Устройство для термоизоляции скважин в многолетнемерзлых породах

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для эксплуатации газовых и нефтяных скважин в многолетнемерзлых породах. Цель изобретения - повышение эффективности теплоизоляции при одновременном повышении ее надежности. Устройство содержит коаксиально расположенную на обсадной колонне (ОК) парожидкостную охлаждающую установку, образующую с ОК кольцевую полость, заполненную низкокипящей жидкостью(НКЖ). Кольцевая полость имеет два кольцевых отсека, разделенных вертикальной герметичной перегородкой. Каждый отсек установки частично заполнен НКЖ и содержит автономную конденсирующую и испарительную части. В зимний период НКЖ кольцевых отсеков под действием т-ры в ОК начинает испаряться. Пары НКЖ поднимаются, конденсируются и, стекая по стенкам отсеков, охлаждают их стенки и мерзлый грунт скважины, аккумулируя в нем холод. В летний период кольцевой отсек со стороны ОК работает так же, как и в зимний период. Кольцевой отсек со стороны мерзлого грунта скважины автоматически запирается от интенсивной вертикальной конвекции паров НКЖ и начинает работать в режиме газового термоизолятора . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 В 36/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4700573/03 (22) 05.06.89 (46) 23.01.92. Бюл. N 3

{71) Коми филиал Всесоюзного научно-исследовательского института природных газов (72) Н.А.Носков, В.Л.Палесик и |О,А.Александровв (53) 622.276 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 184205, кл. Е 21 В 36/00, 1966.

Авторское свидетельство СССР

М 320604, кл. E 21 В 36/00, 1972, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОИЗОЛЯЦИИ

СКВАЖИН В МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЪ|Х ПОРОДАХ (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для эксплуатации газовых и нефтяных скважин в многолетнемерзлых породах.

Цель изобретения — повышение эффективности теплоизоляции при одновременном повышении ее надежности. Устройство соИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для эксплуатации газовых и нефтяных скважин в многолетнемерэлых породах, Известно устройство для термоизоляции скважин в многолетнемерзлых породах, включающее кольцевое пространство, расположенное коаксиально обсадной колонне скважины для периодической продувки его атмосферным воздухом. Недостатками известного устройства являются активная теплопередача от скважины в мерзлоту в летний период эа счет положительных температур продуваемого атмосферного воздуха, а также ненадежность в эксплуатации

„„ Ж„„1707188 А1 держит коаксиально расположенную на обсадной колонне (ОК) парожидкостную охлаждающую установку, образующую с ОК кольцевую полость, заполненную низкокипящей жидкостью{НКЖ). Кольцевая полость имеет два кольцевых отсека, разделенных вертикальной герметичной перегородкой, Каждый отсек установки частично заполнен

НКЖ и содержит автономнуюконденсирующую и испарительную части. В зимний период Н КЖ кольцевых отсеков под действием т-ры в ОК начинает испаряться, Пары НКЖ поднимаются, конденсируются и, стекая по стенкам отсеков. охлаждают их стенки и мерзлый грунт скважины, аккумулируя в нем холод. В летний период кольцевой отсек со стороны ОК работает так же, как и в зимний период. Кольцевой отсек со стороны мерзлого грунта скважины автоматически запирается от интенсивной вертикальной конвекции паров НКЖ и начинает работать в режиме газового термоизолятора. 1 ил. системы компрессорного оборудования для принудительной продувки.

Наиболее близким к изобретению является устройство для термоизоляции скважин в многолетнемерзлых породах, включающее парожидкостную охлаждающую установку с конденсирующей и испарительной частями. частично заполненную низкокипящей жидкостью и расположенную коаксиально обсадной колонне скважины, Недостатками данного устройства являются активная теплопередача в мерзлоту в летний период за счет большого градиента температур между добываемым флюидом и стенкой установки, контактирующей с мер1707188 эло ой, которая в летний период работает в режиме активной конденсирующей поверхности, а также низкая надежность устройства при его эксплуатации за счет отсутствия дублирующей системы охлаждения в случае выхода из строя охлаждающей установки, Цель изобретения — повышение эффективности термоиэоляции при одновременном повышении ее надежности.

