Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для теплоизоляции нагнетательной скважины в зоне вечной мерзлоты

Область техники

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к сооружению нефтяных и газовых скважин в условиях вечной мерзлоты.

Уровень техники

Известна конструкция скважин в условиях вечной мерзлоты, содержащая эксплуатационную колонну с выполненными на ней спиральными направляющими фонарями, кондуктор, дополнительную колонну, связанную с наземным оборудованием, включающим устройство подачи хладагента. Дополнительная колонна размещена в кольцевом пространстве между стенкой скважины и кондуктором.(а.с СССР №440483, МПК Е21В 3/00, опуб. 0.01.05 г.)

Недостаток аналога - необходимость установки еще одной колонны, что увеличивает диаметр кондуктора, и что, в свою очередь, приводит к использованию долот очень большого диаметра (сложно сделать, следовательно, очень дорогие) и приводит к удорожанию строительства. Изобретение по а.с. №440483 имеет еще одну дополнительную колонну для размещения постоянных или временных датчиков, что еще более усложняет конструкцию скважины и увеличивает стоимость строительства и обслуживания.

В патентной литературе известен СПОСОБ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ НАГНЕТАТЕЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ(патент РФ №2120540, МПК Е21В 36/00, опубл. 20.10.98 г.) Изобретение может быть использовано при добыче высоковязкой нефти с применением тепловых методов воздействия на пласт. В этом способе после установки в обсаженной скважине насосно-компрессорной трубы (НКТ) с пакером между ней и обсадной колонной устанавливают разделительную трубу, имеющую входную и выходную арматуру на устье скважины. После подачи теплоносителя в НКТ через кольцевые каналы, образованные разделительной трубой, прокачивают теплоизолирующий агент. В качестве последнего могут быть использованы инертный или сопутствующий газы, промывочная жидкость, нефть и т.п. Способ позволяет регулировать температуру в зоне теплоизоляции изменением объема или скорость покачивания агента и оперативно вмешиваться в процесс при возникновении аварийной ситуации.

Способ осуществляется следующим образом(см. чертеж к патенту-прототипу). На нижний конец насосно-компрессорной трубы устанавливают пакер и спускают ее в скважину, обсаженную колонной до размещения пакера над кровлей продуктивного пласта. Между обсадной колонной и НКТ, концентрично последней, устанавливают разделительную трубу, нижний конец которой располагают в непосредственной близости от пакера. С устья скважины через устьевую арматуру закачивают теплоноситель, а через арматуру подают теплоизолирующий агент, который проходит через кольцевые каналы, образованные разделительной трубой, выходит наружу через арматуру и осуществляют отбор тепла от обсадной колонны. На выходной арматуре устанавливают аппаратуру для контроля температуры изолирующего агента.

Недостатки прототипа - усложнение конструкции скважины -необходимо устанавливать еще одну трубу, что уменьшает размер возможной насосно-компрессорной трубы (уменьшение дебета скважины) или требует увеличения диаметра кондуктора (применение долот очень больших диаметров и обсадных труб очень больших диаметров).

Раскрытие сущности изобретения

Задачей решаемой, созданным изобретение является расширение арсенала средств для теплоизоляции нагнетательной скважины в зоне вечной мерзлоты, устранение недостатков прототипа, а именно - повышение крепи/устойчивости скважины и автоматизации процесса теплоизоляции.

Выше указанная задача решается с помощью признаков указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как Устройство для теплоизоляции нагнетательной скважины в зоне вечной мерзлоты, содержащее эксплуатационную колонну, средство охлаждения, блок управления и контроля температуры, и отличительных существенных признаков, таких как средство охлаждения выполнено в виде труб-змеевиков, спиралеобразно установленных на обсадной трубе кондуктора в цементном камне обсадной колонны, подключенных к холодильному агрегату, установленному на устье скважины, причем датчики контроля температуры размещены в цементном камне в районе труб-змеевиков средства охлаждения.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат: повышение крепи/устойчивости скважины и автоматизации процесса теплоизоляции.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг. представлена схема предлагаемой конструкции.

Устройство для сохранения устойчивости скважины в зоне вечной мерзлоты (Фиг), содержит эксплуатационную колонну 1, средство охлаждения, блок управления и контроля температуры 2. Средство охлаждения выполнено в виде труб-змеевиков 3, спиралеобразно установленных на обсадных трубах 4 кондуктора 9 в цементном камне 5 колонны, подключенных к холодильному агрегату 6, установленному на устье скважины. Датчики контроля температуры 7 размещены в цементном камне 5 в районе труб-змеевиков 3 средства охлаждения. Позицией 8 обозначена зона вечной мерзлоты, а позицией 9 кондуктор скважины.

Устройство работает следующим образом.

При строительстве скважины перед спуском используют обсадные трубы 4, планируемые к размещению в зоне многолетнемерзлых пород 8, на которых спиралеобразно установлены трубы-змеевики 3 и датчики контроля температуры 7. При свинчивании обсадных труб 4 кондуктора 9 между собой, фрагменты труб-змеевиков также соединяются между собой. Датчики контроля температуры 7 соединяют между собой для подключения к блоку управления и контроля 2. Необходимое количество обсадных труб 4 со змеевиками 3 спускают в скважину, затем цементируется кондуктор 5 известным способом. Патрубки труб-змеевиков расположенные в колонной головке подсоединяют посредством трубопроводов к холодильному агрегату 6. Подключают цепи датчиков контроля температуры к блоку управления 2.

При строительстве и эксплуатации скважины в зоне многолетнемерзлых пород 8 терморегулирование осуществляют автоматически прокачкой хладагента через трубы-змеевики 3 от холодильного агрегата 6. Расход хладагента зависит от температуры, замеряемой датчиками контроля 7.

Автоматический отвод тепла, возникающего от бурового раствора во время строительства или пластового газа во время эксплуатации скважины, хладагентом препятствует растеплению многолетнемерзлых пород 8 и, изменению профиля скважины.

По сравнению с уровнем техники, предлагаемое решение позволяет уменьшить количество этапов бурения и время бурения скважины, так как нет необходимости спускать и цементировать дополнительную колонну для образования пространства для движения хладоносителя, так как трубы-змеевики заранее установлены на обсадной колонне.

Кроме того, датчики контроля температуры также заранее установлены на «первую» (самую нижнюю) обсадную трубу со змеевиком и на «последнюю» (самую верхнюю) обсадную трубу со змеевиком. При соединении обсадных труб между собой, соединяются - змеевики двух труб и соединяются электрические цепи (сигнальная и силовая, при необходимости) датчика контроля температуры. Таким образом обсадная колонна спускается за один раз уже подготовленная к работе в качестве охлаждающего элемента. Нет необходимости бурить и спускать дополнительную колонну для размещения датчиков контроля температуры.

Из описания и практического применения настоящего изобретения специалистам будут очевидны и другие частные формы его выполнения. Данное описание и чертежи рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.