ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА ПРОТАИВАНИЯ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД ВОКРУГ СКВАЖИНЫ С УЧЕТОМ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕГО ЭФФЕКТА ЦЕМЕНТНОГО КОЛЬЦА

Э. А. Закирова, Н. А. Гаррис, К. А. Перескоков

Аннотация


Строительство и эксплуатация добывающих скважин в районах северных месторождений в ряде случаев приводят к проблемам, связанным с тепловым воздействием на мерзлые породы, их протаиванием и осадкой. Протаивание грунта вблизи скважин происходит на всю мощность мерзлой толщи, что даже для малольдистых пород может вызвать осадки значительной величины, обрушение направления и образование воронки в устье скважины и др. Одной из серьезных проблем при строительстве скважин в районах распространения многолетнемерзлых пород (ММП), является формирование ореолов протаивания мерзлых грунтов вокруг стволов скважин. Расчет ореола протаивания вокруг скважины, как при бурении, так и при дальнейшей эксплуатации, является очень сложной задачей, которая пока не имеет точного решения. Причина не только в сложности математической постановки задачи, но и в неопределенности и недостаточной точности исходной информации. Общепринятые методики расчета радиуса протаивания ММП вокруг скважины не учитывают теплоизолирующий эффект цементных колец, что ограничивает возможность их использования для практических расчетов. Предлагается метод расчета радиуса протаивания пород вокруг скважины, основанный на эквивалентной замене системы «труба - цементное кольцо - грунт» системой «труба - грунт». Учет теплоизолирующего эффекта цементного кольца позволяет более точно определить изменения теплового состояния пород в околоствольном пространстве, геометрические характеристики мерзлой и талой пород в приустьевой зоне, которые должны учитываться при оценке несущей способности основания под наземное оборудование. На примере показано, что за счет теплоизолирующего эффекта цементного кольца радиус протаивания пород вокруг скважины уменьшился на 15%, что является весьма существенным уточнением в теплотехнических расчетах.

Ключевые слова


многолетнемерзлые породы;теплопередача в скважинах;приустьевые воронки;радиус протаивания;теплоизолирующий эффект цементного кольца;permafrost;heat transfer in wells;wellhead crater;thawing radius;thermal insulation effect of cement sheath;

Литература


СТО Газпром 15-2005. Методика прогноза параметров области протаивания и зоны просадок пород в приустьевой зоне добывающих скважин. М.: 2005. 30 с.

Горелик Я. Б., Солдатов П. В., Селезнев А. А. Инженерно-геокриологические условия Ямбургского газоконденсатного месторождения и динамика состояния кустовых площадок эксплуатационных скважин // Криосфера Земли. 2015. № 1. С. 58-69.

РД 39-009-90. Регламент технологии строительства скважин в условиях многолетнемерзлых пород. М.: 1989. 27с.

ООО «АрхГеоком» - проектно-изыскательская организация. URL: http://arhgeo.com/home/geo/ (дата обращения: 28.09.16).

Медведский Р. И. Строительство и эксплуатация скважин на нефть и газ в вечномерзлых породах. М.: Недра, 1987. 230 с.

Проселков Ю. М.Теплопередача в скважинах. М.: Недра, 1975.224 с.

Чарный И. А. О продвижении границы изменения агрегатного состояния при охлаждении или нагревании тел // АН СССР, ОТН. 1948. № 2. С. 187-202.

Чарный И. А. Нагревание призабойной зоны при закачке горячей жидкости в скважину // Нефтяное хозяйство. 1953. № 2. С. 36-40.

Лейбензон Л. С. Собрание трудов в 4-х томах. М.: изд-во АН СССР, 1955. Т. 3. 678 с.

Хакимов Х. Р. Вопросы теории и практики искусственного замораживания грунтов. М.: изд-во АН СССР, 1957. 186 с.

Седов В. Т. Теплообмен при бурении мерзлых пород. Л.: Недра, 1990. 127 с.

Инженерная геокриология: справочное пособие / Э. Д. Ершов, Л. Н. Хрусталев, Г. И. Дубиков, С. Ю. Пармузин. М.: Недра, 1991. 439 с.

Kutasov I. M. Applied Geothermics for Petroleum Engineers, 1st Edition. Elsevier: Netherlands. 1999. 346 р.

СП 41.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.06.08-87. М., 2012. 68 с.

Якушев В. С. Разработка газовых и газоконденсатных месторождений в сложных геокриологических условиях: учеб. пособие. М., 2013. 184 с.

Закирова Э. А., Гаррис Н. А. Как избежать выпучивания опор надземных трубопроводов в районах пучинистых грунтов // Нефтегазовое дело :науч. техн. журн. /УГНТУ. 2016. Т. 14, № 2. С. 85-92.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2016 Э. А. Закирова, Н. А. Гаррис, К. А. Перескоков

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

УФА, УГНТУ, 2015