способ предотвращения растепления околоствольного пространства скважины в зоне мерзлоты

Формула изобретения

Способ предотвращения растепления мерзлых пород вокруг скважины, включающий добычу пластового газа из скважины, разделение его на два потока, больший из которых направляют в газопровод, а меньший охлаждают и направляют в межколонное пространство, после чего его возвращают в газопровод, отличающийся тем, что возврат меньшего потока газа после охлаждения из межколонного пространства в газопровод осуществляют под давлением, равным давлению пластового газа в точке разделения его на два потока, при этом давление в газопроводе перед возвращением в него меньшего охлажденного потока уменьшают на величину, большую величины гидравлических потерь этого потока по пути его движения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при обустройстве газовых скважин Крайнего Севера, расположенных в мерзлых льдистых породах, эксплуатация которых осложняется растеплением многолетнемерзлых пород (ММП) с приустьевыми обвалами, потерей устойчивости верхней части крепи, заколонными газопроявлениями при разложении газогидратных залежей в этой зоне в ходе растепления околоствольного пространства и т. д. В настоящее время газовые и нефтяные скважины Крайнего Севера оборудуют теплоизолированными лифтовыми колоннами, однако и при их эксплуатации происходит со временем растепление околоствольного пространства скважины в ММП.

Известен способ предотвращения растепления мерзлых пород вокруг скважины, включающий добычу пластового газа из скважины, разделение его на два потока, больший из которых направляют в газопровод, а меньший - охлаждают и направляют в межколонное пространство, после чего его возвращают в газопровод [АС СССР N 562637, E 21 B 43/00, опубл. 25.06.77 г.].

Недостатки этого способа заключаются в следующем:

- дросселирование газа с целью охлаждения его за счет эффекта Джоуля-Томсона и последующее эжектирование его основным газовым потоком приводит к значительным потерям пластовой энергии;

- для возвращения охлажденного газа в общий поток требуется сдросселировать последний в эжекторе, а затем скомпремировать на компрессорной станции, что предусматривает значительные капитальные вложения.

Технический результат предлагаемого способа заключается в том, чтобы свести к минимуму потери пластовой энергии на предупреждение растепления мерзлых пород, что позволит повысить экономичность и надежность способа.

Данный технический результат достигают за счет того, что в способе предотвращения растепления мерзлых пород вокруг скважины, включающем добычу пластового газа из скважины, разделение его на два потока, больший из которых направляют в газопровод, а меньший - охлаждают и направляют в межколонное пространство, после чего его возвращают в газопровод, возврат меньшего потока газа после охлаждения из межколонного пространства в газопровод осуществляют под давлением, равным давлению пластового газа в точке разделения его на два потока, при этом давление в газопроводе перед возвращением в него меньшего охлажденного потока уменьшают на величину, большую величины гидравлических потерь этого потока по пути его движения.

На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого способа, которая включает следующие элементы: теплоизолированную лифтовую колонну 1, трубопровод устьевой обвязки 2, газоотвод 3, газопровод 4, газоохладитель 5, эксплуатационную колонну 6, клапан 7, регулирующий расход охлаждаемой части газа, газоотвод 8, кондуктор 9, направление 10.

Способ реализуют следующим образом.

Добываемый пластовый газ разделяют на два потока, больший из которых направляют в газопровод 4, а меньший поток газа охлаждают для превращения этого потока газа в сторонний хладагент. Для этого поток газа, поступающий из скважины по лифтовой колонне 1, направляют в трубопровод устьевой обвязки 2, затем меньший поток газа поступает через газоотвод 3 в газоохладитель 5, который использует холод атмосферного воздуха, при этом газ охлаждают до требуемой отрицательной температуры. Далее охлажденный газ направляют в межколонное пространство между теплоизолированной лифтовой колонной 1 и эксплуатационной колонной 6 и возвращают по газоотводу 8 в газопровод 4 под давлением, равным давлению пластового газа в точке разделения его на два потока, что позволяет сохранить пластовую энергию транспортируемого газа и упростить общую конструкцию системы охлаждения. При этом давление в газопроводе 4 перед возвращением в него меньшего охлажденного потока уменьшают на величину, большую величины гидравлических потерь этого потока по пути его движения с помощью клапана 7, чтобы обеспечить разность давлений в точке отбора охлажденного газа и точке ввода его в газопровод 4 с целью подачи расчетного (определенного опытом) количества охлажденного газа в межколонное пространство между теплоизолированной лифтовой 1 и эксплуатационной 6 колоннами.

Подачу охлажденного газа в межколонное пространство между теплоизолированной лифтовой колонной 1 и эксплуатационной колонной 6 прекращают, если температура его на выходе из газоохладителя 5 становится выше минус 5 градусов по Цельсию (по причине колебания температуры атмосферного воздуха). Это необходимо потому, что температура многолетнемерзлых пород приблизительно постоянна и составляет минус 3-5 градусов по Цельсию.

Этот способ допускает незначительное растепление многолетне-мерзлых пород в летнее время (1-2 месяца), но это растепление не окажет существенного влияния на устойчивость ствола скважины. Вместе с тем незначительное растепление ММП вокруг ствола скважины (5-10 см по радиусу) позволяет снять вертикальные нагрузки на кондуктор 9 и эксплуатационную колонну 6, которые будут возникать вследствие опускания (просадки) суши по мере истощения запасов газа.

Способ предотвращения растепления околоствольного пространства скважины в зоне мерзлоты позволяет:

- существенно сэкономить пластовую энергию, так как для его реализации не требуется дросселировать газ с целью его охлаждения и утилизации;

- существенно сэкономить капитальные и эксплуатационные расходы на установки (сооружения) для компремирования охлажденного газа и газа эжектирования.

Данное изобретение может быть использовано в течение всего периода разработки месторождения независимо от величины давления пластового газа.

Данное изобретение может быть использовано на скважинах Бованенковского, Харасовэйского, Крузенштерновского и других месторождений полуострова Ямал, расположенного в зоне с суровыми климатическими условиями, которые характеризуются холодной, продолжительной зимой (около 9 месяцев) с абсолютным минимумом температуры до минус 52 градусов по Цельсию и прохладным коротким летом (около 2-х месяцев).