Цель достигается тем, что в устройстве для термоизоляции скважин, включающем парожидкостную охлаждающую установку с конденсирующей и испарительной частями, частично заполненную низкокипящей жидкостью и расположенную коаксиально обсадной колонне скважины, внутри охлаждающей установки коаксиально размещена вертикальная перегородка, разделяющая установку герметично на два кольцевых отсека, каждый из которых снабжен автономной конденсирующей частью.

Отличительными признаками предлагаемого технического решения являются размещение внутри охлаждающей установки коаксиальной вертикальной перегородки, разделяющей установку герметично на два кольцевых отсека и снабжение каждого отсека установки автономной конденсирующей частью.

Размещение внутри охлаждающей установки коаксиальной вертикальной перегородки, разделяющей установку герметично на два кольцевых отсека, а также снабжение каждого отсека установки автономной конденсирующей частью, повышает эффективность термоизоляции скважины, во-первых, путем увеличения глубины теплового экранирования скважины за счет снижения градиента температур в наружном отсеке автономной работы внутреннего отсека, и во-вторых, путем обеспечения активного отвода тепла от эксплуатационной колонны в летний период за счет теплового экранирования мерзлого грунта наружным отсеком, который в летний период запирается и работает преимущественно в режиме газового термоизолятора и за счет активного теплоотвода в атмосферу внутренним отсеком, а также одновременно повышает надежность устройства за счет дублирования отсеков в случае выхода одного из них из строя.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит иэ парожидкостной охлаждающей установки 1, расположенной коаксиально обсадной колонне 2 скважины

3 и контактирующей своей наружной поверхностью 4 с многолетнемерзлыми породами

5. Внутри установки 1 коаксиально размещена вертикальная перегородка 6, разделяющая установку 1 герметично на два кольцевых отсека 7 и 8, каждый из которых снабжен автономной конденсирующей частью 9 и 10. Отсеки 7 и 8 частично заполнены низкокипящей жидкостью 11, например, пропан-бутановой смесью.

Устройство реализуют следующим образом, Зону многолетнемерэлых пород 5 полностью или частично перекрывают коаксиальными колоннами обсадных труб 2, 4 и 6.

Выступающие над грунтом кольцевые пространства 7 и 8 оборудуют автономными конденсаторами 9 и 10. Затем сопряженные кольцевые полые пространства 7 и 8 частично заполняют низкокипящей жидкостью.

В зимний период ниэкокипящая жидкость 11, находясь в межтрубье 7 и 8, под действием температуры в скважине 3 начинает испаряться, забирая при этом тепло.

Пэры жидкости 11 поднимают вверх и конденсируются в конденсаторах 9 и 10, Конденсат жидкости 11 принимает температуру окружающего атмосферного воздуха и, стекая по стенкам, охлаждает обсадные трубы 2, 4, б и. соответственно, мерзлоту 5, аккумулируя в ней холод. Эффект накопления холода в мерзлоте от использования устройства интенсифицируется по сравнению с известными техническими решениями, В летний период температура скважины превышает температуру атмосферного воздуха., поэтому межтрубье 7 работает как и в зимний период — активно охлаждает колонну 6 до температуры атмосферного воздуха, а межтрубье 8, имея одинаковую температуру на перегородке 6 и в конденсаторе 10, автоматически запирается от интенсивной вертикальной конвекции паров жидкости 11 и начинает работать преимущественно в режиме газового термоизолятора, который препятствует тепловому потоку в мерзлоту от перегородки 6, нагретой до температуры окружающей атмосферы.

Положительный эффект заключается в повышении эффективности термоизоляции при одновременном повышении ее надежности.

Формула изобретения

Устройство для термоиэоляции скважин в многолетнемерэлых породах, включающее парожидкостную охлаждающую установку, расположенную коаксиально обсадной колонне, образующую с ней кольцевую полость, заполненную ниэкокипящей

17О7188

Редактор И, Ванюшкина Техред М.Моргентал

Корректор Н, Ревская

Заказ 247 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 жидкостью и содержащую конденсирующую и испарительную части, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности теплоизоляции при одновременном повышении ее надежности, оно снабжено расположенной коаксиально в кольцевой полости парожидкостной охлаждающей системы вертикальной перегородкой. образующей два кольцевых отсека, причем каждый иэ последних имеет авто20 номные конденсирующую и испарительную части.