Теплообменные процессы в криолитозоне и их использование при оптимизации технологии крепления скважин

• Автор: Рогов, Валерий Валерьевич
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ухта
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Этапы развития, современное состояние и перспективы строительства скважин в криолитозоне

1.1 Первый этап строительства скважин на Крайнем Севере

1.2 Второй этап строительства скважин в криолитозоне

1.3 Третий этап строительства скважин на Крайнем Севере

1.4 Развитие технологии бурения ММП с продувкой воздухом

1.5 Современные и перспективные направления развития технологии бурения скважин в криолитозоне

1.5.1 Бурение обсадными трубами в мерзлых породах

1.5.2 Конструкция скважины

1.5.3 Охлаждение бурового раствора

1.5.4 Буровая установка для условий Крайнего Севера
1.5.5 Требования к установкам для бурения обсадными трубами
1.5.6 Подбор алмазного башмака для бурения обсадными трубами
1.6 Теоретические исследования по нестационарному теплообмену между скважиной и массивом горных пород
1.7 Тенденции развития технологии крепления скважин
1.7.1 Тампонажные материалы, их свойства и рецептура
1.7.2 Тепловая защита приустьевой зоны скважин в криолитозоне
1.7.3 Оценка качества цементирования обсадных колонн
1.8 Патентная экспертиза
1.8.1 Определение пород и их свойств в интервалах криолитозоны
1.8.2 Выявление газогидратных залежей
1.8.3 Повышение точности построения глубинных разрезов
1.8.4 Буровые растворы для бурения многолетнемерзлых пород
1.8.5 Тампонажные материалы для крепления скважин в криолитозоне
1.8.6 Контроль состояния крепи скважин в ММП

1.8.7 Конструкция скважин в ММП
1.8.8 Эксплуатация скважин в криолитозоне
Выводы
2. Поле температуры вокруг скважин в криолитозоне
2.1 Поле температуры вокруг одиночной скважины
2.2 Расчет теплового поля вокруг одиночной скважины
2.2.1 Расчет теплового поля нетеплоизолированных скважин
2.2.2 Расчет поля температуры прискважинной зоны с применением тепловой защиты устьев скважин
Выводы
3. Тепловое взаимодействие скважин в криолитозоне
3.1 Поле температуры между скважинами в мерзлых породах со слабым температурным режимом
3.2 Поле температуры между скважинами в криолитозоне с установившимся температурным режимом
3.3 Поле температуры между скважинами в криолитозоне со стабильным
температурным режимом
Выводы
4. Экспериментальные исследования по разработке расширяющегося теплоизоляционного тампонажного материала с гранулированным пеностеклом Термогласс
4.1 Краткая теория твердения портландцементов
4.2 Предпосылки для создания тампонажного материала с гранулированным пеностеклом Термогласс
4.3 Подбор состава ТТМ с гранулированным пеностеклом Термогласс. Определение основных характеристик
4.4 Разработка состава расширяющегося ТТМ с начальной теплотой гидратации на базе гранулированного пеностекла Термогласс
4.5 Разработка составов РТТМ на базе Термогласс с пониженными фильтрационными характеристиками
системой, достижение достаточного контакта бурового раствора с охлаждающими трубками было осложнено.
Система, специально разработанная для охлаждения раствора с применением тугоплавких материалов, применяемая в проектах для разработки месторождений тяжелой нефти и паровых системах гравитационного дренажа, использовалась и на скважинах Кумаки Ай-25 и Унипкат М-45 в 2007 году. Эта высокоавтоматизированная система использовала передачу тепла от системы аммиачного охлаждения к гликолевой с применением пластинчатого и рамного теплообменника, в которой использовался охлажденный гликоль для контроля температуры бурового раствора, протекающего через спиральный теплообменник. Также охлажденный гликоль циркулировал по змеевикам, установленным в кондукторе для обеспечения мерзлых условий с целью сохранности околоствольного пространства и удержания фундамента буровой установки. Агрегат включал в себя 200 т емкостной блок охлаждения аммиака, приводимого от винтового компрессора мощностью 250 л.с., который охлаждал гликоль через пластинчатый теплообменник. Ключевой технологией этого оборудования был спиральный теплообменник. При использовании теплообменника со спиралями большого диаметра, главная проблема замерзания при отсутствии циркуляции бурового раствора была минимизирована наряду с сохранением максимального времени и площади контакта в теплообменнике. Охладитель бурового раствора был спущен в приемные емкости и был оборудован системой автоматического поддержания заданной температуры.
Агрегат работал эффективно на протяжении строительства обеих скважин и мог поддерживать температуру раствора в приемных емкостях на уровне минус 3 °С на устье и около минус 1 и 0 °С в секциях промежуточной колонны и основного ствола скважины. Емкость агрегата была достаточной для данных скважин. Надежное поддержание температуры бурового раствора в интервале кондуктора было эффективным на протяжении всего бурения под.кондуктор на скважине Унипкат и позволило исключить из конструкции одну обсадную колонну.