СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОЕКТНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ ОБВЯЗКИ ГАЗО- ИЛИ НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН В РАЙОНАХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ Российский патент 2010 года по МПК E21B36/00 E02D27/35 

Изобретение относится к области трубопроводного строительства для нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при обустройстве газо- и нефтедобывающих скважин в районах распространения вечномерзлых грунтов, а именно при сооружении опорных конструкций надземных трубопроводов обвязки газо- и нефтедобывающих скважин на многолетнемерзлых грунтах.

Известен способ стабилизации теплового состояния устьевой зоны скважины в многолетнемерзлых породах, включающий установку в ней охлаждающей системы, состоящей из естественно действующих термостабилизаторов малого диаметра, размещенных внутри теплопередающих трубок-контейнеров, осуществляющей отвод тепла, поступающего со стороны скважины, в атмосферу, причем трубки-контейнеры располагают в два кольцевых контура вокруг скважины - внутренний и внешний, внутренний размещают непосредственно за трубой направления внутри цементного кольца, внешний контур располагают внутри массива пород на удалении от скважины, равном половине максимального расчетного радиуса ореола оттаивания пород вокруг этой же скважины, не оборудованной охлаждающей системой, которое определяют на основе решения одномерного уравнения Лапласа, записанного в цилиндрических координатах, методами численного моделирования, например методом конечных разностей, а количество трубок-контейнеров в контурах определяют путем расчета температурного поля на основе решения численными методами в декартовых координатах двухмерного нестационарного уравнения теплопроводности в неоднородной среде с подвижной границей раздела фаз, описывающего тепловое взаимодействие скважины, охлаждающей системы и окружающих грунтов (RU 2158353 С1, МПК Е21В 36/00, опубликовано 27.10.2000).

Недостатком данного известного способа является его низкая эффективность в связи с тем, что применяющиеся охлаждающие установки (естественно действующие термостабилизаторы, например, жидкостные, парожидкостные или воздушные) относятся к сезоннодействующим - функционирующим в зимний период за счет отрицательных температур воздуха. Таким образом, в летний период, когда охлаждающие установки не функционируют, происходит растепление и оттаивание мерзлых грунтов вокруг скважины, сопровождающееся их осадкой и формированием устьевой воронки. При этом возникает опасность потери устойчивости скважины и развития различного рода ее деформаций в процессе обратного промерзания оттаявшего грунта в период возобновления работы охлаждающих установок. Кроме того, надземная часть охлаждающих установок затрудняет доступ к скважине, являясь помехой при проведении ремонтных и профилактических работ.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является способ возведения основания куста скважин на многолетнемерзлых грунтах, включающий бурение эксплуатационных скважин, предназначенных для эксплуатации в течение, по меньшей мере, 20 лет, и установку на них фонтанной арматуры, разбивку осей скважин под сваи для сооружения основания площадки, в которые устанавливают свайные опоры, закрепление на свайных опорах конструкции несущего основания и сооружение на ней эстакадной площадки (RU 2166586 С2, МПК E02D 27/35, опубликовано 10.05.2001).

Недостаток этого известного способа заключается в том, что он не обеспечивает в течение всего периода эксплуатации добывающей скважины устойчивости свайных опор на участках распространения вечномерзлых грунтов, подвергающихся растеплению и оттаиванию под воздействием теплового влияния добывающей скважины.

