[go: up one dir, main page]

RU2109909C1 - Method for construction of wells - Google Patents

Method for construction of wells Download PDF

Info

Publication number
RU2109909C1
RU2109909C1 RU96108538A RU96108538A RU2109909C1 RU 2109909 C1 RU2109909 C1 RU 2109909C1 RU 96108538 A RU96108538 A RU 96108538A RU 96108538 A RU96108538 A RU 96108538A RU 2109909 C1 RU2109909 C1 RU 2109909C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
casing
pressure
strength
production
production string
Prior art date
Application number
RU96108538A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96108538A (en
Inventor
А.Н. Ребякин
М.В. Чупрунов
А.В. Тюрин
Original Assignee
Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий filed Critical Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий
Priority to RU96108538A priority Critical patent/RU2109909C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2109909C1 publication Critical patent/RU2109909C1/en
Publication of RU96108538A publication Critical patent/RU96108538A/en

Links

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas production industry. SUBSTANCE: this particularly relates to construction of wells in permafrost ground. Application of method ensures retaining integrity and tightness of production string in any conditions of freezing water-bearing media both in casing clearance and in annular space. Method implies locating in well casing pipes of various strength. Initially, proceeding from conditions of fail-safe construction of wells with respect to strength characteristics, selected is casing pipe which is nearest to production string. After that, preset is permissible external pressure of crushing production string. It must be higher than total pressure corresponding to ultimate breaking strength of casing pipe closest to production string and breaking pressure of frozen ground. Production string is selected according to aforesaid value. Strength characteristics of each subsequent casing pipe are preset proceeding from conditions of permissible pressure with respect to ultimate strength of internal casing pipe. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для использования при строительстве нефтяных и газовых скважин в районах распространения многолетнемерзлых пород. The invention relates to the oil and gas industry and is intended for use in the construction of oil and gas wells in areas of permafrost.

Известен способ строительства скважин, включающий размещение в скважине обсадных труб различной прочности [1]. A known method of construction of wells, including the placement in the well of casing of various strengths [1].

Недостатки данного способа заключаются в низкой надежности конструкции в условиях распространения многолетнемерзлых пород и связанной с этим возможностью смятия обсадных труб при замерзании водосодержащих сред. The disadvantages of this method are the low reliability of the structure in the conditions of propagation of permafrost and the associated possibility of crushing casing during freezing of aqueous media.

Известен способ строительства скважин, включающий размещение в скважине обсадных труб различной прочности [2], при котором прочностные характеристики обсадных труб выбирают из условий максимально возможных давлений, возникающих при замерзании жидкости, рассчитываемых по формуле Клайперона-Клаузиуса. A known method of well construction, including the placement of casing pipes of various strengths in a well [2], in which the strength characteristics of the casing pipes is selected from the conditions of the maximum possible pressures that occur when the liquid freezes, calculated according to the Clipperon-Clausius formula.

Недостатки данного способа заключаются в том, что возникает неопределенность при замерзании водосодержащих сред под действием атмосферного холода в зимнее время, при этом нет полной гарантии, что не произойдет смятие или разгерметизация эксплуатационной колонны при повышении давления. Кроме того, прочностные характеристики труб крепи сильно завышаются, повышается металлоемкость, удорожается строительство скважин за счет роста капитальных затрат. The disadvantages of this method are that there is uncertainty when freezing water-containing media under the influence of atmospheric cold in winter, while there is no full guarantee that there will be no crushing or depressurization of the production string with increasing pressure. In addition, the strength characteristics of the support pipes are greatly overestimated, the metal consumption is increased, well construction is becoming more expensive due to the growth of capital costs.

