Способ предотвращения смятия обсадных колонн при обратном промерзании в зоне многолетнемерзлых пород Советский патент 1991 года по МПК E21B36/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, может быть использовано для предотвращения смятия обсадных колонн при обратном промерзании в многолеткемерзлых породах (ММП) и является усовершенствованием способа по авт.св. № 899868.

Цель изобретения - повышение надежности осуществления способа и экономия материалов и трудозатрат.

На чертеже показана схема осуществления способа.

На период длительного простоя (консервация скважины) перед восстановлением отрицательных температур на стенках колонны внутрикОлонное

пространство эксплуатационной колонны 1 на устье скважины и подошве ММП 2 герметизируют путем установки це- ментных мостов 3 и 4, соотяетственно выдерживающих давление при замерзании водосодержащей жидкости 5 в кавернах 6. Пространство внутри колон- ны между цементными мостами 3 и 4 заполняется замерзающей жидкостью 7.

Нижний цементный мост (пробка) 4 предотвращает передачу давления жидкости через внутритрубное пространство на б-олее нижнюю часть колонны, что предохраняет ее целостность во всей глубине скважины в интервале пород 8 с положительной температурой.

О5 Ю СО Ј СО ND

кэ

Верхний цементный мост 3 герметизирует устье скважины, что предотвращает сдвиг образующейся ледяной пробки в стволе скважины, который происходит во внутритрубном пространстве скважины при возникновении давления при обратном промерзании в интервале НМЛ.

Замкнутая между двумя герметичными пробками (цементными мостами) жидкость создает противодавление на стенки колонны 1, что сохраняет ее целостность при возникновении опасных давлений в кавернах через колонны 9 и 1 и цементный камень 10.

Установка цементных мостов небольшой высоты снижает расход тампо- нажного цемента и материалов, а также время на разбуривание цементного камня о При расконсервации скважины перед вводом ее в эксплуатацию или освоением разбуривание цементных мостов и замерзшей жидкости между ними производится со скоростью, обеспечивающей одновременное растепление замерзших масс во внутриколон- ном и заколонном пространствах.

Способ осуществляется следующим образом.

Скважина, пробуренная в интервале ММП (температура -5°С), обсажена двумя колоннами диаметром 219 и 146 мм. Необходимо сохранить целостность колонн в интервале ММП (мощность ММП 500 м) от смятия и обеспечить сохранность колонн до забоя скважины в период консервации до года.

В колонне (внутренний диаметр 126 мм) находится глинистый раствор, в заколонном пространстве в интервале каверн - замерзающая жидкость (вода), создающая сминающее для колонн давление.

(

Проведенные экспериментальные исследования при температуре -5°С и -2 С по определению прочностных характеристик ледяных пробок из различных материалов показывают, что прочностные характеристики пробок, сформированных при -5°С, в 2-3 раза превышают аналогичные характеристики образцов при -2°С. Причем сцепление цементных пробок значительно выше, чем ледяных. Ледяные пробкихмо- гут быть сдвинуты при температуре, близкой к 0°С.

0

5

0

5

0

5

0

5

Опыт показывает, что в вертикальной скважине (трубе) лед возникает в виде отдельных дендритов от стенок, при этом объем жидкости увеличивается . При закрытом цементной пробкой устье давление во внутриколонном пространстве будет возрастать.

Проведенный расчет показывает, что при -2°С давление в замкнутой полости (в колонном и заколонном пространствах) может достичь 24,9 МПа, при -5°С - до 59,8 МПа, а при -Ю°С - до 111,9 МПа. Это давление складывается с гидростатическим давлением столба жидкости, в колонне и передается по всей глубине. Образование герметичных ледяных пробок внутри колонны, находящейся под давлением, невозможное Если же изолировать низ колонны от этих давлений, то произойдет разгерметизация резьбовых соединений колонны или ее разрыв. При разрыве или разгерметизации колонны противодавление на трубы в интервале мерзлоты уменьшается, что ведет к смятию трубы на этом участке

Поэтому замерзающая жидкость (глинистый раствор) размещается во внутриколонном пространстве между двумя цементными мостами (пробками).

Установку цементных мостов осуществляют перед восстановлением отрицательных температур на стенках обсадной колонные Расчеты показыва- , ют, что для скважины глубиной 1500 м, пробуренной за 30 сут, глинистым раствором с температурой 20 С в интервале пород с температурой -5 С время восстановления отрицательной температуры на стенках обсадной колонны составляет не менее 10 сут.