Задачей настоящего изобретения является создание способа, обеспечивающего в течение всего периода эксплуатации добывающей скважины проектное положение трубопроводов обвязки добывающей скважины путем сохранения устойчивости свайных опор на участках распространения вечномерзлых грунтов, подвергающихся растеплению и оттаиванию под воздействием теплового влияния добывающей скважины, который может быть применен как при обустройстве новых, так и при ремонте существующих добывающих скважин.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе обеспечения проектного положения трубопроводов обвязки газо- или нефтедобывающих скважин в районах распространения вечномерзлых грунтов, включающем бурение добывающей скважины, предназначенной для эксплуатации в течение, по меньшей мере, 20 лет, и установку на ней фонтанной арматуры, разбивку под свайные опоры осей скважин, в которые, после бурения их вблизи добывающей скважины, устанавливают свайные опоры, и закрепление на каждой свайной опоре соответствующего трубопровода, согласно изобретению при разбивке под свайные опоры осей скважин оси скважин ближайших к добывающей скважине свайных опор намечают так, чтобы последние были расположены за пределами области интенсивного теплового влияния добывающей скважины, т.е. на таком расстоянии от добывающей скважины, при удалении на которое не происходит растепления вечномерзлых грунтов или их сохранность может быть обеспечена в течение всего периода эксплуатации добывающей скважины функционированием сезоннодействующих охлаждающих устройств, причем область интенсивного теплового влияния добывающей скважины определяют с учетом температуры добываемого продукта в устье добывающей скважины, срока ее эксплуатации, наличия и мощности сезоннодействующих охлаждающих устройств.

При расположении ближайших к добывающей скважине свайных опор на расстоянии, не превышающем 4 м, соответствующие трубопроводы обвязки укладывают непосредственно на эти свайные опоры, причем в этом случае: при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 6°С и до 10°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 4 устройства у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 8-ми сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки; при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 10°С и до 22°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 6 устройств у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 12-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки; а при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 22°С и до 28°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 8 устройств у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 16-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки.

При расположении ближайших к добывающей скважине свайных опор на расстоянии, превышающем 4 м и до 7 м, соответствующие трубопроводы обвязки укладывают на консольные поддерживающие конструкции, которыми предварительно оборудуют эти свайные опоры, причем в этом случае: при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 11°С и до 28°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 4 устройства у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 8-ми сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки; при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 28°С и до 38°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 6 устройств у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 12-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки; а при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 38°С и до 42°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 8 устройств у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 16-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки.

При расположении ближайших к добывающей скважине свайных опор на расстоянии, превышающем 7 м, соответствующие трубопроводы обвязки укладывают на балочную поддерживающую конструкцию, которую предварительно закрепляют на этих свайных опорах, причем в этом случае: при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 28°С и до 38°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 4 устройства у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 8-ми сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки; при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 38°С и до 42°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 6 устройств у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 12-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки; а при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 42°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 8 устройств у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 16-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан график изменения расчетного радиуса оттаивания вокруг добывающей скважины по состоянию на 20-й год ее эксплуатации в зависимости от температуры добываемого продукта в устье добывающей скважины; на фиг.2 - график изменения эффективного расстояния от добывающей скважины и оптимального количества сезоннодействующих охлаждающих устройств в зависимости от температуры добываемого продукта в устье добывающей скважины; на фиг.3 - схема укладки трубопроводов обвязки добывающей скважины на свайные опоры без дополнительных поддерживающих конструкций; на фиг.4 - схема укладки трубопроводов обвязки добывающей скважины на свайные опоры с консольными поддерживающими конструкциями; на фиг.5 - схема укладки трубопроводов обвязки добывающей скважины на свайные опоры с балочной поддерживающей конструкцией.

На фиг.3, 4 и 5 изображены: 1 - добывающая скважина, 2 - трубопроводы обвязки, 3 - сезоннодействующее охлаждающее устройство (термостабилизатор); 4 - поверхность грунта, 5 - свайная опора, 6 - слой сезонного оттаивания (промерзания), 7 - подошва слоя сезонного промерзания, 8 - подошва слоя сезонного оттаивания, 9 - массив искусственно замороженного грунта, 10 - вечномерзлые грунты, 11 -граница области интенсивного теплового влияния добывающей скважины и вечномерзлых грунтов, 12 - область талых грунтов, 13 - граница между областями искусственно замороженных и вечномерзлых грунтов, 14 - консольные поддерживающие конструкции, 15 - балочная поддерживающая конструкция.