Задача, стоящая при создании изобретения, - надежность и экономичность конструкции скважин на всех этапах, начиная со строительства, эксплуатации до завершения разработки месторождения в условиях распространения многолетнемерзлых пород. Технический результат, на который направлено изобретение, - сохранение целостности и герметичности эксплуатационной колонны при любых условиях замерзания водосодержащих сред как в межколонном, так и в заколонном пространствах. The challenge in creating the invention is the reliability and cost-effectiveness of well design at all stages, from construction, operation to completion of field development in conditions of permafrost propagation. The technical result, which the invention is directed to, is the preservation of the integrity and tightness of the production string under any conditions of freezing of water-containing media in both annular and annular spaces.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном способе строительства скважин, включающем размещение в скважине обсадных труб различной прочности, в отличие от прототипа вначале из условий безаварийного строительства скважин по прочностным характеристикам выбирают близлежащую к эксплуатационной колонне обсадную трубу, затем задают допустимое наружное давление смятия эксплуатационной колонны, которое должно быть больше суммы давления, соответствующего пределу прочности на разрыв близлежащей к эксплуатационной колонне обсадной трубы, и давления разрыва мерзлой породы, по нему подбирают эксплуатационную колонну. The task and the technical result are achieved by the fact that in the known method of well construction, including the placement of casing pipes of various strengths in the well, in contrast to the prototype, first, from the conditions of trouble-free well construction, the casing pipe adjacent to the production string is selected according to the strength characteristics, then the permissible external pressure is set collapse of the production string, which should be greater than the sum of the pressure corresponding to the tensile strength adjacent to the operating casing casing string, and frozen fracture pressure, production casing is selected on it.

Прочностные характеристики каждой последующей обсадной трубы задают из условий, что допустимое давление предела прочности внутренней обсадной трубы больше предела прочности на разрыв наружной обсадной трубы. The strength characteristics of each subsequent casing set from the conditions that the allowable pressure of the tensile strength of the inner casing is greater than the tensile strength of the outer casing.

Прочностные характеристики труб соответствуют соотношению
Pсм.э.к.> Pпр.бл + Pрмп
Pпр.вн> Pпр.наруж.,
где Pсм.э.к - давление смятия обсадной трубы эксплуатационной колонны;
Pпр.бл - давление предела прочности близлежащей к эксплуатационной колонне обсадной трубы;
Pрмп- давление разрыва мерзлых пород;
Pпр.вн - давление предела прочности внутренней обсадной трубы;
Pпр.наруж - давление предела прочности наружней обсадной трубы.
The strength characteristics of the pipes correspond to the ratio
P see e.c. > P av . Bl + P rmp
P pr.vn > P pr. Detection. ,
where P see.e.k is the crushing pressure of the casing of the production string;
P av . Bl - the pressure strength of the casing adjacent to the production casing;
P rmp - pressure rupture of frozen rocks;
P pr.vn - pressure strength of the inner casing;
P pr.detection - pressure strength of the outer casing.

Таким образом, можно сделать вывод, что изобретение отвечает критерию "новизна". Thus, we can conclude that the invention meets the criterion of "novelty."

Поскольку использование изобретения позволяет осуществить давно существующую потребность, заявленное изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень". Since the use of the invention allows for the implementation of a long-existing need, the claimed invention meets the criterion of "inventive step".

На чертеже показана схема осуществления способа. The drawing shows a diagram of the implementation of the method.

Рассмотрим реализацию заявляемого способа на примере трехколонной конструкции крепи скважины, применяемой для эксплуатации сеноманской газовой залежи Заполярного месторождения. Consider the implementation of the proposed method on the example of a three-column design of the well support used for the operation of the Cenomanian gas deposits of the Zapolyarnoye field.

Внешняя колонна (кондуктор) 1 предназначена для перекрытия верхних слабоустойчивых горных пород. The external column (conductor) 1 is designed to overlap the upper weakly stable rocks.

Промежуточная (близлежащая к эксплуатационной) колонна 2 предназначена для предотвращения осложнений: газопроявлений, поглощения бурового раствора, обвала стенок скважин и пр. Глубина ее спуска определяется как перекрытием всей толщи мерзлых пород, так и предупреждением прорыва газа под башмаком при газопроявлении и закрытом устье. Колонна служит для установки на устье скважины противовыбросового оборудования. Intermediate (close to operational) column 2 is designed to prevent complications: gas phenomena, absorption of drilling mud, collapse of the walls of the wells, etc. The depth of its descent is determined both by overlapping the entire thickness of the frozen rocks, and by preventing gas breakthrough under the shoe during gas development and closed mouth. The column is used to install blowout equipment at the wellhead.

