Способ крепления обсадной колонны в интервале многолетнемерзлых пород

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к креплению скважин в интервале многолетнемерзлых пород. Цель изобретения - повышение эффективности крепления и предотвращение смятия обсадной колонны (ОК) при многократном цикле растепление-промерзание за счет обеспечения полного замещения оттаявшей воды на незамерзающую углеводородную жидкость в интервале многолетнемерзлых пород (ММП). В интервале ММП цементируют ОК ниже подошвы ММП и заполняют затрубное пространство незамерзающей углеводородной жидкостью (НУВЖ) с плотностью выше плотности воды. Дополнительно цементируют слой сезонного промерзания - растепления выше верхней границы ММП и вытесняют на поверхность выделившуюся при растеплении воду дополнительным количеством НУВЖ, уровень которой поддерживают постоянным. Подачу НУВЖ ведут в условиях обратного промерзания до полного вытеснения оттаявшей воды. Давление, возникающее при фазовом переходе вода-лед, распределяется равномерно по всей ОК через углеводородную жидкость. В случае превышения давления допустимой величины оно сбрасывается посредством предохранительного клапана. При повторном пуске скважины лед растает, а вода вытесняется на дневную поверхность. Процесс идет до установления равновесия в системе ММП - углеводородная жидкость - скважина. 1 ил. О Ю 00 Јь Ю со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В ЗЗ/138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4185053/03 (22) 20.01.87 (46) 15.12.91, Бюл. N. 46 (71) Московский институт нефти и газа им, И.

M. Губкина (72) Л. К. Мухин, В. М. Соловьев, Н, Н. Ефимов, Ю. Т. Ивченко, Ю, Н. Калугин и А. А.

Кл юсов (53) 622.245.042(088.8) (56) Патент США ¹ 3830303, кл. 166/297, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N678180,,кл. E 21 В 36/00, 1979.

Грязное Г. С. Конструкция газовых скважин в районах многолетнемерэлых пород.

М.: "Недра", 1973.

Пешалов Ю. А. и др. Строительство скважин за.рубежом на шельфах и акваториях арктических морей в зонах распространения многолетней мерзлоты, M., 1981, с. 28, Обзорная информация ВНИИОЭКГа, сер, Бурение морских нефтяных и газовых скважин, вып, 2. (54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ В ИНТЕРВАЛЕ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к крвплению скважин в интервале многолетнемерзлых пород, Цель изобретения — поИзобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к креплению скважин в интервале многолетнемерзлых пород.

„, SU „„1698423 А1 вышение эффективности крепления и предотвращение смятия обсадной колонны (ОК) при многократном цикле растепление-промерзание за счет обеспечения полного замещения оттаявшей воды на незамерзающую углеводородную жидкость в интервале многолетнемерзлых пород (ММП), В интервале ММП цементируют ОК ниже подошвы ММП и заполняют эатрубное пространство незамерзающей углеводо. родной жидкостью(НУВЖ) с плотностью вы- . ше плотности воды. Дополнительно цементируют слой сезонного промерзания— растепления выше верхней границы ММП и вытесняют на поверхность выделившуюся при растеплении воду дополнительным количеством НУВЖ, уровень которой поддерживают постоянным, Подачу НУВЖ ведут в условиях обратного промерзания до полного вытеснения оттаявшей воды, Давление, возникающее при фазовом переходе вода-лед, распределяется равномерно по всей ОК через углеводородную жидкость. В случае превышения давления допустимой величины оно сбрасывается посредством предохранительного клапана. При повторном пуске скважины . лед растает, а вода вытесняется на дневную поверхность, Процесс идет до установления равновесия в системе ММП вЂ” углеводородная жидкость — скважина. 1 ил, Цель изобретения — повышение эффективности крепления и предотвращение смятия обсадной колонны при многократном цикле растепление-промерэание эа счет обеспечения полного замещения оттаявшей

1698423

50 воды на незамерзающую углеводородную жидкость в интервале многолетнемерзлых пород, На чертеже представлена схема крепления скважины в интервале многолетнемерзлых пород(ММП), где 1 — обсадная колонна (кондуктор), 2 — подошва ММП, 3 — углеводородная незамерзающая жидкость, 4 — разделительная колонна, 5 — трубопровод для отвода воды, 6 — трубопровод для подачи углеводородной жидкости, 7 — предохранительный клапан, 8 — обратный клапан, 9— доливная емкость, 10 — тампонажный материал, 11 — обсадная колонна, 12 — граница слоя сезонного растепления-промерзания, 13 — кран.

Способ предотвращения смятия обсадных колонн в зоне распространения ММП при многократном цикле растепление-про-. мерзание осуществляют следующим обра- 20 зом: — охлажденным буровым раствором бурят интервал ММП с целью получения ствола скважины с минеральным коэффициентом кавер нозности; — спускают обсадную колонну 1; — цементируют колонну до подошвы

ММП 2, а выше затрубное пространство заполняют незамерзающей жидкостью на углеводородной основе 3; — спускают разделительную колонну 4 большего диаметра, чем кондуктор, — оборудуют трубопроводами 5, 6 и за. порно-предохранительной 7, 8 арматурой доливную емкость 9; — заливают тампонажным материалом

10 верхний интервал.

