Устройство для пуска в эксплуатацию геотермальной скважины

 

Использование: в геотермальных скважинах для борьбы с коррозией и отложениями, вызванными термохимическими явлениями. Сущность изобретения: устройство содержит стальную обсадную трубу, эксплуатационную колонну труб и узел подвески колонны. Эксплуатационная колонна выполнена из композиционных материалов, расположена в обсадной трубе с кольцевым зазором и имеет верхний и нижний участки. Узел подвески выполнен в виде опорного венца с каналом гидравлической связи кольцевых пространств между верхним участком колонны труб с обсадной колонной и нижним участком колонны труб с обсадной колонной. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к устройствам для пуска в эксплуатацию скважин, в котором используют крепежную обсадную трубу из стали, объединенную при помощи свободного кольцеобразного пространства с эксплуатационной или нагнетательной колонной из композиционных материалов.

Изобретение может применяться при выполнении геотермальных скважин для борьбы с коррозионными и образующими отложения термохимическими явлениями, обусловленными геотермальной жидкостью, и для сохранения долговечности сооружений.

Известен способ ингибирования в результате нагнетания алифатических аминов и устройство нагнетания на дно скважины.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для эксплуатации геотермальных скважин, в котором обсадная труба образует кольцевой зазор с колонной труб для подачи агента, ингибирующего коррозию с узлом подвески колонны труб, расположенным на устье скважины.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2-4 - устройство, разрезы; на фиг. 5 - вариант осуществления изобретения; на фиг.6 - часть устройства.

Резервуар 1 (фиг.1) для собирания воды (каптажа) пробурен с большим диаметром, крепежная обсадная труба 2 устанавливается и бетонируется (8) перед бурением резервуара.

После бурения резервуара эксплуатационная колонна 3 из композиционных материалов устанавливается на место. Чтобы обеспечить возможность установки погружного насоса, верхняя часть эксплуатационной колонны 3 имеет большой диаметр, образуя тем самым насосную камеру. Чтобы избежать "захвата" эксплуатационной колонны между двумя фиксированным точками, эта колонна устанавливается через устройство 4. Нижняя часть колонны подвешивается к этому устройству, которое служит также опорным венцом для верхней части, расширение которой устраняется в вершине при помощи манжеты 5. Другой конец нижней части свободно перемещается вдоль своей оси в крепежной обсадной трубе 2. Колонна 3 центрируется при помощи устройств 7 для центрирования из композиционного материала.

Цель изобретения заключается в оборудовании кольцеобразного пространства 6 между забетонированной обсадной трубой 2 из стали и колонной 3 из композиционных материалов, причем это кольцеобразное пространство является свободным и небольшим.

Крепление колонны из композиционных материалов 3 осуществляется следующим образом.

Нижняя часть колонны из композиционных материалов 3 опускается под действием силы тяжести в нефонтанирующую скважину при помощи подъемников, динамометрических гидравлических ключей, лебедок и т.д.

Затем приступают к фиксации путем крепления болтами устройства опорный венец-водозаборник 4 и закрепляют болтами первый элемент верхней части большого диаметра к верхней части колонны из композиционных материалов.

В случае, когда относительная хрупкость колонны большого диаметра может это потребовать, то опускание последней может происходить при помощи колонны буровых штанг и подвесного устройства, которое прикрепляется к первому элементу композиционной колонны 3 в гнезде, предусмотренном в соответствующем соединении.

После того как опорный венец - водосборник был закреплен на нижней крепежной обсадной трубе из стали телескопическим образом с насосной камерой, приступают к монтажу вершины скважины.

Водосборник 4 выполнен таким, чтобы обеспечивать гидравлическую непрерывность в кольцеобразном пространстве 6.

Кольцеобразное пространство между композиционной обсадной трубой 3 и крепежной обсадной трубой 2, оставаясь свободным, позволяет создать одинаковое давление внутри эксплуатационной колонны и в кольцеобразном пространстве, избегая образования усилий, наносящих повреждения в композите 3 и, предоставляя лучшую амортизацию перебоев давления и гидравлических ударов в извлекаемой жидкости, обеспечить контроль герметичности одновременно стальной обсадной трубы 2 и композиционной колонны 3, нагнетание со слабым расходом ингибирующих агентов с вершины скважины на поверхности, не прибегая к вспомогательной нагнетательной трубе, таким образом, избегается всякий риск, присущий установке на место такого устройства (потеря расхода, разрыв, потеря трубы, прекращение эксплуатации).