Эксплуатационную колонну 3 спускают в скважину и цементируют после достижения проектной глубины и вскрытия продуктивного горизонта. Ее целостность и герметичность определяет срок жизни скважины как капитального сооружения, ее добывающей возможности, способность проводить в скважине различные операции: капитальный ремонт, интенсификация притока и т.п. Production casing 3 is lowered into the well and cemented after reaching the design depth and opening the productive horizon. Its integrity and tightness determines the life span of the well as a capital structure, its producing capacity, the ability to carry out various operations in the well: overhaul, stimulation of the flow, etc.

Строительство скважины начинается с выбора прочностных параметров промежуточной колонны 2. Well construction begins with the choice of strength parameters of the intermediate string 2.

Диаметр промежуточной колонны выбирают из условий:
1) проходимости породоразрушающего инструмента (долота) при бурении ствола скважин под последующую колонну;
2) создания минимальных гидравлических сопротивлений в кольцевом пространстве при цементировании обсадных колонн для обеспечения гарантированного подъема тампонажных смесей до проектной отметки.
The diameter of the intermediate column is selected from the conditions:
1) the patency of the rock cutting tool (chisel) when drilling a wellbore under a subsequent string;
2) the creation of minimum hydraulic resistances in the annular space during cementing of casing strings to ensure a guaranteed rise of grouting mixtures to the design level.

Для нашего случая промежуточная колонна диаметром 299 мм, сталь марки "Д", толщина стенки 9,5 мм, наружное давление на смятие 8,8 МПа, внутреннее давление смятия 21,2 МПа, давление предела прочности 36,4 МПа. For our case, an intermediate column with a diameter of 299 mm, grade D steel, wall thickness 9.5 mm, external shear pressure 8.8 MPa, internal shear pressure 21.2 MPa, ultimate strength pressure 36.4 MPa.

После выбора промежуточной колонны 2 проводится определение прочностных параметров эксплуатационной колонны 3 из условия
Pсм.3 > Pпр.2+ Pрмп
где Pсм.3 - давление смятия трубы эксплуатационной колонны 3, МПа;
Pпр.2 - давление предела прочности близлежащей к эксплуатационной колонне обсадной трубы 2, МПа
Pпр.2 = 36,4 МПа, Pрмп = 17,4 МПа;
Pсм.3 должно быть больше 53,8 МПа.
After selecting the intermediate column 2, the determination of the strength parameters of the production column 3 from the condition
P cm . 3 > P pr . 2 + P rmp
where P cm 3 is the crushing pressure of the production casing pipe 3, MPa;
P pr.2 - pressure of the tensile strength of the casing 2 adjacent to the production string, MPa
P ex 2 = 36.4 MPa, P rmp = 17.4 MPa;
P cm . 3 should be greater than 53.8 MPa.

Диаметр эксплуатационной колонны выбирают и исходя из оптимальных термодинамических условий работы лифтовой колонны, обеспечивающей проектную добычу пластового флюида. То есть проектом разработки задается необходимый внутренний диаметр лифтовых труб, обеспечивающих проектную добычу. The diameter of the production casing is also selected based on the optimal thermodynamic working conditions of the elevator casing, which ensures the design production of formation fluid. That is, the development project sets the required internal diameter of the elevator pipes that ensure the project production.

Выбираем реальную обсадную трубу диаметром 219 мм, марка стали "P", с толщиной стенки 12,7 мм, допустимое наружное давление на смятие которой 54,0 МПа. We select a real casing pipe with a diameter of 219 mm, steel grade “P”, with a wall thickness of 12.7 mm, the permissible external pressure for crushing of which is 54.0 MPa.

Глубина спуска эксплуатационной колонны определяется по глубине нижних отверстий перфорации при вторичном вскрытии продуктивного объекта, с учетом технологического зумпфа и высоты цементного стакана в колонне. The depth of descent of the production casing is determined by the depth of the lower perforation holes during the secondary opening of the productive object, taking into account the technological sump and the height of the cement glass in the casing.

