Способ компенсации температурных деформаций обсадных колонн

 

Использование: для оборудования верхней части обсадной колонны в добывающих, нагнетательных и других скважинах Сущность изобретения: в свободной незацементированной части определяют интервал с максимальным перепадом температур и устанавливают в последнем секцию труб из сплава титана

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТКНИ3 " "

K ПАТЕНТУ (21) 4922770/03 (22) 28.03.91 (46) 30.12.93 Бюп Na 47-48 (71) Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности (72) Колотов АВ.. Мойко ЕА; Шуппецов ВА (73) Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности (54) СПОСОБ КОМПЕНСАЦЯИ TEMAEPATYP(в ЕЦ (1ц 20051б9 С1 (51) 5 ЕИ В 43 10

НИХ ДЕФОРМАЦИЙ ОБСАДНЫХ КОЛОНН (57) Использование: для оборудования верхней части обсадной колонны в добывающи нагнетательных и других скважинак Сущность изобретения: в свободной незацементированной части определяют интервал с максимальным перепадом температур и устанавливают в последнем секцию труб из сплава титана

2005169

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам компенсации температурных деформаций обсадных колонн в добывающих, нагнетательных и других скважинах.

Известен способ компенсации температурных деформаций обсадных колонн телескопическим компенсатором с уплотнительным элементом, позволяющим предотвратить возникновение дополнительных осевых напряжений в свободной части колонны вследствие изменения температурного режима в стволе скважины.

Одним из существенных недостатков этого способа является повышенная опасность разгерметизации уплотнительного элемента при эксплуатации водонагнетательных скважин вследствие высоких давлений на устье. В резул ьтате разгерметизации эксплуатационной колонны существует вероятность возникновения заколонных перетоков, приводящих к гидроразрыву пород и образованию горизонтальных трещин под башмаком предыдущей колонны. Глубина распространения горизонтальных трещин достигает более 500 м, Скважины, расположенные в зоне этихтрещин, кэк правило, подлежат ликвидации по техническим причинам.

Известен способ компенсации температурных деформаций в свободной части обсадных колонн при помощи вставки из сплава титана, которую устанавливают между равностенными стальными секциями труб. Толстостенная стальная секция труб устанавливается в нижней части, в тонкостенная - в верхней.

Таким образом, при нагреве колонны устойчивость ее повышается вследствие применения толстостенных секций в нижней части, а при охлаждении потеря устойчивости исключается. Поэтому существенным недостатком прототипа является то, что интервал установки вставки из сплава титана определяется расположением стальных секций труб в свободной части колонны, а следовательно, эффективность компенсации температурных деформаций снижается.

Цель изобретения заключается в повышении эффективности осуществления способа.

Поставленная цель достигается тем, что . при способе, включающем установку секции труб из сплава титана в свободной части колонны, определяют интервал с максимальным перепадом температур, а секцию труб из сплава титана устанавливают в укаэанном интервале.

На фиг.1 изображена свободная часть колонны с жестко защемленными концами: с одной стороны — в колонной головке, с температурных деформаций обсадных колонн на практике реализуется следующим образом.

Предварительно изучается геофизический материал по пробуренным скважинам на конкретном месторождении. По результатам анализа геофизического материала строят зависимости изменения температуры по стволу в различные периоды существования скважины. По результатам анализа

30 теомограмм выявляют интервал с максимальным перепадом температур в свободной части колонны, который определяет место установки труб из сплава титана.

В качестве конкретного примера реализации технического решения, принимаем условия Самотлорского месторождения.

Глубина скважин 2000 м. диаметр эксплуатационной колонны 168 мм, длина свободной части колонны 800 м, длину вставки из сплава титана принимаем 100 м, толщину стенки свободной части колонны принимаем 8 мм.

На основании известного и предлагаемого способов оценим эффективность ком45. пенсации температурных деформаций в водонагнетательных скважинах.

В соответствии с принятым решением проведем расчеты по определению среднего перепада температур и остаточных уси50 лий в свободной части колонны.

55 (г - t e+ Qr J — с ) ) 2 где Л tc, Л t> — средний перепад температур соответственно в интервале установки другой — цементным кольцом; на фиг.2— график распределения температур в сво-. бодной части колонны в различные периоды

5 Принятые обозначения на чертеже: 11; — стальная секция колонны; 12; J2 — сек1 1 ция колонны из сплава титана; L — суммарная длина свободной части колонны; t1; t2— температура колонны до эксплуатации сква10 жины соответственно на устье и уровне це.ментного кольца; т1; t2 — температура

1, 1 колонны до эксплуатации скважины соответственно на глубине 100 и 700 м; И; t4— температура колонны при эксплуатации

15 скважины на устье и уровне цементного кольца; тз; t4 — температура колонны при

1. 1 эксплуатации соответственно на глубине

100 и 700 м.

Предлагаемый способ компенсации

У k t 4 Ф 1

2005169

At TI

153 С

= 12275 кгс;

E> Е2 Р(а Ле

P—

Š— 10440 кгс, F2 - l2 Е2 Е1 стальных труб из сплава титана по известному способу. где Р; Р— остаточные усилия в свободной

1 части колонны соответственно,по известному и предлагаемому способам, кгс.

Е1; Ег — модуль упругости соответственно стали и сплава титана, кгс/см; а 1; а г — коэффициент линейного расширения, соответственно стали и сплава титана, 1/ С;

F — площадь поперечного сечения стальных труб, см, Следовательно, при той же длине труб из сплава титана, эффективность компенсации температурных деформаций в

Формула изобретения

СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ОБСАДНЫХ KOJI0HH, включающий установку в свободной части колонны секции труб из где A |с, Лет — средний перепад темпе

1. 1 ратур, соответственно в интервале установки стальных труб и труб из сплава титана по предлагаемому способу. свободной части колонны повышается на

15 . t0

С повышением забойных температур на месторождениях эффективность предлагаемого технического решения возрастает.

15 (56) A.A.Ãàéâîðoíñêèé и А.А. Цыбин. Крепление скважин и разобщение пластов, M.: Не . дра, 1981. с.121-123.

Авторское свидетельство СССР

ЬВ 1550104, кл, Е 21 В 43/10, 1987.

20. сплава титана, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности осуществления способа, в свободной части колон25 ны определяют интервал с максимальным перепадом температур, а секцию труб из сплава титана устанавливают в указанном интервале.

2005169

Ю i Я 40 г

1дО

Составитель А,Колотов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M.Äåì÷èê

Редактор A.hep

Заказ 3425

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5

Произ.лдпя.твенно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Глг;ц. ип.-* 101