Обсадная труба для скважин в интервале вечной мерзлоты



Обсадная труба для скважин в интервале вечной мерзлоты
Обсадная труба для скважин в интервале вечной мерзлоты

 


Владельцы патента RU 2533520:

Копылов Геннадий Алексеевич (RU)
Фёдорова Наталья Григорьевна (RU)

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Техническим результатом является предотвращение смятия обсадных колонн при обратном промерзании многолетнемерзлых пород в условиях простоя или консервации скважин. Обсадная труба (1) имеет внешнюю поверхность, образующая которой в сечении выполнена в виде выступов и впадин треугольной формы или в виде волнистой линии. 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено для предотвращения смятия обсадных колонн нефтяных и газовых скважин при их консервации и ликвидации в регионах распространения многолетнемерзлых пород (ММП).

Общеизвестно, что продолжительные периоды строительства и эксплуатации глубоких скважин на Севере являются источником растепления (оттаивания) прилегающих к ним ММП, потери устойчивости и герметичности верхних частей скважин, а также заколонного газопроявления при расположении газогидратных залежей в процессе оттаивания ММП. Консервация, ликвидация скважин в северных регионах приводят к процессам обратного промерзания вокруг них переувлажненных пород в виде цилиндров, необходимости проведения специальных мероприятий по предупреждению, предотвращению, а в случаях необходимости - устранению последствий смятия, разгерметизации обсадных колонн, газопроявлениям (грифонам) из аварийных скважин.

Известна обсадная труба [1], имеющая металлический гофрированный каркас, когда образующая внешней поверхности каркаса представляет собой волнистую линию.

Недостатком такой трубы является то, что сама труба является стандартной, и в случае повреждения каркаса или недостаточной прочности материала между каркасом и трубой труба будет смята ММП при их растеплении и повторном замерзании.

Известно выполнение заготовки для изготовления цилиндрической оболочки с поверхностью из гофрированного профиля, которая может быть использована для изготовления труб различного назначения, причем гофры выполнены поперечными с треугольным сечением [2].

Недостатком такой заготовки является то, что соединение в цилиндрическую поверхность заготовки осуществляется с помощью сварки, что не обеспечивает требуемую прочность трубы, особенно при действии сил со стороны ММП. Да и сама конструкция заготовки малопрочна.

Наиболее близкой к предлагаемой является обсадная труба с равномерно расположенными по периметру трубы продольными ребрами для повышения устойчивости на смятие от воздействия боковых сил грунта, в частности от ММП [3].

Недостатком такой обсадной трубы является малая ее прочность при действии сминающих нагрузок при замерзании воды в ММП, так как ребра располагаются не по всей внешней поверхности, а только по ее части, и ребра располагаются вдоль трубы, что не обеспечивает полную взаимную компенсацию давлений, действующих на ребро с обеих ее сторон (часть из них будет передаваться на поверхность трубы).

Задачей изобретения является устранение недостатков, указанных в отмеченных выше обсадных трубах, в том числе и в прототипе.

Технической задачей является разработка обсадной трубы, обеспечивающей предохранение обсадных колонн от смятия при обратном промерзании в зоне ММП.

Поставленная задача решается описываемой конструкцией обсадной трубы, внешняя поверхность которой выполнена последовательным чередованием перпендикулярных продольной оси трубы колец в виде выступов и впадин треугольной формы в сечении с определенным оптимальным углом при вершине, причем чем меньше угол при вершине выступов и впадин, тем меньшая сила будет действовать в радиальном направлении труб при вторичном замерзании талых пород, или образующая внешней поверхности трубы выполнена в виде волнистой линии.

Анализ отобранных известных технических решений, обнаруженных в ходе патентных исследований, показал, что на дату подачи заявки объекты, охарактеризованные такой совокупностью существенных признаков и которые, при их использовании, приводили бы к достижению более высокого технического результата, как у предложенного, не обнаружены, что позволяет сделать заключение о соответствии заявленного объекта критериям «Новизна» и «Изобретательский уровень». А его промышленная применимость подтверждается описанием его осуществимости.

Представленные рисунки поясняют суть изобретения, где на фиг.1 изображена форма боковой поверхности обсадной трубы, а на фиг.2 - схема сил, действующих на грани кольца.

На фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемой трубы с выступами 1, окруженной талой породой 2. Труба имеет средний диаметр Дср. При замерзании талой породы будет развиваться давление Р, действующее во всех направлениях одинаково.

На фиг.2 показано предлагаемое кольцо высотой Н и углом при вершине 2α. Давление Р направлено по нормали к граням кольца и раскладывается на составляющие: Рв1 и Pг1 на верхнюю грань (как показано на чертеже), Рв2 и Рг2 - на нижнюю грань. Так как вертикальные составляющие Рв1 и Рв2 на верхней и нижней гранях направлены навстречу друг другу, то они уравновешивают друг друга внутренними напряжениями в металле кольца. Из треугольника сил (фиг.2) видно, что

Pв1в2=Р×cosα. Если α=30°, то cos30°=0,866.

Тогда вертикальные составляющие Рв1в2=0,866Р.

Горизонтальные составляющие Pг1г2=Psinα. sin30°=0,5.

Получается, что при угле при вершине выступа в 30 градусов горизонтальная составляющая давления Р, которая сминает обсадные трубы, уменьшается в два раза по сравнению с тем, когда вся сила Р направлена перпендикулярно продольной оси трубы. Это происходит, когда внешняя боковая поверхность трубы ровная (фиг.2). Но при этом нужно иметь в виду, что внешний диаметр трубы будет увеличен на две высоты выступов.

Примерно то же самое будет происходить, когда боковая внешняя поверхность трубы выполнена в виде волнистой линии. В этом случае не будет наблюдаться концентрация напряжений на кончиках выступов и на дне впадин.

Предлагаемая конструкция обсадной трубы с кольцами в виде выступов и впадин треугольной формы в сечении или с волнистой формой образующей позволяет резко уменьшить давление, появляющееся при обратном промерзании многолетнемерзлых пород, и предотвратить смятие обсадных колонн в интервале вечной мерзлоты.

Источники информации

1. Патент РФ №19848. Конструкция опоры контурного типа с армирующим элементом.

2. Авторское свидетельство СССР №1362537. Заготовка для цилиндрических оболочек.

3. Патент РФ №2010942. Обсадная труба.

Обсадная труба для скважин в интервале вечной мерзлоты, отличающаяся тем, что ее внешняя поверхность выполнена последовательным чередованием перпендикулярных продольной оси трубы колец в виде выступов и впадин треугольной формы в сечении или образующая внешней поверхности трубы представлена волнистой линией.



 

Похожие патенты:

Буровой инструмент для высокооборотного бурения в твердых горных породах. Техническим результатом является снижение силы трения между буровой штангой и стенкой скважины.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве длинномерных насосных штанг, которые являются составным элементом колонны штанг глубинного насоса, используемого при добыче нефти.

Изобретение относится к насосным штангам, используемым в установках для добычи жидкости из скважин штанговыми скважинными насосами и штанговыми винтовыми насосами, и может быть применена для добычи нефти из нефтяных наклонно-направленных скважин, скважин с боковыми стволами, а также при добыче высоковязких нефтей.

Изобретение относится к соединениям насосных штанг для привода винтовых насосов. Техническим результатом является повышение прочности на кручение и устойчивости к нагрузкам на разрыв.

Изобретение относится к способам герметизации резьбовых соединений обсадных труб, применяемых в нефтяной и газовой промышленности. Техническим результатом является обеспечение герметичности резьбового соединения обсадных труб при любых нагрузках и в течение всего срока эксплуатации.

Группа изобретений относится к области бурения и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин и может быть использована для забуривания боковых стволов из ранее пробуренных обсаженных скважин и их крепления с созданием герметичного соединения дополнительных стволов с основным.

Изобретение относится к буровой трубе, способу ее сооружения, покрытию для нанесения на буровую трубу и способу сооружения защищенной таким покрытием буровой трубы.

Изобретение относится к области нефте - и газодобычи. Соединение содержит охватываемый и охватывающий элементы, на концах которых выполнены упорные конические трапецеидальные резьбы и конические уплотнительные и упорные торцевые поверхности.

