Способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетнемерзлых пород

.ПО ДЕЛ ННЫЙ КОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ АМ ИЗ ПМЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОР(ЯОМ д Ф(71) ИНститут проблем механикиАН СССР.(56) 1. Авторское свидетельство СССН 717294, кл, Е 21 В 36/00.1 1978.2.-Авторское свидетельство СССРМ 583286, кл. Е 21 В 36/00 1974(54)(57) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СИЯ"ТИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОМНЫ В ЗбйЕ ИНОГОЛЕТНЕИЕРЗЛЫХ ПОРОД, вквочаеций .за"мораживание окружающей колонну жидкости одновременно по асей длине обсадной колонны, о т л и .ч а е ц и йс я тем, что, с целью позввенияустойчивости к снятие.после растепления мерзлых пород.и до их обратного смерзания, на внеаней поверхностиколонны нарацивает слой льда путемзамораживания окружающей колонну жикости циркуляцией хладоносителя внутри обсадной колонны.1Изобретение относится к нефтега- зодобывающей промышленности и предназначено для использования при бурении и эксплуатации скважин в районах залегания многолетнемерзлых пород и предназначено для использования после .окончания бурения скважины и спуска обсадной колонны, при остановках эксплуатационных скважин,при консервации скважины как профилактическая мера при длительнойэксплуатации скважины,При бурении и эксплуатации сква"жин происходит протаивание мерзлого грунта вокруг скважины вследствие влияния теплоносителя (газ,нефть, промывочная жидкость), циркулирующего в скважине После прекращения циркуляции теплоносителя происходит восстановление отрицатель" ных температур в эатрубном пространстае, сопровождающееся фазовым переходом вода-лед и увеличением относительного объема на 9,13.В тех случаях, когда возможность вертикального перемещения жидкости исключена, расширяющиеся при замерзании массы создают давление на обсадные трубы, значительно превосходящее их прочность на смятие, Предотвращение смятия является важной народнохозяйственной задачей,Известен способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетнемерзлых пород, включающий перепуск избытка жидкости из промерзаю" щей каверны в обсадную колонну, кото"рая состоит из секций 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 1.Недостатками способа являются ус" ложнение конструкции обсадных труб и необходимость бурения скважины уве" личенного диаметра, что вызвано наличием кожухов на обсадной колонне.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетнемерзлых пород, включающий замораживание окружающей 033713 2колонну жидкости одновременно по всейдлине обсадной колонны путем посте"пенного снижения мощности тепловогополя окружающих скважину малых по 5 род 23Недостаток известного способа заключается в недостаточной устойчивости колонны к смятию после растепления мерзлых пород и до их обратно 10 го смерзания.Цель изобретения " повышение устойчивости колонны к смятию послерастепления мерзлых пород и до ихобратного смерзания,15 Указанная цель достигается тем,что согласно способу предотвращениясмятия обсадной колонны в зоне многолетнемерзлых пород, включающему замораживание окружающей колонну жид 20 кости одновременно по всей длине обсадной колонны, на внешней поверхности колонны наращивают слой льдапутем замораживания окружающей колон"ну жидкости циркуляцией хладоноси 25 теля внутри обсадной колонны.На чертеже схематично показанпример осуществления способа,Скважина оснащена обсадной колонной 1. За обсадной колонной в ство"ЗО ле скважины имеются каверны 2, затопленные замерзающей промывочной жид"костью 3. За обсадной колонной 1 цемент 4 поднят до подошвы мерзлыхпородВ колонну 1 на 20-30 м ниже подошвы мерзлых пород опускают лифтовые трубы 5 и в этом интервале скважину заполняют незамерзающей жидкостью 6. Затем через трубы 5 осуществ"ляют циркуляцию. охлажденной, на по"верхности жидкости для наращиванияслоя льда 7 на внешней поверхностиобсадной колонны,В результате осуществления способа между стенками скважины и обсадной колонной образуется сплошнойледяной массив, который предотвращает смятие обсадной колонны и обеспечивает прочность конструкции сква-50Результаты расчета времени й(сут), необходимого для наращиванияльда толщиной Н вокруг трубы радиусом 100 мм, представлены табл. 1,1033713 Т а б л и ц а 1 Температура,фС Время й) сут при Навва веаеаевю е ее е е в е е в ю е е е е ю е е е в в е е а е е е е е е е е е а в е в е0,01 0,05 О, 0)15 0,2 3)5 21,4 35 96 150175 10 7 17)5 48 75 е 10 1,16 7,10,87 117 32 508 7 24 37,5 е 20 Результаты расчета характерного .времени смятия сут) в зависимос" .ти от внешнего поперечного давленйя на слой льда, окружааций трубурадиуса В представлены в табл. 2. Т а б л и ц а 2 Давление, кг при й) м 0 О,11 а 12 1. еве ее в ю 491,9в 936,5 75, 39) е 2833 300 е 495)7 996,40 О,95,2+194 5151,7 13 70 10,7 292,9 0 1 скважин в зоне многолетнемерзлжх дорозасчет уменьвения количества аварий,из"за снятия обсадной колонны,ективи мат строй о Составитель 8Родинакто А. Шан ор Тех Ж,Кастелевич Кор яга Тираж 03 ИПИ Государственн по делам изобрете 035 Москва Ж аз 55 35 ВПодписноо комитета СССРй и открытийРаущская наб. 113 од, ул. роектная атент , г и е 374,8е 866,8 2741,4 529,9Технико-зкономическаяность заключается в снижен альных затрат, связанных с 249,7 178,9 140,4 т аееевваае еюееевюеа0,13 0,14е 1045,5 е 6582,2