Способ обеспечения проектного положения трубопроводов обвязки газо- или нефтедобывающих скважин в районах распространения вечномерзлых грунтов включает бурение добывающей скважины 1, предназначенной для эксплуатации в течение, по меньшей мере, 20 лет, и установку на ней фонтанной арматуры (на чертежах не показана), разбивку под свайные опоры 5 осей скважин, в которые, после бурения их вблизи добывающей скважины 1, устанавливают свайные опоры 5, и закрепление на каждой свайной опоре 5 соответствующего трубопровода 2. При разбивке под свайные опоры 5 осей скважин оси скважин ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 намечают так, чтобы последние были расположены за пределами области интенсивного теплового влияния добывающей скважины 1, т.е. на таком расстоянии от добывающей скважины 1, при удалении на которое не происходит растепления вечномерзлых грунтов 10 или их сохранность может быть обеспечена в течение всего периода эксплуатации добывающей скважины 1 функционированием сезоннодействующих охлаждающих устройств 3. При этом область интенсивного теплового влияния добывающей скважины 1 определяют с учетом температуры добываемого продукта в устье добывающей скважины 1, срока ее эксплуатации, наличия и мощности сезоннодействующих охлаждающих устройств 3.

На основании оценочных расчетов установлено, что вокруг находящейся в типичных природно-климатических условиях района распространения вечномерзлых грунтов добывающей скважины 1 за период ее эксплуатации не менее 20 лет при температурах добываемого продукта в устье добывающей скважины 1 от 10°С до 42°С (наиболее распространенный температурный диапазон добываемых продуктов) радиус оттаивания составляет от 6,5 м до 12,8 м (см. фиг.1). По результатам расчетов видно, что трубопроводы 2 обвязки в течение периода эксплуатации добывающей скважины 1 потеряют точки своего опирания на участке длиной минимум от 13 м до 25,6 м, что с учетом веса трубопроводов 2 обвязки будет являться причиной формирования недопустимых напряжений в узлах соединения трубопроводов 2 обвязки с добывающей скважиной 1.

Применение сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) позволяет уменьшить область оттаивания и обеспечить устойчивость свайных опор 5 на более близком расстоянии к добывающей скважине 1. Очевидно, что чем ближе к источнику тепла (к добывающей скважине 1) располагается свайная опора 5, тем большее количество холода (большее количество термостабилизаторов) потребуется для сохранения мерзлого состояния грунтового массива в основании свайной опоры 5. Кроме того, поскольку сезоннодействующие охлаждающие устройства 3 (термостабилизаторы) способны охлаждать грунты только в период отрицательных температур воздуха, а добывающая скважина 1 выделяет тепло круглый год, обеспечить сохранность мерзлого грунтового массива в течение всего периода эксплуатации добывающей скважины 1 с помощью оптимального количества сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) возможно только начиная с некоторого (эффективного) расстояния от ствола добывающей скважины 1.

Оптимальное количество сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов), оцениваемое по ряду технических параметров (достаточность количества термостабилизаторов для надежного обеспечения мерзлого состояния грунтов в основании свайных опор 5 на выбранном участке, возможность компактного размещения всех термостабилизаторов у ближайшей к добывающей скважине 1 свайной опоры 5 при обеспечении доступа к добывающей скважине 1 обслуживающей ее техники и т.д.), составляет 4-8 сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) на одну свайную опору 5, ближайшую к добывающей скважине 1 (т.е. термостабилизаторы устанавливаются только возле ближайшей к добывающей скважине 1 свайной опоры 5 со стороны подведения к добывающей скважине 1 трубопроводов 2 обвязки и возле ближайшей к добывающей скважине 1 свайной опоры 5 с противоположной стороны - со стороны отвода от добывающей скважины 1 трубопроводов 2 обвязки, при этом грунты оснований более удаленных от добывающей скважины 1 свайных опор 5 будут защищены от растепления холодной завесой, образуемой в грунтах термостабилизаторами ближайшей к добывающей скважине 1 свайной опоры 5).