Для обеспечения надежности герметизации низа обсадной колонны от давления, возникающего при замерзании глинистого раствора при -5°С, рассчитывают высоту нижнего моста по формуле

„ в

j

Н -

4 СГсц

где Р - максимальное давление, возникающее внутри трубы, МПа; d - внутренний диаметр трубы, м; (Jc - предел прочности сцепления цементной пробки с металлом трубы, МПа.

Экспериментальные данные показывают, что предел прочности сцепления цементного камня с трубой в пределах безопасного времени (до 10 сут) соетавляет через 2 сут твердения при

и устанавливают цементный мост ВЫСОСИ (температуре у подошвы ММП)Счцг 0,5 МПа, через 7 сут (,5 МПа. Тогда при ,8 МПа и ,126 м вытой 20 м известным способом. Затем трубы приподнимают до глубины 10 м от устья и устанавливают верхний

сота цементного моста равна:Н.З,77м «ементный мост, размещая глинистый Н, ь1,2Ь м, так как цементная проб- Раств°Р 3™™ мостами. Скважи- ка Ькотой 2-4 м обеспечивает сцепле- ну к°«сеРВИРУют на 1 год. При освоение с колонной и предохраняет от™H Разбуривают цементные мосты со

10

сдвига о Давление внутри колонны 59,8 МПа препятствует передаче давления на нижнюю часть обсадной колонны. Затем рассчитывают высоту цементного моста на устье скважины. Экспериментальные исследования показывают, что после схватывания цементного раствора в трубе и последующего его замор аживания до -2°С прочность сцепления достигает 0,95 МПа, до -5°С

15

скоростью, обеспечивающей растепление и снижение давлений, опасных для колонны. Колонны сохраняют целостность как в интервале ММП, так и ниже до эабоя. Расход тампонажного материала V Q,785«0,126 «(10+20) 0,37 м3.

Формула изобретения Способ предотвращения смятия обсадных колонн при обратном промерпрочность сцепления 2,55 МПа. Подстав- 20 зании в зоне многолетнемерзлых по- ляя эти значения в формулу, получают:Р°д по вт.св, 899868, о т л и ч апри-2°С ,87 м, при -5°С Н 0,74 м. Для обеспечения надежности полученные результаты расчета высоты мостов умножают на коэффициент запаса, равный 10. Исходя из этих расчетов, в скважину на глубину 510 м (ниже подошвы ММП) спускают заливочные трубы

ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности осуществления способа, перед восстановлением отрица- 25 тельных температур на стенках колонны внутриколонное пространство герме - тизируют на устье скважины и у подошвы многолет немерзлых пород путем установки цементных мостов.

16294926

и устанавливают цементный мост ВЫСО«ементный мост, размещая глинистый Раств°Р 3™™ мостами. Скважи- ну к°«сеРВИРУют на 1 год. При освое™H Разбуривают цементные мосты со

скоростью, обеспечивающей растепление и снижение давлений, опасных для колонны. Колонны сохраняют целостность как в интервале ММП, так и ниже до эабоя. Расход тампонажного материала V Q,785«0,126 «(10+20) 0,37 м3.

Формула изобретения Способ предотвращения смятия обсадных колонн при обратном промерзании в зоне многолетнемерзлых по- Р°д по вт.св, 899868, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности осуществления способа, перед восстановлением отрица- тельных температур на стенках колонны внутриколонное пространство герме - тизируют на устье скважины и у подошвы многолет немерзлых пород путем установки цементных мостов.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-ти и м.б, использовано для предотвращения смятия обсадных колонн при обратном промер- зании в многолетнемерзлых породах. Цель - повышение надежности осущест- - вления способа. На период длительного простоя (консервация скважин) перед восстановлением отрицательных температур на станках колонны внутри- колонное пространство эксплуатационной колонны на устье скважины и подошве многолетнемерзлых пород герметизируют путем установки цементных мостов (ЦМ). Пространство между ЦМ заполняется замерзающей жидкостью. Замкнутая между ЦМ жидкость создает противодавление на стенки колонны, что сохраняет ее целостность при воз- никновении опасных давлений в кавернах через колонны и цементный камень 1 ил. в

%

1,