способ предотвращения разрыва трубопровода простаивающей скважины при сезонном понижении температуры

Формула изобретения

Способ предотвращения разрыва трубопровода простаивающей скважины при сезонном понижении температуры, включающий перепуск избыточной жидкости путем установки для образования канала перфорированной трубки, внутри которой располагают эластичный элемент, отличающийся тем, что для компенсации избыточного давления в трубопроводе при замерзании воды устанавливают внутри трубопровода перфорированную трубку, концевые участки которой закрепляют сваркой, а эластичный элемент выполняют в виде эластичного резинового шнура.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для предотвращения разрыва трубопроводов устья и водоводов простаивающих скважин при сезонном понижении температуры.

Известен способ заканчивания скважин в вечной мерзлоте, включающий удаление жидкости при помощи перфорированной трубки для предотвращения возникновения отличного от нормы давления на скважину и/или на находящееся в ней оборудование, если жидкость замерзнет [патент США № 3830303, НКИ 166-297,1974].

Недостатком известного способа является защита обсадной колонны только от смятия внешним давлением и невозможность предотвращения разрыва трубопровода от внутреннего давления при замерзании воды.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для предотвращения смятия обсадных труб в скважине при обратном промерзании, включающее установленную вдоль поверхности обсадной трубы перфорированную трубку и размещенное в ее полости средство для предотвращения образования пробок в последней, отличающееся тем, что с целью повышения его надежности средство для предотвращения образования пробок в перфорированной трубке выполнено в виде замкнутой оболочки из эластичного материала, заполненной незамерзающей жидкостью и имеющей систему регулирования давления [а.с. СССР 762470 А, кл. Е 21 В 36/00].

Недостатком известного изобретения является защита обсадной колонны только от смятия внешним давлением и невозможность предотвращения разрыва трубопровода от внутреннего давления при замерзании воды, а также сложность устройства, требующая квалифицированного обслуживания.

В изобретении решается техническая задача предотвращения разрыва трубопровода простаивающей скважины внутренним давлением, когда при сезонном понижении температуры вода в трубопроводе замерзает, а также упрощение устройства.

Задача решается тем, что в способе предотвращения разрыва трубопровода простаивающей скважины при сезонном понижении температуры, включающем перепуск избыточной жидкости путем установки для образования канала перфорированной трубки, внутри которой располагают эластичный элемент, согласно изобретению для компенсации избыточного давления в трубопроводе при замерзании воды устанавливают внутри трубопровода перфорированную трубку, концевые участки которой закрепляют сваркой, а эластичный элемент выполняют в виде эластичного резинового шнура.

Признаки изобретения.

1. Перепуск избыточной жидкости путем установки для образования канала перфорированной трубки, внутри которой располагают эластичный элемент;

2. Для компенсации избыточного давления в трубопроводе при замерзании воды устанавливают внутри трубопровода перфорированную трубку.

3. Концевые участки перфорированной трубки закрепляют сваркой.

4. Эластичный элемент выполняют в виде эластичного резинового шнура. Признак 1 является общим для известного и предлагаемого способов предупреждения возрастания давления. Признаки 2-4 являются существенными отличительными признаками предлагаемого изобретения.

Сущность изобретения. При замерзании воды объем образующегося льда больше исходного объема воды, поэтому внутреннее давление в закрытом пространстве трубопровода повышается, значительно превышая предел прочности стали. В результате происходит разрыв трубопровода и выход его из строя. Увеличение объема образующегося льда в предлагаемом изобретении компенсируют сплошным эластичным элементом в виде резинового шнура, который располагают в канале (внутри) перфорированной трубки. В этом отношении эластичный резиновый шнур напоминает газ, который так же, как мягкая резина, способен совершать большие обратимые изменения формы. [Шур А.М. Высокомолекулярные соединения. - М: Высшая школа, 1966, с. 262]. Поэтому в закрытом пространстве трубопровода сохраняется первоначальное давление после полного замерзания воды. В отличие от известных способов и устройств, где возможно перемещение избыточного объема воды и льда вдоль трубки на дневную поверхность, в трубопроводе простаивающей скважины такая возможность отсутствует, так как трубопровод обычно бывает полностью заполнен водой и избыточной воде при образовании льда перемещаться некуда. Таким образом, в предлагаемом способе избыточный объем льда при замерзании воды сжимает эластичный резиновый шнур. В результате внутреннее давление в трубопроводе при замерзании в нем воды не разрывает трубопровод.

Способ осуществляется в следующей последовательности. Для компенсации увеличения объема при замерзании воды в замкнутом пространстве трубопровода устья и водовода используют эластичный материал, например, резину с модулем упругости (модулем Юнга) 0,2-2 кг/мм² [см. там же, с. 263]. При всестороннем сжатии эластичный резиновый шнур принимает на себя всю нагрузку от роста давления, разгружая стальной трубопровод. Плотность льда 0,918 г/см³, то есть при замерзании воды объем увеличивается в 1/0,918 = 1,089 раза или на 8,9%. Для компенсации этой доли объема (8,9%) в трубопроводе размещают эластичный резиновый шнур. Расчет диаметра резинового шнура приведен в таблице.

Эластичный резиновый шнур размещают (протягивают) внутри перфорированной трубки. Перфорированную трубку устанавливают внутри трубопровода устья и водовода, а концевые участки перфорированной трубки закрепляют сваркой.

Использование предлагаемого изобретения позволит защитить трубопроводы устья и водоводы простаивающих скважин от разрушения при сезонном понижении температуры.