Изобретение относится к добыче нефти и может быть использовано при изготовлении колонн для нагнетания теплоносителя в нефтяной пласт. Способ включает коаксиальное размещение внутренней трубы с изоляцией, газопоглотителями и центраторами в наружной трубе.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности креплению обсадными колоннами скважин при их бурении на нефть и газ. Пружинный центратор с автоматической фиксацией на обсадной колонне состоит из центрирующих планок и двух цельнокроенных обечаек.

Изобретение относится к устройствам для крепления и защиты кабельных линий питания электродвигателей погружных насосных агрегатов для добычи нефти. Технический результат устройства заключается в универсализации протектолайзера созданием посадочных мест, взаимодействующих с опорными поверхностями элементов насосных секций, входных модулей и газосепараторов различных изготовителей. Протектолайзер содержит корпус 1 и хомут 2, соединенные разъемно с образованием внутренних посадочных поверхностей. Корпус 1 протектолайзера снабжен узлом крепления электрического кабеля. Узел крепления представляет собой первый выступ 10 и второй выступ 11. С первой боковой поверхности 5 корпуса 1 внутренняя поверхность 15 первого выступа 10 и внутренняя поверхность 16 второго выступа 11 выполнены цилиндрическими. Со второй боковой поверхности корпуса 1 на первом выступе 10 и втором выступе 11 с внутренней стороны выполнены упоры 17 и 18 соответственно. Упоры 17 и 18 имеют вид призмы с треугольным основанием. Упоры 17 и 18 опираются на опорные площадки насосных секций. Со второй боковой поверхности корпуса 1 на поверхностях выступов, образующих паз для электрического кабеля, выполнены направляющие 23 в виде ступенек, охватывающие выступ под защитные шайбы на основаниях насосных секций. Внутренняя поверхность корпуса 1 в центральной части выполнена цилиндрической, и с обеих боковых поверхностей корпус 1 выполнен частично конусообразным 26. Внутренняя поверхность хомута 2 выполнена в форме половины шестигранника, и с одной боковой поверхности 7 хомут 2 выполнен частично конусообразным. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. 7 илл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для крепления электрического кабеля и его защиты от механических повреждений при спускоподъемных операциях на гидрозащитах. Технический результат заявляемого устройства заключается в универсализации протектолайзера путем создания посадочных мест, предназначенных для взаимодействия с опорными поверхностями элементов гидрозащит различных изготовителей. Протектолайзер состоит из корпуса 1 и хомута 2, соединенных разъемно с образованием внутренних посадочных поверхностей. Корпус 1 и хомут 2 имеют торцы, расположенные в плоскости разъема, и боковые поверхности. Корпус 1 протектолайзера снабжен узлом крепления электрического кабеля. Крепление электрического кабеля производится скобой 13 при помощи невыпадающих болтов 14. С первого торца 5 корпуса 1 внутренняя поверхность первого выступа 10 и внутренняя поверхность 16 второго выступа 11 выполнены цилиндрическими. Со второго торца корпуса 1 на первом выступе 10 внутренняя поверхность выполнена цилиндрической с выемкой для опоры на крепежные элементы гидрозащиты. На втором выступе 11 внутренняя поверхность выполнена цилиндрической с выемкой для опоры на крепежные элементы гидрозащиты. Внутренняя поверхность корпуса 1 в центральной части выполнена цилиндрической, и с обеих боковых поверхностей корпус 1 выполнен частично конусообразным 22. Внутренняя поверхность 23 хомута 2 выполнена в форме половины шестигранника, и с одной боковой поверхности 7 хомут 2 выполнен частично конусообразным. С противоположного торца на хомуте 2 установлена бобышка 25. 1.з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ и устройство для обслуживания секций колонны труб, расположенных на подсвечнике в вертикальном положении. Техническим результатом является уменьшение затрат времени при операции разборки колонны труб. Для обслуживания секций колонны труб устанавливают дистанционно управляемый манипулятор возле одного из резьбовых участков секций колонны труб; оснащают дистанционно управляемый манипулятор инструментом, предназначенным для очистки или смазки резьбового участка; и перемещают инструмент к подлежащему обслуживанию резьбовому участку для очистки или смазки резьбового участка. