SU1767162A1 - Устройство дл термоизол ции скважин в многолетнемерзлых породах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нетфегазодо- бывающей промышленности и предназначено дл  эксплуатации газовых и нефт ных скважин в многолетнемерзлых породах. Цель - повышение надежности устройства и обеспечение возможности исключени  посто нного контрол  за его работой при одновременном упрощении конструкции. Устройство содержит наружную 1 и внут

Description

Z$W$$%

7&$%$$ % $ 4

9 Ю

О

ю

реннюю 2 трубы 4, перегородку 3. Верхн   часть устройства сообщаетс  с атмосферой и выполн ет функции теплообменника. Кольцевые полости 4 и 5 частично заполнены охлаждающей жидкостью, например водным раствором диэтиленгликол , керосином , дизтопливом и т.д. Нагрета  часть жидкости по внутренней кольцевой полости 4 поднимаетс  вверх и через отверсти  7 смешиваетс  с остальной частью жидкости. Одновременно охлажденна  в теплообменнике более плотна  часть жидкости спускаетс  по внешней кольцевой полости 5 вниз и вытесн ет более легкую нагретую жидкость из кольцевой полости 4 путем перетекани  в нее через перепускное отверстие 6.

Изобретение относитс  к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации газовых и нефт ных скважин в многолетнемерзлых породах.

Известно устройство дл  предотвращени  растеплени  околоствольного пространства в зоне мерзлоты, включающее саморегулирующуюс  (конвективную) охлаждающую установку, расположенную вокруг обсадной колонны скважины, причем охлаждающа  установка содержит испарительную и конденсаторные части, расположенные соответственно ниже и выше уровн  поверхности пород, при этом испарительна  часть частично заполнена низкокип щей жидкостью.

Недостатками известного охлаждающего устройства  вл ютс  низка  надежность его конструкции и наличие -эксплуатационных затрат, а также недостаточна  глубина охлаждени .

Известно устройство дл  охлаждени  скважин в многолетнемерзлых породах, включающее три коаксиально расположенные трубы, частично погруженные в грунт и образующие две герметичные кольцевые полости, расположенные вокруг обсадной колонны скважины и частично заполненные низкокип щей охлаждающей жидкостью.

Недостатками известного устройства  вл ютс  большие эксплуатационные затраты , обусловленные необходимостью его вакуумировани  перед заправкой хладагентом , а также необходимость посто нного контрол  за работой устройства в св зи с большими давлени ми, развиваемыми в процессе эксплуатации устройства парами низкокип щей жидкости, поскольку при

Таким образом осуществл етс  циркул ци  жидкости. Перегородка 3, выполненна  в виде цилиндра на всю высоту конструкции с несколькими вырезами в нижнем и верхнем торцах, исключает горизонтальное перемешивание охлаждающего и нагретого потоков жидкости, т.е. устран ет конвективный перенос тепла от стенки обсадной колонны 11 к многолетнемерзлым /юродам. Учитыва , что во внутренней кольцевой полости 4 конвективный перенос тепла от обсадной колонны 11 к перегородке 3 неизбежен, то дл  устранени  вли ни  этого тепла на движение охлажденного потока целесообразно перегородку 3 выполнить теплоизолированной . 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

разгерметизации устройство тер ет способность охлаждать скважину, что требует ремонта конструкции, вакуумировани  и заправки новой порции охлаждающей жидкости .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности устройства и возможности исключени  посто нного контрол  за его работой при одновременном упрощении конструкции .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном устройстве дл  термоизол ции скважин в многолетнемерзлых породах, включающем две коаксиально расположенные трубы, частично погруженные в грунт и образующие герметичную кольцевую полость , заполненную охлаждающей жидкостью , и концентрично установленную в ней вертикальную кольцевую перегородку, дел щую кольцевую полость на две камеры при этом вертикальна  кольцева  перегородка установлена с зазорами относительно верхнего и нижнего торцов герметичной кольцевой полости с возможностью образовани  перепускных каналов и сообщени  через них камер герметичной кольцевой полости , которые заполнены охлаждающей жидкостью, не кип щей при температуре работы скважины.

Поставленна  цель также достигаетс  тем, что вертикальна  кольцева  перегородка выполнена теплоизолированной.

Отличительными признаками изобретени  от прототипа  вл ютс  следующие:

1. Вертикальна  кольцева  перегородка установлена с зазорами относительно верхнего и нижнего торцов герметичной кольцевой полости.

