RU164352U1 - MODEL INSTALLATION FOR RESEARCH OF HEAT PROTECTIVE PROPERTIES OF WELL FASTENERS - Google Patents

Abstract

1. Модельная установка для исследования теплозащитных свойств крепи скважины, содержащая измерительный зонд с электронным блоком, отличающаяся тем, что представляет собой корпус, в котором размещена модель крепи скважины, состоящая из металлических пластин, пространство между которыми заполнено тампонажным камнем, в котором выполнены отверстия для замера температуры с помощью измерительного зонда, причем крайняя металлическая пластина контактирует с емкостью с водой, имеющей постоянную заданную температуру, а тампонажный камень, размещенный с противоположной стороны, контактирует с емкостью со льдом.2. Модельная установка для исследования теплозащитных свойств крепи скважины по п. 1, отличающаяся тем, что количество металлических пластин может составлять от 2 до 4.3. Модельная установка для исследования теплозащитных свойств крепи скважины по п. 1, отличающаяся тем, что количество слоев тампонажного камня может составлять от 2 до 4.4. Модельная установка для исследования теплозащитных свойств крепи скважины по п. 1, отличающаяся тем, что металлические пластины расположены на расстоянии 25-30 мм друг от друга.1. A model installation for studying the heat-shielding properties of a well support, comprising a measuring probe with an electronic unit, characterized in that it is a housing in which a well support model is placed, consisting of metal plates, the space between which is filled with a cement stone, in which holes are made for temperature measurement using a measuring probe, and the extreme metal plate is in contact with the tank with water having a constant set temperature, and the cement stone, times eschenny the opposite side, in contact with the container with ldom.2. A model installation for studying the heat-shielding properties of a well support according to claim 1, characterized in that the number of metal plates can be from 2 to 4.3. A model installation for studying the heat-shielding properties of a well support according to claim 1, characterized in that the number of layers of cement stone can be from 2 to 4.4. A model installation for studying the heat-shielding properties of a well support according to claim 1, characterized in that the metal plates are located at a distance of 25-30 mm from each other.

Description

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике для определения температуры цементного камня за обсадными колоннами и оценки теплозащитных свойств крепи скважины, а также может использоваться в нефтяной и газовой промышленности для подбора тампонажных материалов при креплении скважин в многолетних мерзлых породах и в паро-нагнетательных скважинах.The utility model relates to a control and measuring technique for determining the temperature of a cement stone behind casing strings and for evaluating the heat-shielding properties of a well support, and can also be used in the oil and gas industry for the selection of grouting materials for fastening wells in perennial frozen rocks and in steam injection wells.

Для оценки теплозащитных свойств строительных материалов используются специальные приборы, например, выпускаемые компанией «Интерприбор». Наиболее близким к заявляемому объекту является прибор МИТ-1, предназначенный для оперативного определения теплопроводности строительных и теплоизоляционных материалов (твердых, волокнистых, сыпучих) зондовым методом по ГОСТ 30256, и включающий измерительный зонд с электронным блоком.To assess the heat-shielding properties of building materials, special devices are used, for example, manufactured by Interpribor. Closest to the claimed object is the MIT-1 device, designed for the rapid determination of the thermal conductivity of building and heat-insulating materials (solid, fibrous, granular) by the probe method according to GOST 30256, and including a measuring probe with an electronic unit.

Недостатком указанного прибора является невозможность определения теплозащитных свойств многослойных систем, например, крепи скважины, состоящей из нескольких обсадных колонн и цементного камня, находящегося между ними.The disadvantage of this device is the inability to determine the heat-shielding properties of multilayer systems, for example, the support of a well, consisting of several casing strings and cement stone located between them.

Задачей полезной модели является разработка модельной установки, позволяющей определить теплозащитные свойства многослойных систем, с достижением следующего технического результата - определение температуры внутри цементного камня и между обсадными колоннами на модели крепи скважины.The objective of the utility model is to develop a model installation that allows to determine the heat-shielding properties of multilayer systems, with the achievement of the following technical result - determination of the temperature inside the cement stone and between the casing strings on the model of the well support.