Нагнетание с небольшим избыточным давлением ингибиторов в кольцеобразное пространство 6 устраняет контакт между геотермальной жидкостью и крепежной обсадной трубой 2. Кроме того, нагнетание может осуществляться без прекращения эксплуатации.

Композиционная труба 3 перемещается в пакере нижней части 9 через "юбку" анкерного крепления 11.

Композиционная обсадная труба 3 фиксируется между двумя неподвижными точками без возможности перемещаться в юбке пакера.

Композиционные материалы эксплуатационной колонны 3 могут комбинироваться на основе эпоксидосоединений (смола), алифатических аминов (отвердителя) и стекловолокон типа Е (усиление) в виде двойного филаментарного наматывания с осевым усилием; в приложениях к нефтедобыче стыки с винтовой нарезкой соединяются муфтами по стандартам АР1. Углерод и полиаромиды могут составлять материалы, альтернативные стеклу в том, что касается волокон для усиления.

Чтобы избежать точечных износов колонны 3 в случае повторяющихся опусканий инструментов для графического определения характеристик геологических образований в зависимости от глубины, можно добавлять в композиционный материал, образующий обсадную трубу, антиабразивные агенты.

Крепежные трубы 2 могут быть классическими трубами из углеродистой стали.

На фиг.5 изображено возможное приложение для геотермальной скважины или для классической нефтяной скважины, не требующих насосной камеры; на фиг.6 - часть системы опорный венец-водосборник 4.

Подвесная система 4 поддерживается при опускании колонны 3 между верхней 14 и нижней 17 муфтами короткой трубы 18 колонны 3 в положении, зависящем от размера верхней части крепежной трубы 2 и от длин, соответствующих верхней и нижней частям колонны 3, разделенным этой трубой 18.

Эта система 4 содержит опорный венец 12, расположенный на верхней части крепежной трубы 2, с отверстиями 13, обеспечивающими гидравлическую непрерывность кольцеобразного пространства 6.

Опорный венец 12 поддерживает систему колонны 3 через верхнюю муфту 14 на фланце 15, а в случае необходимости через защиту 16, выполненную, например из полимерного материала.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПУСКА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ содержащее стальную обсадную трубу, изолированную от геотермальной или другой извлекаемой жидкости, расположенную в ней с кольцевым зазором для нагнетаемого агента, ингибирующего коррозию эксплуатационную колонку труб, и узел подвески колонны труб, расположенный на устье скважины, отличающееся тем, что эксплуатационная колонна труб выполнена из верхнего и нижнего участков, а ее узел подвески - в виде опорного венца с каналом гидравлической связи кольцевых пространств между верхним участком колонны труб с обсадной колонной и нижним участком колонны труб с обсадной колонной, причем верхний участок эксплуатационной колонны труб опирается на опорный венец, а нижний участок эксплуатационной колонны труб подвешен к последнему, при этом эксплуатационная колонна выполнена из композиционных материалов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел подвески эксплуатационной колонны труб установлен с возможностью его размещения в скважине одновременно со спуском эксплуатационной колонны.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что узел подвески эксплуатационной колонны труб снабжен верхней и нижней муфтами, связанными с верхним участком колонны, и опирающимся на опорный венец фланцем с экраном в виде прокладки, расположенной между опорным венцом и фланцем для фиксации верхней муфты.

4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что композиционный материал эксплуатационной колонны труб выполнен на основе эпоксидной смолы, алифатических аминов в качестве отвердителей и с усилителями из стекловолокна типа Е в виде двойного тонковолокнистого наматывания с осевым усилием.

5. Устройство по пп.1 и 4, отличающееся тем, что усилительные волокна эксплуатационной колонны труб выполнены из углерода и полиамида.

6. Устройство по пп. 1, 4 и 5, отличающееся тем, что композиционный материал эксплуатационной колонны труб имеет антиабразивные добавки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6