Расчетное эффективное расстояние в зависимости от температуры добываемого продукта в устье добывающей скважины 1 при оптимальном количестве сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) у одной свайной опоры 5 (ближайшей к добывающей скважине 1), равном 4, составляет от 4,2 м для добывающей скважины 1 с температурой добываемого продукта в устье 10°С и до 10 м для добывающей скважины 1 с температурой добываемого продукта в устье 42°С. При количестве сезонно действующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов), равном 6, расчетное эффективное расстояние составляет от 2 м для добывающей скважины 1 с температурой добываемого продукта в устье 10°С и до 8 м для добывающей скважины 1 с температурой добываемого продукта в устье 42°С. При установке у каждой свайной опоры 5 сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) в количестве 8 расчетное эффективное расстояние от добывающей скважины 1 сократится на 1 м и составит от 1 м при температуре добываемого продукта 10°С в устье добывающей скважины 1 и до 7 м при температуре добываемого продукта 42°С в устье добывающей скважины 1 (см. фиг.2).

При этом на участке между добывающей скважиной 1 и ближайшей к ней свайной опорой 5 положение трубопроводов 2 обвязки на проектных отметках конструктивно обеспечивается следующим образом:

- на расстоянии от добывающей скважины 1 до ближайшей свайной опоры 5 не более 4 м, исходя из обеспечения надежности узлов соединения трубопроводов 2 обвязки с добывающей скважиной 1 (прогиб трубопроводов 2 обвязки не превышает предельно допустимого значения), трубопроводы 2 обвязки могут укладываться непосредственно на свайные опоры 5 (см. фиг.3), устойчивость свайных опор 5 в вечномерзлых грунтах 10 обеспечивается без применения сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1 не выше 6°С, или четырьмя сезоннодействующими охлаждающими устройствами 3 (термостабилизаторами) у каждой ближайшей к добывающей скважине 1 свайной опоры 5 при температуре добываемого продукта 10°С в устье добывающей скважины 1, или шестью сезоннодействующими охлаждающими устройствами 3 (термостабилизаторами) у каждой ближайшей к добывающей скважине 1 свайной опоры 5 при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1 не выше 22°С, или восемью сезоннодействующими охлаждающими устройствами 3 (термостабилизаторами) у каждой ближайшей к добывающей скважине 1 свайной опоры 5 при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1 не выше 28°С;

- на расстоянии от добывающей скважины 1 до ближайшей свайной опоры 5 более 4 м и до 7 м, когда прогиб трубопроводов 2 обвязки превышает предельно допустимое значение, трубопроводы 2 обвязки укладывают на консольные поддерживающие конструкции 14, устанавливаемые на свайные опоры 5 (см. фиг.4), устойчивость свайных опор 5 в вечномерзлых грунтах 10 обеспечивается без применения сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1 не выше 11°С, или четырьмя сезоннодействующими охлаждающими устройствами 3 (термостабилизаторами) у каждой ближайшей к добывающей скважине 1 свайной опоры 5 при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1 не выше 28°С, или шестью сезоннодействующими охлаждающими устройствами 3 (термостабилизаторами) у каждой ближайшей к добывающей скважине 1 свайной опоры 5 при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1 не выше 38°С, или восемью сезоннодействующими охлаждающими устройствами 3 (термостабилизаторами) у каждой ближайшей к добывающей скважине 1 свайной опоры 5 при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1 не выше 42°С;

- на расстоянии от добывающей скважины 1 до ближайшей свайной опоры 5 более 7 м, когда прогиб трубопроводов 2 обвязки превышает предельно допустимое значение, трубопроводы 2 обвязки укладывают на балочную поддерживающую конструкцию 15, установленную на свайных опорах 5 (см. фиг.5), устойчивость свайных опор 5 в вечномерзлых грунтах 10 в данном случае обеспечивается как без применения сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1 от 11°С до 28°С, так и с применением сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) у каждой ближайшей к добывающей скважине 1 свайной опоры 5 в количестве четырех сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1 от 28°С до 38°С, или шести сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1 от 38°С до 42°С, или восьми сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1 выше 42°С, что позволяет уменьшить расстояние между свайными опорами 5 и добывающей скважиной 1 и, соответственно, сократить длину балочной поддерживающей конструкции 15: при применении четырех сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) - на 4,6-7 м по сравнению с вариантом без сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов), при применении шести сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) у каждой ближайшей к добывающей скважине 1 свайной опоры 5 длина балочной поддерживающей конструкции 15 уменьшается на 3,6-4,4 м по сравнению с вариантом применения у каждой ближайшей к добывающей скважине 1 свайной опоры 5 четырех сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов), а применение восьми сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) позволяет уменьшить длину балочной поддерживающей конструкции 15 на 2 м по сравнению с вариантом применения шести сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 (термостабилизаторов) у каждой ближайшей к добывающей скважине 1 свайной опоры 5.