После твердения цемента и оборудования устья продолжают бурение скважины.

Уровень углеводородной жидкости, состоя- 40 щей из дизельного топлива и олеофильного глинопорошка поддерживают постоянным с помощью доливной емкости 9, трубопроводов 5 и 6. При бурении или эксплуатации скважины под воздействием теплоносителя возможно растепление ММП, которое начинается от ее подошвы. Выделившаяся вода будет вытесняться углеводородной жидкостью по границе раздела углеводородная жидкость — стенка скважины через трубопровод на дневную поверхность, Углеводородная жидкость поступает иэ доливной емкости по трубоп роводу по границе раздела колонна — углеводородная жидкость. При остановке скважины и понижении температуры вода в трубопроводе и на границе раздела замерзает, а поступление углеводородной жидкости прекращается. Давление, возникающее при фазовом переходе вода-лед, распределяется равномерно по всей колонне через углеводородную жидкость. Если давление превысит значение давления предохранительного клапана Р, к.< P >, то клапан откроется и сбросит давление, тем самым предохранит колонну от смятия, При повторном пуске скважины под воздействием теплоносителя лед растает, а вода вытесняется на дневную поверхность. Этот процесс будет происходить до тех пор,пока не установится равновесие ММП углеводородная жидкость — скважина, Пример, Технология осуществления способа при бурении скважины глубиной

2000 м при нижней границе многолетнемерзлых пород 400 м, верхней границы толщины слоя сезонного растепления — промерэания

30 м.

Бурение верхнего интервала осуществляют роторным способом с промывкой охлажденным раствором на углеводородной основе долотом диаметром 295,3 мм до глубины 550 м. Перед спуском обсадной колонны верхний интервал расширяют долотом диаметром 508 мм до глубины 50 м, с целью спуска разделительной колонны и крепления трубопроводов. Спускают обсадную колонну диаметром 244,5 мм. Интервал

400-550 м цементируют обычным тампонажным цементом. Интервал 30 — 400 м заполняют углеводородной жидкостью, состоящей из дизельного топлива и олеофильного глинопорошка. Спускают разделительную колонну диаметром 407 мм длиной 30 м, Спускают трубопроводы для подачи углеводородной жидкости и отвода воды диаметром 50 мм. Интервал цементируют специальным тампонажным материалом, твердеющим при отрицательных температурах, например ТЦН. Оборудуют доливную емкость запорной арматурой и трубопроводами. Заливают в нее углеводородную жидкость. Открывают вентиль и заполняют трубопровод углеводородной жидкостью. После твердения цемента и монтажа условного оборудования продолжают бурение скважины.

При бурении раствором с положительной температурой оттаявшая вода поднимается по границе раздела стенка скважины— углеводородная жидкость, вытесняется углеводородной жидкостью через трубопровод на дневную поверхность, В том случае, когда скважина будет остановлена, а вода в трубопроводе в зимнее время замерзнет, поступление углеводородной жидкости прекратится. Смятия колонны не произойдет, поскольку за обсадной, колонной по всей ее высоте будет находиться углеводородная жидкость.

1698423

Расчет количества углеводородной жидкости. Объем затрубного пространства от 30 до 400 м.

370 =95мз

Согласно работам Грознова Г. С. при температуре теплоносителя 30 С максимальное растепление при работе скважины в течение 6 лет достигнет1,5 м. При использовании углеводородйой жидкости, теплопроводность которой в 5 раз ниже цементного кольца, растепление составит

0,3 м. Следовательно, объем заколонного пространства составит

2

3,14 0,6 — 0,2953 370 = 103 6 мз

6 — I

Объем доливной емкости, устанавливаемой на поверхности, принимаем 50 м . По- 25 скольку способ используют при бурении и эксплуатации скважин на газоконденсатном месторождении, где ведется кустовое бурение, то по мере опорожнения доливной емкости на той или иной скважине, объем ее 30 будет пополняться свежей углеводородной жидкостью.

Формула изобретения

Способ крепления обсадной колонны в интервале многолетнемерэлых пород, включающий цементирование обсадной колонны ниже подошвы многолетнемерзлых пород и заполнение затрубного пространства незамерзающей углеводородной жидкостью с плотностью выше плотности воды, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности крепления и предотвращения смятия обсадной колонны при многократном цикле растепление-промерзание за счет обеспечения полного замещения оттаявшей воды на незамерзающую углеводородную жидкость в интервале многолетнемерзлых пород, дополнительно осуществляют цементирование слоя сезонного промерзания — растепления выше верхней границы многолетнемерзлых пород, а выделившуюся при растеплении воду вытесняют на поверхность дополнительным количеством незамерзающей углеводородной жидкости, уровень которой поддерживают постоянным, причем подачу незамерзающей жидкости ведут в условиях обратного промерзания до полного вытеснения оттаявшей воды.

1698423

Составитель Л. Бестужева

Редактор В. Фельдман Техред M. Моргентал Корректор Э.Лончакова

Заказ 4374 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101