2.Кольцева  полость заполнена охлаждающей жидкостью, не кип щей при температуре работы скважины.

3.Вертикальна  кольцева  перегородка выполнена теплоизолированной.

На чертеже приведена принципиальна  схема устройства, включающего наружную трубу 1, внутреннюю трубу 2 и перегородку 3, образующую внутреннюю кольцевую полость 4 и внешнюю кольцевую полость 5, которые сообщаютс  между собой через нижние перепускные отверсти  6 и верхние перепускные отверсти  7. Верхн   часть 8 устройства сообщаетс  с атмосферой и выполн ет функции теплообменника. Кольцевые полости частично заполнены охлаждающей жидкостью, например раствором диэтиленгликол  в воде, либо керосином , дизтопливом, любым жидким н-алканом с длиной углеродной цепи более 5 (н-гексан СеЖа), глицерином и многими другими жидкост ми. Рассто ние между стенкой скважины 9 и наружной трубой 1 заполнено цементным раствором 10 дл  креплени  скважины. Внутри внутренней трубы 2 расположена обсадна  колонна 11.

Устройство дл  термоизол ции скважин в многолетних породах реализуетс  следующим образом.

В зимний период разность температур между стенкой обсадной колонны 11 и теплообменником 8 достигает , 60-70 градусов . Нагрета  часть жидкости по внутренней кольцевой полости 4 поднимаетс  вверх и через отверсти  7 смешиваетс  с остальной частью жидкости. Одновременно охлажденна  в теплообменнике более плотна  часть жидкости опускаетс  по внешней кольцевой полости 5 вниз и вытесн ет более легкую нагретую жидкость из кольцевой полости 4 путем перетекани  в нее через перепускное отверстие 6. Таким образом осуществл етс  циркул ци  жидкости.

Перегородка 3, выполненна  в виде цилиндра на всю высоту конструкции с несколькими вырезами в нижнем и верхнем торцах исключает горизонтальное перемешивание охлаждающего и нагретого потоков жидкости, т.е. устран ет конвективный перенос тепла от стенки обсадной колонны 11 к многолетнемерзлым породам.

Учитыва , что во внутренней кольцевой полости 4 конвективный перенос тепла от обсадной колонны 11 к перегородке 3 неизбежен , то дл  устранени  вли ни  этого тепла на движение охлажденного потока

целесообразно перегородку 3 выполнить теплоизолированной. В этом случае разность температур нагретого и охлажденного потоков будет максимальна, что позволит

интенсифицировать тепломассоперенос, т.е. повысить эффективность охлаждени  скважины и тем самым больше накопить холода в многолетнемерзлых породах вокруг скважины и одновременно позволитувеличить глубину охлаждени  скважины.

В летний период разность температур между обсадной колонной 11 и теплообменником 8 уменьшаетс  и, следовательно, снижаетс  эффективность охлаждающего

устройства. Однако предложенное устройство способно накапливать в зимний период достаточное количество холода в многолетнемерзлых породах, чтобы предотвратить их растепление за короткое северчое лето, например на полуострове Ямал.

Использование изобретени , в сравнении с прототипом, позволит снизить эксплуатационные затраты за счет упрощени  и уменьшени  частоты профилактического

контрол , а также исключить вакуумирую- щее оборудование и уменьшить расходы на содержание обслуживающего персонала. Кроме того, предлагаемый способ позвол ет увеличить глубину охлаждени  скважин в

ММП.

Claims (2)

1.Устройство дл  термоизол ции скважин в многолетнемерзлых породах, включающее две коаксиально расположенные

трубы, частично погруженные в грунт и образующие герметичную кольцевую полость, заполненную охлаждающей жидкостью и концентрично установленную в ней вертикальную кольцевую перегородку, дел щую

кольцевую полость на две камеры, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности в работе устройства и возможности исключени  посто нного контрол  за его работой при одновременном упрощении

конструкции, вертикальна  кольцева  перегородка установлена с зазорами относительно верхнего и нижнего торцов герметичной кольцевой полости с возможностью образовани  перепускных каналов и

сообщени  через них камер герметичной кольцевой полости, причем камеры заполнены охлаждающей жидкостью, не кип щей при температуре работы скважины.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что вертикальна  кольцева  перегородка выполнена теплоизолированной.