Примеры выбора варианта обеспечения проектного положения трубопроводов 2 обвязки добывающих скважин 1 приведены в таблице 1.

Исходя из изложенного, в предлагаемом способе обеспечения проектного положения трубопроводов 2 обвязки газо- или нефтедобывающих скважин 1 в районах распространения вечномерзлых грунтов сохранность ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 от растепления достигается тем, что:

- при расположении ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 на расстоянии, не превышающем 4 м, соответствующие трубопроводы 2 обвязки укладывают непосредственно на эти свайные опоры 5, причем в этом случае: при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1, превышающей 6°С и до 10°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 в вечномерзлых грунтах 10 обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств 3, устанавливаемых по 4 устройства у каждой упомянутой свайной опоры 5 с ее стороны, обращенной к добывающей скважине 1, т.е. в общем количестве 8-ми сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 для обеих ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 со сторон подведения и отведения трубопроводов 2 обвязки; при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1, превышающей 10°С и до 22°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 в вечномерзлых грунтах 10 обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств 3, устанавливаемых по 6 устройств у каждой упомянутой свайной опоры 5 с ее стороны, обращенной к добывающей скважине 1, т.е. в общем количестве 12-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 для обеих ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 со сторон подведения и отведения трубопроводов 2 обвязки; а при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1, превышающей 22°С и до 28°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 в вечномерзлых грунтах 10 обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств 3, устанавливаемых по 8 устройств у каждой упомянутой свайной опоры 5 с ее стороны, обращенной к добывающей скважине 1, т.е. в общем количестве 16-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 для обеих ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 со сторон подведения и отведения трубопроводов 2 обвязки;

- при расположении ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 на расстоянии, превышающем 4 м и до 7 м, соответствующие трубопроводы 2 обвязки укладывают на консольные поддерживающие конструкции 14, которыми предварительно оборудуют эти свайные опоры 5, причем в этом случае: при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1, превышающей 11°С и до 28°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 в вечномерзлых грунтах 10 обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств 3, устанавливаемых по 4 устройства у каждой упомянутой свайной опоры 5 с ее стороны, обращенной к добывающей скважине 1, т.е. в общем количестве 8-ми сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 для обеих ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 со сторон подведения и отведения трубопроводов 2 обвязки; при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1, превышающей 28°С и до 38°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 в вечномерзлых грунтах 10 обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств 3, устанавливаемых по 6 устройств у каждой упомянутой свайной опоры 5 с ее стороны, обращенной к добывающей скважине 1, т.е. в общем количестве 12-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 для обеих ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 со сторон подведения и отведения трубопроводов 2 обвязки; а при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1, превышающей 38°С и до 42°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 в вечномерзлых грунтах 10 обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств 3, устанавливаемых по 8 устройств у каждой упомянутой свайной опоры 5 с ее стороны, обращенной к добывающей скважине 1, т.е. в общем количестве 16-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 для обеих ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 со сторон подведения и отведения трубопроводов 2 обвязки;

- при расположении ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 на расстоянии, превышающем 7 м, соответствующие трубопроводы 2 обвязки укладывают на балочную поддерживающую конструкцию 15, которую предварительно закрепляют на этих свайных опорах 5, причем в этом случае: при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1, превышающей 28°С и до 38°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 в вечномерзлых грунтах 10 обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств 3, устанавливаемых по 4 устройства у каждой упомянутой свайной опоры 5 с ее стороны, обращенной к добывающей скважине 1, т.е. в общем количестве 8-ми сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 для обеих ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 со сторон подведения и отведения трубопроводов 2 обвязки; при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1, превышающей 38°С и до 42°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 в вечномерзлых грунтах 10 обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств 3, устанавливаемых по 6 устройств у каждой упомянутой свайной опоры 5 с ее стороны, обращенной к добывающей скважине 1, т.е. в общем количестве 12-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 для обеих ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 со сторон подведения и отведения трубопроводов 2 обвязки; а при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины 1, превышающей 42°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 в вечномерзлых грунтах 10 обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств 3, устанавливаемых по 8 устройств у каждой упомянутой свайной опоры 5 с ее стороны, обращенной к добывающей скважине 5, т.е. в общем количестве 16-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств 3 для обеих ближайших к добывающей скважине 1 свайных опор 5 со сторон подведения и отведения трубопроводов 2 обвязки.