Hэ.к.=hп+ hз+hцс
где hп - глубина залегания нижних отверстий перфорации, м;
hз - высота технологического зумпфа, м;
hцс- высота цементного стакана в колонне, м.
H e.k. = h p + h s + h cs
where h p - the depth of the lower holes of the perforation, m;
h z - the height of the technological sump, m;
h cs - the height of the cement glass in the column, m

Для месторождений севера Тюменской области обязательным условием является спуск кондуктора, цель которого - перекрытие всей толщи мерзлых пород, включая нулевую изотерму, которая подвергается растеплению как при бурении скважины, так и при ее эксплуатации. For deposits in the north of the Tyumen region, a conductor descent is a prerequisite, the purpose of which is to cover the entire thickness of frozen rocks, including the zero isotherm, which undergoes thawing both during well drilling and during its operation.

Выбор прочностных характеристик кондуктора 1 производят из условия
Pпр.2 > Pпр.1
где Pпр.1 - давление предела прочности наружной обсадной трубы - кондуктора 1;
Pпр.2 - давление предела прочности промежуточной внутренней обсадной трубы 2.
The selection of the strength characteristics of the conductor 1 is made from the condition
P ex 2 > P ex 1
where P pr.1 - the pressure of the tensile strength of the outer casing - conductor 1;
P PR.2 - pressure ultimate strength of the intermediate inner casing 2.

Предел прочности в колонне 2 трубы диаметром 299 мм, сталь "Д", толщина стенки 9,5 мм - 36,4 МПа. The tensile strength in the column is 2 pipes with a diameter of 299 mm, steel "D", the wall thickness of 9.5 mm - 36.4 MPa.

В качестве кондуктора выбирают трубу диаметром 426 мм, сталь "Д", толщина стенки 10 мм, давление предела прочности которой 26,9 МПа. As a conductor, a pipe with a diameter of 426 mm, steel "D", a wall thickness of 10 mm, and a tensile strength pressure of 26.9 MPa are selected.

В скважинах, построенных в районах распространения многолетнемерзлых пород, при остановках происходит обратное восстановление растепленных мерзлых пород. При замерзании водосодержащих сред увеличивается объем твердой фазы по сравнению с жидкой, в результате чего возникают значительные давления, приводящие к смятию обсадных колонн. In wells constructed in areas of permafrost, during stops, reverse restoration of thawed frozen rocks occurs. When water-containing media freezes, the volume of the solid phase increases compared to the liquid, as a result of which significant pressures arise, leading to casing collapse.

Предлагаемый способ обеспечивает смятие обсадных колонн наружу, сохраняя эксплуатационную колонну. The proposed method provides the crushing of the casing outward, while maintaining the production string.

Технико-экономическая эффективность способа заключается в обеспечении безаварийной эксплуатации скважины на весь планируемый срок, способ не ограничивает продолжительность простоя скважины в ремонте и консервации. The technical and economic efficiency of the method is to ensure trouble-free operation of the well for the entire planned period, the method does not limit the length of time the well is idle for repair and maintenance.

Claims (1)

