Способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетнемерзлых пород Советский патент 1981 года по МПК E21B43/00 

(54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СМЯТИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ В ЗОНЕ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено преимущественно при эксплуатации скважин, расположенных в районах с развитой многолетней мерзлотой.

Известен способ, в котором защита колонны от смятия достигается перепуском избытка жидкости из промерзающей каверны в обсадную колонну, состоящую из секции труб, соединенных между собой муфтами, выполненными в виде двух коаксиальных труб с герметизирующими диафрагмами сверху и снизу, внешняя из которых снабжена клапанами. Полость между трубами частично заполняется антифризом 1.

Недостатками способа являются усложнение конструкции обсадных труб (так как необходимо секции коаксиальных труб герметизировать диафрагмами и комплектовать специальными клапанными системами), необходимость сооружения ствола скважины в неустойчивой зоне мерзлых пород увеличенным диаметром долота из-за наличия кожухов на обсадной колонне, что приводит к удорожанию строительства скважин.

Наиболее близким к предлагаемому является способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетнемерзлых пород, включающий образование канала вдоль стенок обсадной колонны путем ее нагрева за счет пропускания электрического тока по колонне и сброс избытка жидкости из каверны по образованному каналу 2.

Недостатком известного способа является необходимость поддержания канала в растепленном состоянии в течение всего периода эксплуатации скважин, что усложняет способ, а также наличие каверн на период отрицательных температур окружающей сре10ды, что делает способ ненадежным.

Цель изобретения - упрощение способа и повышение его надежности за счет ликвидации каверн на период отрицательных температур окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что

45 каверны последовательно замораживают снизу вверх, поддерживая в растепленном состоянии канал выше замораживаемой каверны, а также тем, что нагрев осадной колонны осуществляют путем циркуляции внутри

20 ее подогретой жидкости.

На фиг. 1 схематически показана скважина после бурения; на фиг. 2 - то же, в момент промерзания нижней каверны; на

фиг. 3 - то же, в момент промерзания вышележащей каверны.

Способ осуществляют следующим образом.

Скважина (фиг. 1) оснащена обсадной колонной 1 с датчиками температуры 2, размещенными против каверн и перемычек, промежуточной колонной 3, эксплуатационной колонной 4, концентрично расположенными и зацементированными между собой до устья.

За обсадной колонной в стволе скважины имеются каверны 5-7, заполненные замерзающей промывочной жидкостью и разделенные перемычками 8-10.

За обсадной колонной 1 цемент 11 поднят до нижней каверны 5.

В колонну 4 на 25-30 м ниже подощвы мерзлых пород спускают бурильные или лифтовые трубы 12 и в этом интервале скважину заполняют незамерзающей жидкостью, например раствором хлористого кальция. Затем трубы 12 поднимают до кроьли нижней каверны 5 (фиг.2) и через них периодически осуществляют циркуляцию подогретой на поверхности жидкости для поддержания положительной температуры внешней стенки обсадной колонны не ниже 0,5-1°С, что контролируется в интервале спущенных труб датчиками температуры.

Ниже труб 12 происходит восстановление отрицательной температуры пород и постепенное промерзание жидкости в нижней каверне 5 с увеличением объема льда 13 в ней. Избыток жидкости из нее при этом поступает вверх по затрубному пространству вдоль наружной стенки обсадной колонны 1. Контроль за промерзанием каверны 5 ведется по показанию соответствующего датчика температуры. Одновременно проходит и частичное промерзание выщерасположенных каверн 6 и 7.

После промораживания нижней каверны 5 до минус 2-3°С, колонну 12 поднимают до кровли каверны 6 (фиг. 3) и осуществляют ее замораживание по способу, описанному выще. Таким образом производят последовательное замораживание снизу вверх

всех каверн, в результате чего в кольцевом пространстве между стенками скважины и обсадной колонны образуется сплошной ледяной массив, обеспечивающий необходимую прочность конструкции скважины и устойчивость обсадных колонн.

Перед вводом в эксплуатацию скважину перфорируют и в нее спускают лифтовую колонну с теплоизолированными трубами в интервале мерзлых пород. Наличие теплоизоляции предотвращает растепление ледяного массива, что обеспечивает дальнейшую надежность скважины в зоне мерзлых пород.

Использование предлагаемого способа предотвращения смятия обсадных колонн в зоне мерзлоты приводит к значительному сокращению капитальных затрат, так как не потребуется строительство новых скважин, взамен выведенных из строя в случае смятия обсадных колонн.

Формула изобретения

1.Способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетнемерзлых пород, включающий образование канала вдоль

стенок обсадной колонны путе.м ее нагрева и сброс избытка жидкости из каверны по образованному каналу, отличающийся тем, что, с целью его упрощения и повыщения надежности за счет ликвидации каверн на период отрицательных температур окружающей среды, каверны последовательно замораживают снизу вверх, поддерживая в расепленном состоянии канал выще замораживаемой каверны.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев обсадной колонны осуществляют пуем циркуляции внутри ее подогретой жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 717294, кл. Е 21 В 43/00, 1978.

2. Патент США № 3766980, кл. 166-248, опублик. 1972 (прототип).

Фиг..2