Поставленная задача достигается тем, что модельная установка для исследования теплозащитных свойств крепи скважины, содержащая измерительный зонд с электронным блоком, представляет собой корпус, в котором размещена модель крепи скважины, состоящая из металлических пластин, расположенных друг от друга на расстоянии 25-30 мм, пространство между которыми заполнено тампонажным камнем, в котором выполнены отверстия для замера температуры с помощью измерительного зонда, причем крайняя металлическая пластина контактирует с емкостью с водой постоянной заданной температуры, а тампонажный камень, размещенный с противоположной стороны, контактирует с емкостью со льдом.This object is achieved in that the model installation for studying the heat-shielding properties of the well support containing a measuring probe with an electronic unit is a housing in which the model of the well support is located, consisting of metal plates located at a distance of 25-30 mm from each other, space between which it is filled with a cement stone, in which holes for measuring temperature are made using a measuring probe, the extreme metal plate in contact with the tank with water constant set temperature, and the cement stone, placed on the opposite side, is in contact with the tank with ice.

На фигуре представлен общий вид установки для исследования теплозащитных свойств крепи скважины.The figure shows a General view of the installation for studying the heat-shielding properties of the lining of the well.

Установка для исследования теплозащитных свойств крепи скважины состоит из: корпуса 1, выполненного из материала с низкой теплопроводностью; стальных пластин 2; тампонажного камня 3; с отверстиями 4 для установки измерительного зонда 5 и электронного устройства 6. В корпусе 1 со стороны крайней металлической пластины 2 имеется емкость 7, заполненная водой, имеющей постоянную заданную температуру, и моделирующей теплый пластовый флюид, поднимающийся по скважине от забоя к устью. В корпусе 1 со стороны тампонажного камня имеется емкость 8, заполненная льдом, моделирующим многолетнемерзлые породы, расположенные вокруг устья скважины. Количество металлических пластин 2 и слоев тампонажного камня 3 может меняться от 2 до 4, что позволяет моделировать различные конструкции скважин. Температура воды, контактирующей с металлической пластиной, может изменяться от 0 до 50°C, что моделирует температуру пластового флюида, находящегося на различной глубине от устья скважины. Расстояние между металлическими пластинами составляет 25-30 мм, что соответствует расстоянию, в радиальном направлении, между смежными обсадными колоннами в скважинах, и соответствует толщине тампонажного кольца между смежными обсадными колоннами.Installation for studying the heat-shielding properties of the lining of the well consists of: body 1 made of a material with low thermal conductivity; steel plates 2; cement stone 3; with holes 4 for installing the measuring probe 5 and electronic device 6. In the housing 1 from the side of the extreme metal plate 2 there is a container 7 filled with water having a constant set temperature and simulating a warm formation fluid rising up the well from the bottom to the mouth. In the housing 1 from the side of the cement stone there is a container 8 filled with ice simulating permafrost rocks located around the wellhead. The number of metal plates 2 and layers of cement stone 3 can vary from 2 to 4, which allows you to simulate various designs of wells. The temperature of the water in contact with the metal plate can vary from 0 to 50 ° C, which simulates the temperature of the formation fluid located at different depths from the wellhead. The distance between the metal plates is 25-30 mm, which corresponds to the distance, in the radial direction, between adjacent casing strings in the wells, and corresponds to the thickness of the grouting ring between adjacent casing strings.

Таким образом, установка моделирует фрагмент крепи скважины в процессе работы скважины.Thus, the installation simulates a fragment of the well support during the operation of the well.

Установка для исследования теплозащитных свойств крепи скважины работает следующим образом. В корпусе 1 в специальные пазы, находящиеся на расстоянии 25-30 мм друг от друга, вставлены стальные пластины 2. Между пластинами залит тампонажный раствор, образующий после твердения тампонажный камень 3, и установка оставлена на ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ). После ОЗЦ в тампонажном камне 3 просверлены отверстия 4 для установки измерительного зонда. В емкость 7 налита вода, в которой поддерживается заданная температура. В емкости 8 размещен лед, который изолирован от внешней среды (на фигуре не показано).Installation for studying the heat-shielding properties of the lining of the well works as follows. In the housing 1, in special grooves located at a distance of 25-30 mm from each other, steel plates 2 are inserted. A cement slurry is poured between the plates, forming a cement stone 3 after hardening, and the installation is left to wait for the cement to harden (OZZ). After the OZZ in the cement stone 3, holes 4 were drilled for installing the measuring probe. Water is poured into the container 7, in which the set temperature is maintained. Ice is placed in the container 8, which is isolated from the external environment (not shown in the figure).