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к шнековому бурению. Техническим результатом является надежное и безопасное выполнение подъема рабочего инструмента из горизонтального в рабочее положение, а также быстрое соединение (разъединение) секций рабочего инструмента, исключающее осевое перемещение секции относительно патрона. Устройство для вращательного погружения секций рабочего инструмента в грунт содержит вращатель, редуктор и патрон. Нижняя часть патрона снабжена захватом и подпружиненными фиксаторами, а в верхней части полости патрона выполнен карман с цилиндрической проточкой и поперечным сквозным пазом. Подпружиненные фиксаторы снабжены фиксирующими стержнями, выполненными под продольные пазы на оголовке секции рабочего инструмента. Секция рабочего инструмента снабжена механизмом поворота, включающим две вращающиеся головки, расположенные на внешней боковой поверхности секции. Вращающиеся головки кинематически связаны между собой и с поворотным фиксирующим элементом. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к штанге буровой для перфораторного бурения шпуров. Штанга буровая содержит стержень, хвостовик и высаженный бурт. Стержень выполнен из шестигранника. Бурт установлен на двух кольцевых канавках с образованием выступа между ними. Образующие кольцевых канавок, сопрягаемые с поверхностью стержня, составляют тупой угол. Штанга включает центральный канал, а передний торец штанги выполнен с конической поверхностью. Минимальный диаметр штанги (Ds), ширина (a) и глубина (h) кольцевой канавки, высота бурта (B0) должны удовлетворять следующему соотношению: h/a ≤ D s /2·B 0. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к изготовлению труб для формирования трубных колонн с заложенным проводником для использования в скважинах. Техническим результатом является обеспечение свободного прохода скважинных средств, таких как, например, кабельные измерительные средства или оборудование для цементирования, за счет сохранения полного сечения внутреннего канала трубных сегментов при сохранении надежного крепления и защиты проводника внутри трубных сегментов. Предложен сегмент скважинной трубы, содержащий: трубчатую основную часть, имеющую внутренний канал, проходящий по длине сегмента, и имеющую наружную поверхность и внутреннюю поверхность, сформированную внутренним каналом, причем эта основная часть выполнена из пригодного для экструзии материала, способного выдерживать окружающие условия в скважине и по меньшей мере один экструдированный проход, сформированный в трубчатой основной части и простирающийся по ее длине. Причем этот по меньшей мере один экструдированный проход частично заключен внутри стенки сегмента, сформированной между наружной и внутренней поверхностями, и имеет форму ласточкина хвоста в поперечном сечении, приспособленную для ограничения поперечного смещения размещенного в нем проводника. При этом форма ласточкина хвоста открыта к поверхности стенки сегмента и имеет ширину, увеличивающуюся от поверхности стенки сегмента к ее внутренней области, так что по меньшей мере один экструдированный проход обеспечивает за счет своей формы возможность размещения и удержания проводника на месте в поперечном направлении без каких-либо дополнительных механизмов крепления после размещения проводника. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к добыче углеводородов и может быть использовано при изготовлении колонн для нагнетания теплоносителя в нефтяной пласт. Способ включает коаксиальное размещение внутренней трубы с изоляцией, газопоглотителями и центраторами в наружной трубе. Помещение собранной на прихватках с одного торца конструкции в вакуумную камеру. Нагрев внутренней и наружной труб осуществляют в вакууме 10-4-10-3 мм рт.ст. до конечной температуры 400°С. Откачку межтрубного пространства ведут через кольцевые зазоры между втулкой и наружной трубой до давления 10-4-10-3 мм рт.ст. Скорость нагрева труб в процессе вакуумной откачки задают таким образом, чтобы давление в межтрубном пространстве не превышало 0,1 мм рт.ст. Наружную и внутреннюю трубы соединяют через стальные втулки путем приваривания их к трубам вакуумно-плотными швами с помощью электронно-лучевой сварки в вакууме. Термообработку сварных швов проводят после развакуумирования для повышения пластичности сварных швов путем снятия термических напряжений в сварных швах и околошовной зоне. Выполнение внешней резьбы на концах наружной трубы осуществляют после механической обработки вакуумно-плотных швов. Обеспечивается снижение тепловых потерь при прохождении теплоносителя через колонну, повышение эксплуатационной надежности колонны и производительности сборки секции колонны. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх