Главная » 2014 » Август » 17 » Скачать Совершенствование технологии формирования ствола газовой скважины для повышения ее эксплуатационной надежности. Басов, Андрей бесплатно
22:37
Скачать Совершенствование технологии формирования ствола газовой скважины для повышения ее эксплуатационной надежности. Басов, Андрей бесплатно
Совершенствование технологии формирования ствола газовой скважины для повышения ее эксплуатационной надежности
Диссертация
Автор: Басов, Андрей Александрович
Название: Совершенствование технологии формирования ствола газовой скважины для повышения ее эксплуатационной надежности
Справка: Басов, Андрей Александрович. Совершенствование технологии формирования ствола газовой скважины для повышения ее эксплуатационной надежности : диссертация кандидата технических наук : 25.00.15 / Басов Андрей Александрович; [Место защиты: Сев.-Кавказ. гос. техн. ун-т] Ставрополь, 2007 137 c. : 61 07-5/4103
Объем: 137 стр.
Информация: Ставрополь, 2007
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ5
1 ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ОСВОЕНИЯ БОВАНЕНКОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ДОПУСТИМОСТЬ ТЕХНОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ В ЭТОМ
РЕГИОНЕ10
11 Геокриологические условия освоения Бованенковского месторождения10
111 Сезонное протаивание грунтов12
112 Засоленность мерзлых грунтов и криопэги ,,,,,,12
12 Допустимые техногенные воздействия13
2 ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ КОНСТРУКЦИЙ СКВАЖИН В РАСТЕПЛЕННОЙ ЗОНЕ МЕРЗЛОТЫ15
21 Возникающие проблемы при строительстве и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, вызванные растеплением ММП вокруг ствола добывающих скважин15
22 Методы моделирования происходящих процессов с использованием известных расчетных методик16
23 Влияние изменяющегося со временем давления газа в эксплуатируемой скважине на величину критической силы, действующей по длине растепленного участка скважины19
24 Методика расчета продольной устойчивости скважин в растепленной приустьевой зоне многолетнемерзлых пород22
241 Учет собственного веса колонны обсадных труб (растепленного участка скважины) при расчете эксплуатационной скважины на продольную устойчивость31
242 Возможность учета динамических нагрузок при расчете на продольную устойчивость растепленного участка эксплуатируемой скважины, лишенного опоры на окружающие мерзлые породы40
3 ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ГАЗОВЫХ И НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН В ЗОНЕ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД КРАЙНЕГО СЕВЕРА46
31 Перспективность использования кустовых площадок на свайном основании для эксплуатационных газовых и нефтяных скважин в зоне многолетнемерзлых пород46
311 Термостабилизаторы малого диаметра (ТДМ) в конструкции кустовой площадки на свайном основании60
312 Компенсатор температурных напряжений в основании кустовой площадки на свайном основании и других металлических конструкций эксплуатируемых в условиях Крайнего Севера62
313 Экономическое обоснование использования кустовых площадок на свайном основании, в районах вечной мерзлоты Крайнего Севера68
32 Способы предотвращения растепления околоствольного просранства скважин эксплуатируемых в зоне мерзлоты71
4 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЛИФТОВЫХ ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННЫХ ТРУБ (ЛТТ) В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИНАХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА 84
41 Применение лифтовых теплоизолированных труб и их конструкция84
42 Осевые усилия в лифтовых теплоизолированных трубах (ЛТТ) и степень влияния конических диафрагм на изменение их величины при эксплуатации ЛТТ в условиях Крайнего Севера, на основе экспериментальных и расчетных данных87
43 Результаты стендовых испытаний труб ЛТТ на теплоперенос, на экспериментальной базе Опытного завода ВНИИГАЗа и промбазе
Бованенковского газоконденсатного месторождения112
Введение:
По природою - климатическим характеристикам полуостров Ямал сильно отличается от Надым-Пур-Тазовского района. Здесь сплошная мерзлота с очень высокой льдонасыщенностью, много линзового льда. Рельеф крайне чувствителен к техногенному воздействию. Местный грунт имеет низкую несущую способность. Большая часть Бованенковского месторождения, где в первую очередь начинается освоение, во время таяния льдов затапливается [61].
Эксплуатация нефтегазовых скважин в условиях севера Западной Сибири приводит со временем (даже при наличии теплоизолированных труб) к растеплению околоствольного пространства многолетнемерзлых пород, что в свою очередь приводит к различным проблемам: формирование приустьевых термокарстовых воронок; деформации колонны обсадных труб; деформации фундаментов устьевых обвязок; разрушение тела кустовой насыпи.
На таких ?месторождениях, как Медвежье, Соленинское и других месторождениях Крайнего Севера отмечались перекосы фонтанной арматуры в результате потери устойчивости конструкций скважин в верхнем интервале ММП, сложенном неустойчивыми высокольдистыми породами.
Для создания надежно действующей и экологически безопасной системы газодобывающих и газотранспортных объектов на Ямале потребовалась разработка целого комплекса новых технических решений. В настоящее время разработаны конструкции и методы строительства кустов скважин, дорог, фундаментов под здания и оборудование, спроектированы установки подготовки газа, холодильные станции и многое другое.
В техническом плане представляется возможным развертывание работ на Ямале, однако по ряду важных вопросов окончательного решения еще нет. Это относится, например, к технологии тепловой изоляции скважин. Прорабатывается альтернативный вариант эстакадной прокладки промысловых трубопроводов [61].
Актуальность работы
Увеличение добычи газа в России за пределами 2005 г. будет обеспечиваться за счет эксплуатации месторождений полуострова Ямал, где уже сегодня разведанные запасы газа превышают 10 трлн.м3.
Высокие межсезонные перепады температур вызывают значительные температурные напряжения в элементах металлических конструкций нефтегазовых сооружений, что снижает их несущую способность при эксплуатации месторождений.
Эксплуатация нефтегазовых скважин в зоне залегания многолетнемерзлых пород (ММП), имеющих высокую льдистость и засоленность, ведет со временем, даже при использовании в конструкции скважин лифтовых теплоизолированных труб (ЛТТ), к растеплению околоствольного пространства, формированию приустьевых термокарстовых воронок и потере продольной устойчивости растепленного участка скважины, лишенного опоры на окружающие мерзлые породы. Из-за этого происходит деформация колонн обсадных труб, фундаментов устьевых обвязок и разрушение насыпных кустовых площадок.
В связи этим разработка комплекса решений по повышению устойчивости и надежности скважин, эксплуатируемых в зоне ММП, имеет важное народнохозяйственное значение, что и определяет актуальность темы диссертации.
Целью диссертационной работы является создание методов повышения эксплуатационной надежности газовых и нефтяных скважин в зоне залегания ММП.
Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:
• Разработать методику по определению осевой критической нагрузки (результирующей) и критической длины растепленного участка скважин различных конструкций ( трехколонных и четырехколонных ) при расчете скважин на продольную устойчивость, а также разработать способы повышения продольной устойчивости растепленного ствола скважин эксплуатируемых в зоне ММП.
• Обосновать возможность применения для эксплуатации нефтегазовых скважин - кустовых площадок на свайном основании в зоне залегания ММП.
• Провести оценку условий взаимодействия ствола скважины с грунтом и разработать новые решения по поддержанию естественного состояния ММП вокруг ствола эксплуатируемой скважины.
• Провести экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния ЛТТ и использовать полученные данные при разработке методики расчета на прочность конических диафрагм для ЛТТ различного диаметра.
Научная новизна
Автором проведен комплекс теоретических и экспериментальных исследований по созданию способов повышения продольной устойчивости эксплуатируемых скважин в зоне залегания ММП, включающих: оценку критической длины скважины растепленного участка, лишенного опоры на окружающие мерзлые породы, для 3-х и 4-х колонной не теплоизолированной типовой конструкции скважины; учет влияния внутреннего давления газа, изменяющегося со временем, которое способствует увеличению продольной устойчивости растепленного участка эксплуатируемой скважины; обоснование способа учета динамических нагрузок.
На основе проведенных экспериментальных и расчетных данных разработана методика определения наибольших допускаемых напряжений в максимально нагруженных поперечных сечениях конических диафрагм ЛТТ различного диаметра от возникающих нагрузок при эксплуатации ЛТТ.
Основные защищаемые положения:
1. Методика определения критической длины растепленного участка эксплуатируемой скважины в зоне залегания ММП при разработке нефтяных и газовых месторождений.
2. Методика определения наибольших напряжений в конических диафрагмах, используемых в конструкциях ЛТТ и применяющихся для эксплуатации разрабатываемых нефтяных и газовых месторождений, расположенных в зоне залегания ММП.
3. Разработка конструкции и способа возведения основания для куста эксплуатируемых в зоне ММП скважин, используемого при разработке нефтяных и газовых месторождений.
4. Способ предотвращения растепления мерзлых пород вокруг эксплуатируемых скважин с теплоизолированной лифтовой колонной, включающий добычу пластового газа из скважины, с последующим разделением его на два потока, больший из которых направляют в газопровод (шлейф), а меньший охлаждают и направляют в трубообразные теплообменники - холодильники, размещенные или в межтрубном пространстве обсадных колонн, или в приствольном массиве мерзлых пород эксплуатируемых скважин.
5. Результаты экспериментальных исследований ЛТТ и их использование при проектировании конических диафрагм теплоизолированных труб различного диаметра.
Практическая ценность и реализация работы в промышленности
Использование результатов диссертационной работы при эксплуатации нефтяных и газовых скважин в зоне ММП позволит снизить риск возникновения аварийных ситуаций, что существенно уменьшит все капитальные и эксплуатационные затраты. Ряд технических решений автора защищены патентами. Методика расчета конических диафрагм, была использована при проектировании ЛТТ нового типоразмера (ЛТТ 114 х 73) для Харасавэйского месторождения.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались на научно - технических конференциях РГУ нефти и газа им. Губкина и ВЙИИГАЗа.
Публикации
Результаты выполненной диссертационной работы изложены в 9 опубликованных работах, в том числе в 3 патентах на изобретение.
Объем и структура работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, четырех приложений и списка используемой литературы. Работа содержит 35 рисунков, 13 таблиц, список литературы из 111 наименований. Общий объем работы - 162 страницы.