Способ строительства скважин, включающий размещение в скважине обсадных труб различной прочности, отличающийся тем, что вначале из условий безаварийного строительства скважин по прочностным характеристикам выбирают близлежащую к эксплуатационной колонне обсадную трубу, затем задают допустимое наружное давление смятия эксплуатационной колонны, которое должно быть больше суммы давления, соответствующего пределу прочности на разрыв близлежащей к эксплуатационной колонне обсадной трубы и давления разрыва мерзлой породы, по нему подбирают эксплуатационную колонну, а прочностные характеристики каждой последующей обсадной трубы задают из условий, что допустимое давление предела прочности внутренней обсадной трубы больше предела прочности на разрыв наружной обсадной трубы, что соответствует следующим соотношениям:
Рсм.э.к > Рпр.бл + Ррмп,
Рпр.вн > Рпр.наруж.,
где Рсм.э.к - давление смятия обсадной трубы эксплуатационной колонны;
Рпр.бл - давление предела прочности близлежащей к эксплуатационной колонне обсадной трубы;
Ррмп - давление разрыва мерзлых пород;
Рпр.вн - давление предела прочности внутренней обсадной трубы;
Рпр.наруж - давление предела прочности наружной обсадной трубы.
A method of construction of wells, including placement of casing pipes of various strengths in the well, characterized in that first, from the conditions of failure-free construction of wells, the casing pipe adjacent to the production string is selected according to the strength characteristics, then the permissible external pressure of the production string collapse, which must be greater than the sum of the pressure, is set, corresponding to the tensile strength of the casing adjacent to the production casing and the fracture pressure of frozen rock; rayut production tubing, and strength characteristics of each subsequent casing is set a condition that the permissible internal pressure the tensile strength of the casing over the tensile strength of the outer casing which corresponds to the following relationships:
F with m. e . to > R p p . b l + R r m p
P n on p. in n > R p p . out. ,
where P c m. e. k - crushing pressure casing of production casing;
P n on p. b l is the pressure of the tensile strength of the casing adjacent to the production casing;
P r m p - pressure rupture of frozen rocks;
P n on p. in n is the pressure of the tensile strength of the inner casing;
P n on p. n and p x y - pressure limit of the outer casing strength.
RU96108538A 1996-04-24 1996-04-24 Method for construction of wells RU2109909C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96108538A RU2109909C1 (en) 1996-04-24 1996-04-24 Method for construction of wells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96108538A RU2109909C1 (en) 1996-04-24 1996-04-24 Method for construction of wells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2109909C1 true RU2109909C1 (en) 1998-04-27
RU96108538A RU96108538A (en) 1998-07-20

Family

ID=20180003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96108538A RU2109909C1 (en) 1996-04-24 1996-04-24 Method for construction of wells

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2109909C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2551592C1 (en) * 2014-09-09 2015-05-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Method of construction of horizontal well

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. РД 39-7/1-0001-89. Инструкция по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин. - Куйбышев: 1989, с.33-39. 2. Медведский Р.И. Строительство и эксплуатация скважин на нефть и газ в вечномерзлых породах. - М.: Недра, 1987, с.140-166. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2551592C1 (en) * 2014-09-09 2015-05-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Method of construction of horizontal well

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4465401A (en) Minimizing subsidence effects during production of coal in situ
JPH02503097A (en) Sakui method
RU2407879C1 (en) Construction method of well of small diametre
US4488834A (en) Method for using salt deposits for storage
CN101532375B (en) Method for recycling for failure of stage cementing unit and sealed circulation device
RU2630519C1 (en) Method for well construction in complicated conditions
RU2403376C1 (en) Method of well abandonment with collapsed production string
CN112901247A (en) Coal mine underground multistage sleeve long-distance fire prevention and extinguishing drilling construction method
US4437520A (en) Method for minimizing subsidence effects during production of coal in situ
CN212671732U (en) Well body structure for big belly well hole
RU2109909C1 (en) Method for construction of wells
US20100051287A1 (en) Depressurization system of annuli between casings in producing wells
US11939841B2 (en) Method of maintaining constant and elevated flowline temperature of well
RU2196878C2 (en) Method of shutoff of water inflow over cementing annular space in operation of oil and gas wells
CN201381824Y (en) Sealed circulation device for stage-cementing device invalidation
US4431341A (en) Construction of a concrete lined chamber
RU2722750C1 (en) Downhole filter with soluble element
GB2463261A (en) Narrow well bore having expandable and non-expandable liners
Teodoriu et al. Can Geothermal Wells Go Cementless
RU2320843C1 (en) Method for well with remote bottom construction
CA1225926A (en) Method of procedure for construction of drilled well, principally water producing well and well outfit for carry out the procedure
CN111335936A (en) Construction method of ground fire prevention and extinguishing channel of goaf target area
RU2474668C1 (en) Well construction method
CN220539607U (en) Deep brine drilling structure capable of preventing drill rod from being broken
RU137571U1 (en) CONSTRUCTION OF THE TAIL TESTED INTO A WELL DRILLED FOR DEPRESSION

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 12-1998 FOR TAG: (73)

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090425

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110110

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20110324