Конструкция скважины для закачки в пласт теплоносителя Советский патент 1982 года по МПК E21B43/24 

(5) КОНСТРУКЦИЯ СКВАЖИНЫ ДЛЯ ЗАКАЧКИ В ПЛАСТ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

I

Изобретение относится к нефтяной промышленности, точнее к области теплового воздействия на нефтяные пласты.

Известна конструкция скважины, содержащая обсадную колонну и нагнетательную колонку с пакером и якорем, в которой межколонное пространство заполнено слдботеплопроводным газом 1 .

Однако газы проницаемы для теплового излучения, а этот вид теплопередачи становится превалирующим при закачке высокотемпературных теплоносителей, и защита обсадной колонны не обеспечивается, наряду с тем, что резко возрастают потери тепла.

Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому является конструкция скважины для закачки в пласт теплоносителя, содержащая обсадную колонну и нагнетательную колонну с пакером и якорем, в кольцевом про-/

странстве между которыми размещен теплозащитный материал 21.

Однако, вследствие того, что меЖколонное расстояние мало (несколько сантиметров), т.е. мала толщина слоя теплозаи итного материала, fio длительность действия эффекта теплоизоляции незначительна, по сравне нию с продолжительностью процесса закачки в пласт теплоносителя, измеряемой годами, особенно при закачке высокотемпературных теплоносителей.

Таким образом, предлагаемая конструкция характеризуется низкой эффективностью тепловой защиты обсадной колонны и значительными потерями тепла при закачке в пласт высокотемпературного теплоносителя .

Целью изобретения является повышение эффективности тепловой защиты обсадной колонны и уменьшение тепловых потерь теплоносителя.

Поставленная цель достигается тем, что в нагнетательной колонне вдоль ее образующей выполнены щелевые прорези, в качестве теплозащитного материала используют гранулированный материал с высокой сорбционной активностью, пропитанный сублиматом с температурой газификации ниже температуры теплоносителя при давлении его нагнетания, а также тем, что в качестве теплоизоляционного материала используют, например, природный цеолит или дробленый фаянс.

На фиг. I показана конструкция скважины, общий вид; разрез; на фиг. 2 - кривые зависимости упругости паров (газов сублимата от температуры; на фиг. 3 - участок конструкции скважины со схематичным пояснением ее работы.

Конструкция скважины содержит обсадную колонну 1 с колонным фланцем 2, на котором установлена крестовина 3.

На крестовине 3 установлен фланец k с уплотнитеЛьным узлом 5, через который пропущена нагнетательная колонна 6, укрепленная в скважине якорем 7 и снабженная пакером 8.

В нагнетательной колонне выполнены вдоль ее образующей щелевые прорези 9 на устье скважины нагнетательная колонна соединена с паропроводом 10 при помощи тройника t1 и шарнирjHoro устройства t2, служащего для компенсации теплового удлинения нагнетательной колонны.

Пространство между нагнетательной и обсадной колоннами заполнено теплоаацитным материалом, а именно гранулированным природным цеолитом или дробленый фаянсом 13, пропитанными сублиматом с температурой газификации ниже температуры теплоносителя прк давлении его нагнетания. При помощи отвода И крестовины межколонное пространство соединено с источником подачи сублимата, например с дозаторным устройством. На другом отводе 15 крестовины, имеющем связь с межколонным пространством, установлен концевой манометр 1б.

В качестве сублимата могут быть использованы карбаминат аммония (№l4CO(2NHfj) или диметилмочевина (CHjNHjCOi NHCII I), или нафталин () или хлорид аммония (№цС1 ) .

Щелевые прорези в нагнетательной колонне выполняются длиной не более 1,5-2,0 диаметра нагнетательной колоны, шириной 1-2 мм и на расстоянии 8-10 м друг от друга по длине колонны, т.е. из условия сохранения ее устойчивости в скважине.

Диаметр гранул природного цеолита или частиц дробленого фаянсового черепа должен быть не менее 1,,0 ширины щелевых прорезей для предотврщения их попадания в нагнетательную колонну.