Консольную поддерживающую конструкцию 14 изготавливают из балки (например, из металлического двутавра), опирающейся в средней своей части на ближайшую к добывающей скважине 1 свайную опору 5, конец балки опирают на вторую по удалению от добывающей скважины 1 свайную опору 5, а противоположный свободный конец балки в виде консоли направляют в сторону добывающей скважины 1. На поверхность балки укладывают трубопроводы 2 обвязки. Таким образом, максимальная допустимая величина пролета между ближайшими к добывающей скважине 1 свайными опорами 5 трубопроводов 2 обвязки может быть увеличена на величину, равную длине консоли.

Балочную поддерживающую конструкцию 15 выполняют, например, из металлической балки или нескольких параллельных металлических балок, закрепленных между собой металлическими связями и траверсами, и опирают обоими концами на две ближайшие к добывающей скважине 1 свайные опоры 5, расположенные друг против друга относительно самой добывающей скважины 1 (т.е. добывающая скважина 1 располагается между свайными опорами 5, на которые опирается балочная поддерживающая конструкция 15). Трубопроводы 2 обвязки укладывают на ложементы, закрепленные на поверхности балочной поддерживающей конструкции 15, несущей трубопроводы 2 обвязки, что позволяет увеличить длину пролета между ближайшими к добывающей скважине 1 свайными опорами 5.

Данный способ обеспечивает в течение всего периода эксплуатации добывающей скважины 1 проектное положение трубопроводов 2 обвязки добывающей скважины 1 благодаря сохранению устойчивости свайных опор 5 на участках распространения вечномерзлых грунтов 10, подвергающихся растеплению и оттаиванию под воздействием теплового влияния добывающей скважины 1, и может быть применен как при обустройстве новых, так и при ремонте существующих добывающих скважин 1.

Таблица 1 Примеры выбора варианта обеспечения проектного положения трубопроводов обвязки добывающих скважин Расстояние от ближайшей свайной опоры до добывающей скважины (радиус области интенсивного теплового влияния добывающей скважины), м Вариант обеспечения проектного положения трубопроводов обвязки добывающей скважины Срок эксплуата
ции добываю
щей скважины, годы Характеристика величины прогиба трубопроводов обвязки при заданном расстоянии между свайной опорой и добывающей скважиной Температура добываемого продукта в устье добывающей скважины, °С Количество сезоннодействующих охлаждающих устройств (термостабилизаторов) у одной ближайшей к добывающей скважине свайной опоры (на обе ближайшие опоры), шт до 4 Укладка трубопроводов на свайные опоры (фиг.3) 20 Прогиб не превышает допустимое значение не выше +6 0(0) +6…+10 4(8) +10…+22 6(12) +22…+28 8(16) от 4 до 7 Укладка трубопроводов на свайные опоры с консольными поддерживающими конструкциями (фиг.4) 20 Прогиб превышает допустимое значение не выше +11 0(0) +11…+28 4(8) +28…+38 6(12) +38…+42 8(16) Более 7 Укладка трубопроводов на свайные опоры с балочной поддерживающей конструкцией (фиг.5) 20 Прогиб превышает допустимое значение +11…+28 0(0) +28…+38 4(8) +38…+42 6(12) Выше +42 8(16)