Через каждый час в отверстия в тампонажном камне поочередно устанавливают измерительный зонд, показания которого фиксируются электронным блоком.After each hour, a measuring probe is alternately installed in the openings in the cement stone, the readings of which are recorded by the electronic unit.

Таким образом, установка позволяет:Thus, the installation allows you to:

- оценить кинетику изменения температуры в каждом слое цементного камня;- evaluate the kinetics of temperature changes in each layer of cement stone;

- оценить время начала растепления ледяного массива вокруг скважины;- estimate the start time of the thawing of the ice mass around the well;

- оценить теплозащитные свойства цементного камня вокруг обсадных колонн;- evaluate the heat-shielding properties of cement stone around casing strings;

- оценить влияние конструкции скважины (количество слоев цементного камня и обсадных колонн) на растепление ледяного массива вокруг скважины;- evaluate the effect of the well design (the number of layers of cement stone and casing strings) on the thawing of the ice mass around the well;

- оптимизировать теплофизические свойства каждого из элементов крепи скважины (цементного камня и обсадных колонн).- optimize the thermophysical properties of each of the elements of the well support (cement stone and casing strings).

Экспериментальная установка была изготовлена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете на кафедре бурения нефтяных и газовых скважин. При этом размеры корпуса и емкостей составляют в длину 600 мм, в ширину 250 мм и в высоту 150 мм.The experimental setup was made at the Ufa State Oil Technical University at the Department of Oil and Gas Well Drilling. At the same time, the dimensions of the case and containers are 600 mm long, 250 mm wide and 150 mm high.

В частности, установка была использована для исследования теплозащитных свойств тампонажного камня, полученного из различных тампонажных материалов.In particular, the installation was used to study the heat-shielding properties of cement stone obtained from various cement materials.

Результаты экспериментов приведены в таблице. Температура воды на границе с металлом составляла 50°C. Ледяной массив не использовался.The experimental results are shown in the table. The water temperature at the boundary with the metal was 50 ° C. The ice mass was not used.

Из таблицы видно, что температуры между обсадными колоннами в слоях цементного камня отличаются друг от друга и изменяются во времени, что характеризует распределение температур в крепи реальной скважины.The table shows that the temperatures between the casing strings in the layers of cement stone differ from each other and vary in time, which characterizes the temperature distribution in the supports of a real well.

Claims (4)

1. Модельная установка для исследования теплозащитных свойств крепи скважины, содержащая измерительный зонд с электронным блоком, отличающаяся тем, что представляет собой корпус, в котором размещена модель крепи скважины, состоящая из металлических пластин, пространство между которыми заполнено тампонажным камнем, в котором выполнены отверстия для замера температуры с помощью измерительного зонда, причем крайняя металлическая пластина контактирует с емкостью с водой, имеющей постоянную заданную температуру, а тампонажный камень, размещенный с противоположной стороны, контактирует с емкостью со льдом.1. A model installation for studying the heat-shielding properties of a well support, comprising a measuring probe with an electronic unit, characterized in that it is a housing in which a well support model is placed, consisting of metal plates, the space between which is filled with a cement stone, in which holes are made for temperature measurement using a measuring probe, and the extreme metal plate is in contact with the tank with water having a constant set temperature, and the cement stone, times eschenny the opposite side, in contact with the container with ice. 2. Модельная установка для исследования теплозащитных свойств крепи скважины по п. 1, отличающаяся тем, что количество металлических пластин может составлять от 2 до 4.2. Model installation for studying the heat-shielding properties of the well support according to claim 1, characterized in that the number of metal plates can be from 2 to 4. 3. Модельная установка для исследования теплозащитных свойств крепи скважины по п. 1, отличающаяся тем, что количество слоев тампонажного камня может составлять от 2 до 4.3. A model installation for studying the heat-shielding properties of a well support according to claim 1, characterized in that the number of layers of cement stone can be from 2 to 4. 4. Модельная установка для исследования теплозащитных свойств крепи скважины по п. 1, отличающаяся тем, что металлические пластины расположены на расстоянии 25-30 мм друг от друга.

4. Model installation for studying the heat-shielding properties of the well support according to claim 1, characterized in that the metal plates are located at a distance of 25-30 mm from each other.

Images