Кривые зависимости упругости паров (газов) сублимата от температуры (фиг.2); карбаминат аммония 17, диметилмочевина 18, нафталин 19, хлори аммония 20. Эти графики позволяют выбрать тот или иной вид сублимата из условия, что температура его газификации должна быть ниже температуры теплоносителя при давлении его нагнетания. Так, если в качестве теплоносителя применяется водяной пар с температурой 350°С и давлением 1бО кГс/см, то из кривых 17 и 18 на фиг. 2 следует, что в качестве сублимата можно использовать карбаминат аммония (кривая 17) или диметилмочевину (кривая 18). В этом случае при температуре теплоносителя 350°С давление паров (газов карбамината аммония и диметилмочевины выше 1бО кГс/с т.е. обеспечивается газификация сублимата.

Пунктирными линиями (фиг.З) обозначено условное положение цилиндрической поверхности (фронта газификации сублимата вокруг нагнетательной колонны 6 при течении внутри нее теплоносителя, а криволинейными стрелками - поток газообразных продуктов сублимата. Направление движения теплоносителя в нагнетательной колонне показано осевыми стрелками .

Уменьшение потерь тепла и повышение эффективности тепловой защиты обсадной колонны в данной конструкции скважины обеспечивается следующим образом.

Закачиваемый в пласт теплоноситель, например, водяной пар, по паропроводу 10 поступает через шарнирное устройство 12 и тройник 11 в нагнетательную колонну 6 и далее в пласт.

Нагнетательная колонна 6 при этом разогревается и передает тепловую энергию путем излучения и теплопроводности в окружающий ее гранулированнь и природный цеолит или дробленый фаянс 13, пропитанный сублиматом с температурой газификации ниже температуры теплоносителя.

Сублимат транспортирует воспринимаемую тепловую энергию в энергию фазового перехода, т.е. газифицируется. Так как при этом развивается давление, которое несколько выше давления внутри нагнетательной колонны 6, то продукты газификации сублимата образуют вокруг нее газовый поток, направленный противоположно пртоку тепла от стенок нагнетательной колонны.

Газовцй противоток устремляется по межгранулярному пространству вначале в направлении поверхности нагнетательной колонны 6, а зат«м через щелевые прорези 9 - внутрь нагнетательной колонны 6.

Фазовый переход сублимата потребляет значительное количество теппа, которое при отсутствии его передавалось бы обсадной колонне 1, вызвав в ней опасные напряжения, а движение газообразных продуктов между гранулами 13 обеспечивает их охлаждение. Кроме того, указанные компоненты тепла, которые в отсутствие сублимата были бы потеряны, в данной конструкции возвращаются в поток теплоносителя. Этим объясняется уменьшение потерь тепла и повышение эффективности тепловой защиты обсадной колонны по сравнению с аналогичными известными техническими решениями.

Восполнение испаряющегося сублимата в межколонном пространстве осуществляется при помощи отвода k крестовины 3 соединенного с источником подачи сублимата.

При этом для удобства подачи сублимата насосом сублимат можно использовать в виде расплава или раствора (карбамината аммония, диметилмочевины и хлорида аммония - в воде а нафталина - в жидких углеводородах например в нефти).

Потребный расход подаваемого сублимата должен быть равным расходу

его, обусловливаемому гафизикацией. При этом подаваемый сублимат равномерно распределяется в межколонном пространстве, что обеспечивается высокой сорбционной активностью микро перистых гранул природного цеолита или частиц дробленого фаянсового черепа.

Экономический эффект от использования данной конструкции скважины для закачки в пласт теплоносителя имеет порядок 100 тыс.руб. из расчета на одну скважину в год.

IS

Формула изобретения

обсадную колонну и нагнетательную, колонну с пакером и якорем, в кольцевом пространстве между которыми размещей теплозащитный материал, отличающаяся тем г что, с целью повышения эффективности тепловой защиты обсадной колонны и уменьшения тепловых потерь теплоносителя, в нагнетательной колсжне вдоль ее образующей выполнены щелевые прорези, в качестве теплозащитного материала используют гранулированный материал с высокой сорбционной активностью, пропитанный сублиматом с температурой газификации ниже температуры теплоносителя при давлении его нагнетания. .

(качестве теплоизоляционного материала используют например, природный цеолит или дробленый фаянс.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

979, с. 152-155.

кл. 166/303 опублик. 19бЭ (прототип. seo Ш 7ffO gffff