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при сооружении опорных конструкций надземных трубопроводов обвязки газо- и нефтедобывающих скважин на многолетнемерзлых грунтах. Способ включает бурение добывающей скважины, установку на ней фонтанной арматуры, разбивку под свайные опоры осей скважин, в которые, после бурения их вблизи добывающей скважины, устанавливают свайные опоры, и закрепление на каждой свайной опоре соответствующего трубопровода. При этом оси скважин ближайших к добывающей скважине свайных опор намечают на таком расстоянии от добывающей скважины, при удалении на которое не происходит растепления вечномерзлых грунтов или их сохранность может быть обеспечена в течение всего периода эксплуатации добывающей скважины функционированием сезоннодействующих охлаждающих устройств. Область интенсивного теплового влияния добывающей скважины определяют с учетом температуры добываемого продукта в устье добывающей скважины, срока ее эксплуатации, наличия и мощности сезоннодействующих охлаждающих устройств. Обеспечивает в течение всего периода эксплуатации добывающей скважины проектное положение трубопроводов обвязки путем сохранения устойчивости свайных опор на участках распространения вечномерзлых грунтов, подвергающихся воздействию теплового влияния добывающей скважины. Может быть применен как при обустройстве новых, так и при ремонте существующих добывающих скважин. 3 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Способ обеспечения проектного положения трубопроводов обвязки газо- или нефтедобывающих скважин в районах распространения вечномерзлых грунтов, включающий бурение добывающей скважины, предназначенной для эксплуатации в течение, по меньшей мере, 20 лет, и установку на ней фонтанной арматуры, разбивку под свайные опоры осей скважин, в которые после бурения их вблизи добывающей скважины устанавливают свайные опоры, и закрепление на каждой свайной опоре соответствующего трубопровода, отличающийся тем, что при разбивке под свайные опоры осей скважин оси скважин ближайших к добывающей скважине свайных опор намечают так, чтобы последние были расположены за пределами области интенсивного теплового влияния добывающей скважины, т.е. на таком расстоянии от добывающей скважины, при удалении на которое не происходит растепления вечномерзлых грунтов или их сохранность может быть обеспечена в течение всего периода эксплуатации добывающей скважины функционированием сезоннодействующих охлаждающих устройств, причем область интенсивного теплового влияния добывающей скважины определяют с учетом температуры добываемого продукта в устье добывающей скважины, срока ее эксплуатации, наличия и мощности сезоннодействующих охлаждающих устройств.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при расположении ближайших к добывающей скважине свайных опор на расстоянии, не превышающем 4 м, соответствующие трубопроводы обвязки укладывают непосредственно на эти свайные опоры, причем в этом случае при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 6°С и до 10°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 4 устройства у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 8-ми сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки; при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 10°С и до 22°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 6 устройств у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 12-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки; а при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 22°С и до 28°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 8 устройств у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 16-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при расположении ближайших к добывающей скважине свайных опор на расстоянии, превышающем 4 м и до 7 м, соответствующие трубопроводы обвязки укладывают на консольные поддерживающие конструкции, которыми предварительно оборудуют эти свайные опоры, причем в этом случае при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 11°С и до 28°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 4 устройства у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 8-ми сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки; при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 28°С и до 38°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 6 устройств у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 12-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки; а при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 38°С и до 42°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 8 устройств у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 16-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при расположении ближайших к добывающей скважине свайных опор на расстоянии, превышающем 7 м, соответствующие трубопроводы обвязки укладывают на балочную поддерживающую конструкцию, которую предварительно закрепляют на этих свайных опорах, причем в этом случае при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 28°С и до 38°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 4 устройства у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 8-ми сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки; при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 38°С и до 42°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 6 устройств у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 12-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки; а при температуре добываемого продукта в устье добывающей скважины, превышающей 42°С, устойчивость ближайших к добывающей скважине свайных опор в вечномерзлых грунтах обеспечивают с помощью сезоннодействующих охлаждающих устройств, устанавливаемых по 8 устройств у каждой упомянутой свайной опоры с ее стороны, обращенной к добывающей скважине, т.е. в общем количестве 16-ти сезоннодействующих охлаждающих устройств для обеих ближайших к добывающей скважине свайных опор со сторон подведения и отведения трубопроводов обвязки.