Способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетней мерзлоты Советский патент 1984 года по МПК E21B36/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для предотвращения смятия обсадных колонн в скважи нах, пробуренных в многолетнемерзлых породах при их обратном промерзании Известен способ предотвращения смятия обсадных труб в скважинах в зоне многолетнемерзлых пород, включа щий заполнение полости обсадных труб замерзающей жидкостью и последующее ее замораживание с отводом избытка воды из замкнутых промерзающих объемов Cl . Недостатками этого способа являют ся низкая надежность, потребность в дополнительном оборудовании, сложные работы в скважинах и необходимость организации постоянного электроснабжения скважин. Наиболее близким к предлагаемому является способ предотвращения смяти обсадной кдлонны при обратном промер зании протаявших вокруг скважины многолетнемерзльих пород,включающий заполнение внутриколонного и. межколонного пространства в скважине замерзающей жидкостью и последующее их замораживание С 2. Однако известный способ недостаточно надежный, так как опережение замерзания жидкости в колонне не контролируется, а создать условия, чтобы температура замерзания жидкости в колонне была несколько вьше температуры замерзания жидкости в . заколонном и межколонном пространствах на практике очень трудно, поскол ку разница в указанных температурах должна быть очень незначительной, в противном случае опережающее замерзание жидкости в колонне приведет к разрыву последней. Цель изобретения - повышение надежности предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетней мерзлоты. Указанная цель достигается тем, что согласно способу предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетней мерзлоты, включающему заполнение замерзающей жидкостью внутриколонного и межколонного пространств и последующее замораживание жидкости, замораживание начинают с внутренней колонны труб путем подачи хладагента через трубу, спущенную во внутреннюю колонну обсадны труб, причем температуру хладагента 26. 2 поддерживают в соответствии с зависимостьюt - 41,8 + , где t - температура хладагента,°С, Р - внутреннее критическое давление для обсадных труб, кгс/сы, На чертеже показана схема для осуществления способа предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетней мерзлоты. Схема содержит внутреннюю обсадную колонну 1, наружную обсадную колонну 2, трубу для подачи хладагента 3, многолетнемерзлые породы 4, слой обратного промерзания 5, незамерзшую жидкость в кавернах ствола скважины 6, замерзшую жидкость во внутриколонном и межколонном пространствах 7, дневную поверхность 8. Способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетней мерзлоты осуществляется следующим образом. После завершения бурения скважины в ее межколонном пространстве и в колонне 1 оставляется замерзающая жидкость вода или глинистый раствор. В обсадную колонну на глубину, до которой наблюдается наличие каверн ствола скважины 6 и отсутствие цементного кольца, что определяется по данным кавернометрии и цементометрии, опускаются трубы 3, через которые прокачивают хладагент (дизельное топливо, раствор диэтиленгликоля) с отрицательной температурой, s результате чего жидкость во внутриколонном пространстве охлаждается и начинает замерзать. Фронт ее замерзания распространяется от внешней поверхности трубы 3 к внутренним стенкам обсадной колонны 1. Под влиянием постепенного увеличения объема замерзающей жидкости ее избыток вытесняется вверх по колонне 1 и через устье скважины удаляется наружу. К моменту, когда фронт промерзания достигнет стенок обсадной колонны 1, практически весь избыточный объем жидкости из колонны уже будет вытеснен. Затем фронт промерзания переходит в. межколонное пространство труб 1 и 2, промерзание которого П1 оисходит аналогично. 3 Во избежание неравномерного промерзания внутриколонного пространства и возникновения в- нем гидростатического давления, опасного для обсад ных труб, величина отрицательной температуры хладагента поддерживают в соответствии с зависимостью t - 41,8 + 71748 - 0,66Р где t - температура хладагента,°С, Р - внутреннее критическое давление для обсадных, труб, кгс/см . Поддержание температуры по указан ной зависимости обеспечивает получе ние давления в колонне ниже уровня внутреннего критического давления для обсадных труб. ГЬ р и м е р. В скважине, обсаженной двумя обсадными колоннами диамет ром 324 мм или.219 мм необходимо предотвратить их смятие в зоне многолетней мерзлоты до глубины 200 м. Во внутренней колонне диаметром 219 мм находится глинистый раствор, плотность которого -у|- 1200 кгс/м температура i 15°С, теплоемкость Zf 0,75 ккал/кг . В межколонном пространстве пресная вода, плотность Тв 1000 кг/м, температура t 15°С, теплоемкость CQ 1,0 ккал/кг С. Во.внутреннюю колонну труб до глубины 200 м спускают трубы диамет ром 50 мм и подают хладагент - водный раствор диэтиленгликоля с тепло емкостью CT 0,8 ккал/кг С, массовый расход прокачки (д 10 т/ч (/v3 л/с). Расчетным путем по известным фор мулам определяется масса жидкости, количество тепла, которое необходим отвести из скважины для охлаждения и замораживания в ней жидкости. Вре мя, необходимое для охлаждения жид 264 кости в колонне, межколонном пространстве и металла труб определяют с учетом температуры хладагента, опре-г деленной в соответствии с зависимостью t - 41,8 + Yl748 - 0,66Р , где i - температура хладагента,с, Р - внутреннее критическое давление для обсадных труб, КГС/СМ. Таким образом, жидкость в колонне и в межколонном пространстве надежно и безопасно заморожена и к моменту, когда слой обратного промерзания 5 достигает наружной поверхности обсадной колонны, после чего возможно возрастание гидростатического давления от промерзания жидкости в кавернах 6, обсадные колонны уже упрочнены замерзшей в них жидкостью и возможность их смятия будет полностью исключена. После замораживания, жидкости внутренняя охлаждающая труба может быть извлечена и использована на других скважинах. Дня повторного освоения скважины, которое .осуществляется с помощью пе редвижного агрегата для ремонта скважин и передвижной парогенераторной установки, в нее опускается внутренняя охлаждающая труба, создается циркуляция горячего теплоносителя и замерзший глинистый раствор в колонне быстро оттаивает, после чего охлаждающие трубы извлекаются и дальнейшее освоение скважины идет в обычном порядке. Технико-экономическая эффективность способа заключается в снижении затрат, связанных с консервацией скважин в зоне многолетней мерзлоты, за счет надежного сохранения целостности обсадных колонн при обратном промерзании многолетнемерзлых пород.

,, /ладогент

уЗ

,

СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СМЯТИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ В ЗОНЕ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ, включающий заполнение замерзающей жидкостью внутриколонного и межколонного пространств : и последующее замораживание жидкости, и .тличающийся тем, что, с целью повьшения надежности осуществления способа, замораживание начинают с внутренней колонны труб путем подачи хладагента через трубу, спущенную во внутреннюю колонну обсадных труб, причем температуру хладагента поддерживают в соответствии с зависимостью 41,8 + Y1748 - 0,66Р, где t - температура хладагента. С, Р - внутреннее критическое давi ление для обсадных труб, кгс/см. (Л