Способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетнемерзлых пород

 

СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СМЯТИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ В МНОГОДЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД, включающий замораживание окружающей колонну жидкости одновременно по всей длине обсадной колонны о т л и ч а 10 ц и йс я тем, что, с целью повышения устойчивости к смятию.после растепления мерзлых пород и до их обратного смерзания, на внешней поверхности колонны наращивают слой льда путей замораживания окружающей колонну жидкости циркуляцией хладоносителя внутри обсадной колонны.

ае m) Е 21 В 36/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ. И ОТНРЫТЦЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3424061/22-03 (22) 16.04.82. (46) 07.08.83. Бал. И 29

- (12) В.И. Ентов и А.И. Максимов (71) ИНститут проблем механики

АН СССР (53) 622.248(088.8) (56) 1 . Авторское свидетельство СССР

N 717294, кл. Е 21 В 36/00., 1978.

2.-Авторское свидетельство СССР

М 583286, кл. E 21 В 36/00, 1974 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СИЯ"

ТИЯ 0БСАДНОй КОЛОЕа В абНЕ ИНОГОДЕТНЕИЕРЗЛЦХ ПОРОД, вквочаеций .замораживание окружающей колонну жидкости одновременно по асей длине обсадной колонны, о т л и .ч а а ц и йс я тем, что, с целью позыаения устойчивости к снятию.после растеяления мерзлых пород и до их обратного смерзания, на внеаней поверхности колонны наращивает слой льда путем замораживания окружающей колонну жидкости циркуляцией хладоносителя внутри обсадной колонны.

1

Изобретение относится к нефтега- зодобывающей промышленности и предназначено для использования при бурении и эксплуатации скважин в райо» нах залегания многолетнемерзлых пород и предназначено для использования после .окончания бурения скважины и спуска обсадной колонны, при остановках эксплуатационных скважин, при консервации скважины как профилактическая мера при длительной эксплуатации скважины, При бурении и эксплуатации сква" жин происходит протаивание мерзлого грунта вокруг скважины вследствие влияния теплоносителя (газ, нефть, промывочная жидкость), циркулирующего в скважине После прекращения циркуляции теплоносителя происходит восстановление отрицательных температур в эатрубном пространстае, сопровождающееся фазовым переходом вода-лед и увеличением относительного объема на 9,13.

В тех случаях, когда возможность вертикального перемещения жидкости исключена, расширяющиеся при замерзании массы создают давление на обсадные трубы, значительно превосходящее их прочность на смятие. Предот,,вращение смятия является важной народнохозяйственной задачей.

Известен способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетнемерзлых пород, включающий перепуск избытка жидкости из промерзаю" щей каверны в обсадную колонну, кото" рая состоит из секций труб, соединенных между собой муфтами, выполненными в виде двух коаксиальных труб с герметизирующими диафрагмами сверху и снизу, внешняя из которых снабжена клапанами, Полость между трубами частично заполняется антифризом 1 1.

Недостатками способа являются усложнение конструкции обсадных труб и необходимость бурения скважины увеличенного диаметра, что вызвано наличием кожухов на обсадной колонне.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетнемерзлых пород, включающий замораживание окружающей

033713 2 колонну жидкости одновременно по всей длине обсадной колонны путем постепенного снижения мощности теплового поля окружающих скважину малых по5 род 323.

Недостаток известного способа заключается в недостаточной устойчивости колонны к смятию после растепления мерзлых пород и до их обратно10 го смерзания.

Цель изобретения - повышение устойчивости колонны к смятию после растепления мерзлых пород и до их обратного смерзания, 15 Указанная цель достигается тем, что согласно способу предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетнемерзлых пород, включающему замораживание окружающей колонну жид20 кости одновременно по всей длине обсадной колонны, на внешней поверхности колонны наращивают слой льда путем замораживания окружающей колон" ну жидкости циркуляцией хладоноси25 теля внутри обсадной колонны.

На чертеже схематично показан пример осуществления способа.

Скважина оснащена обсадной колонной 1. За обсадной колонной в ствоЗ0 ле скважины имеются каверны 2, затопленные замерзающей промывочной жид" костью 3. 3а обсадной колонной 1 цемент ч поднят до подошвы мерзлых пород.

8 колонну 1 на 20-30 м ниже подошвы мерзлых пород опускают лифтовые трубы 5 и в этом интервале скважину заполняют незамерзающей жидкостью 6. Затем через трубы 5 осуществ" ляют циркуляцию. охлажденной, на поверхности жидкости для наращивания слоя льда 7 на внешней поверхности обсадной колонны, В результате осуществления способа между стенками скважины и обсадной колонной образуется сплошной ледяной массив, который предотвращает смятие обсадной колонны и обеспечивает прочность конструкции сква-

Результаты расчета времени t (сут), необходимого для наращивания льда толщиной Н Вокруг т рубы радиусом 100 мм, представлены табл. 1.

1033713

Таблица1

Температура, ОС

Время t) сут при Н, м еее» юеееееее ю еюеее еюееееюе еюееее ее юеюю» ююею»» юеею

0,01 0 05 0,1 0,15 0,2

3 5 21)4 35 96 150

1,75 10 7 17 5 48 75

-1D

-20

Таблиц а2

Время смятия, сут при R, м

Давление, кг

° » еее юеее е»»юеееее

010 011 012 013 014 юе»»»»»ее»ю °

-175,9 -283) 3 -491) 9 е1045,5 е6582,2

200

-239,2 -495,7 "1936,5 +1777,9 730,4

-374,8 -1995,2 996,3 +479,6 345,5

300

400

-866,8 981, 5

500

600

700

140,4 121,7 110,7

292,9 178,5

800

Составитель 8 ° Родина

Ре акто А. Шан ор Тех Ж,Кастелевич Кор кт В. сутяга

35 Тираж 03 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж- 5 Раушская наб. . 4/5 аказ 55 лиал Afl Патент, г. Ужгород, ул. роектная, 1,16 7,1 о,87 5 3

Результаты расчета характерного

: времени -смятия (сут) в зависимос" .ти от внешнего поперечного дав2741,4 393,3

529.9 245,7 Технико-зкономическая эффектив ность заключается в снижении матери,альных затрат, связанных с устройством

11 7 32 50

8,7 24 37,5 ленья на слой льда, окружааций

-трубу радиуса R представлены в табл. 2.

40о,6 +276,9 226,1

249 7 +194,5 167,9

178 9 1517 133 5

1скважин в зоне многолетнемерзлжх пород ,засчет уменьшения количества аварий, ;из-за снятия обсадной колонны,