АГРЕГАТ ПО ЦЕМЕНТИРОВАНИЮ СКВАЖИН

Изобретение относится к нефтегазодобыче и может быть использовано для выполнения операций по цементированию скважин, приготовления различных видов технологических жидкостей, выполнения отдельных операций при строительстве, освоении и капитальной ремонте скважин, в т.ч. для проведения гидравлического разрыва пластов и гидропескоструйной перфорации.
Известен комплекс для цементирования скважин, содержащий размещенные на монтажной базе автошасси водоподающий агрегат, трансмиссию, соединенную с двумя плунжерными насосами, манифольд, систему выхлопа, осушки и обогрева, связанную с манифольдом, смеситель и мерный бак, кабину оператора с системой контроля и управления, осреднительную станцию, компьютеризированную станцию, связанную с измерительными устройствами, датчиками и стрелочными приборами, расположенными на манифольде, мерном баке, в кабине оператора и на осреднительном агрегате. За кабиной водителя дополнительно установлены два автономных силовых агрегата, соединенных с двумя параллельно установленными плунжерными насосами, с наличием быстросборных плунжерных пар с пакетом манжет, размещенных в отдельном корпусе. Плунжерные насосы соединены с всасывающей, нагнетательной сбросовой линиями, образующими комплексный манифольд. Последний содержит приборный блок и унифицированные быстросборные соединения для подключения к работе плунжерных насосов. Во всасывающую линию установлен подпорный насос, размещенный под мерным баком. Под кабиной оператора установлен гидроагрегат для осуществления привода водоподающего и подпорного насосов и управления кранами и шиберами комплексного манифольда. По центру монтажной базы размещена обогреваемая кабина оператора с элементами управления и контроля. Система выхлопа от двух силовых агрегатов и система продувки, осушки и обогрева от двигателя автошасси выполнены автономными и связаны с гидравлической частью плунжерных насосов водоподающим насосом и комплексным манифольдом. (патент РФ №2225499, 7 МПК Е 21 В 33/13)
Общими признаками для заявляемого изобретения и известного агрегата являются:
Установленные на одной монтажной базе автошасси трансмиссию, соединенную с двумя плунжерными насосами, манифольд, мерный бак, с системой контроля и управления, компьютеризированную станцию, связанную с измерительными устройствами и датчиками, расположенными на манифольде, дополнительно установлены два автономных силовых агрегата, соединенных с двумя параллельно установленными плунжерными насосами, с наличием быстросборных плунжерных пар с пакетом манжет, размещенных в отдельном корпусе. Плунжерные насосы соединены с всасывающей, нагнетательной сбросовой линиями, образующими комплексный манифольд. Последний содержит приборный блок и унифицированные быстросборные соединения для подключения к работе плунжерных насосов. Во всасывающую линию установлен подпорный насос.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного агрегата относится:
Известный комплекс состоит из нескольких агрегатов: размещенный на отдельном шасси насосный блок, размещенная на отдельном шасси компьютеризированная станция и осреднительная станция, что усложняет процесс монтажа и подготовки к работе известного комплекса. Под кабиной оператора установлен гидроагрегат для осуществления привода водоподающего и подпорного насосов и управления кранами и шиберами комплексного манифольда. Использование гидравлических систем в условиях низких температур снижает степень надежности комплекса и в случае выхода из строя
гидроагрегата, приведет к полной его остановке. Низкое давление водоподающего насоса 1,2 МПа, что приводит к сложности приготовления стабильного раствора.
Ближайшим к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является известный в уровне техники агрегат по цементирования скважин, включающий размещенные на одной мобильной базе насосный блок, содержащий две силовые установки, соединенные посредством трансмиссии с двумя трехплунжерными насосами, блок приема и распределения технологических жидкостей, содержащий мерные баки, центробежные насосы, систему трубопроводов и запорную арматуру, блок приготовления тампонажных растворов, содержащий затворяющий насос с приводом от силовой установки, гидровакуумную воронку с узлом смешения, блок осреднения и рециркуляции, содержащий двухсекционную осреднительную емкость, в секции большего объема размещены перемещиватели с насадками, а секция меньшего объема предназначена для жидкости затворения, рециркуляционный центробежный насос, систему контроля и управления (полезная модель РФ №33977, МПК Е 21 В 33/13.
Общими признаками для заявляемого изобретения и прототипа являются: размещенные на одной мобильной базе насосный блок, содержащий две силовые установки, соединенные посредством трансмиссии с двумя 3-х плунжерными насосами, блок приема и распределения технологических жидкостей, содержащий мерные баки, центробежные насосы, систему трубопроводов и запорную арматуру, блок приготовления тампонажных растворов, содержащий затворяющий насос? с приводом от силовой установки, гидровакуумную воронку с узлом смешения, имеющую возможность подключения к транспортеру, блок осреднения и рециркуляции, содержащий осреднительную емкость с перемешивателями, одна из секций которой предназначена для технологической жидкости, другая - для осреднения тампонажного раствора, рециркуляционный центробежный насос, линию рециркуляции, систему контроля и управления.
Недостатками известного агрегата являются:
Осреднительная емкость содержит одну секцию для осреднения раствора и одну гидровакуумную воронку с узлом смешения, что делает невозможным одновременное приготовление растворов с разными свойствами (то есть при необходимости приготовления тампонажного раствора с другими свойствами необходимо сначала освободить осреднительную емкость от остатков раствора, а затем начать процесс затворения нового раствора). Отсутствует запас жидкости для промывки блока приема и распределения технологических жидкостей, что при возникновении аварийной ситуации усложняет процесс промывки трубопроводов блока приема и распределения технологических жидкостей.
Задачей изобретения является:
Расширение технологических возможностей, снижение трудоемкости приготовления технологических растворов. Повышение надежности работы агрегата.
При решении технической задачи достигается следующий технический результат:
- возможность одновременного приготовления тампонажных растворов с различными свойствами за счет введения дополнительной секции в осреднительной емкости и введения дополнительной гидровакуумной воронки с узлом смешения;
- повышение надежности агрегата за счет выполнения перемешивателей электромеханическими и за счет введения запаса промывочной жидкости.
Технический результат достигается тем, что в известном агрегате содержащем размещенные на одной мобильной базе насосный блок, содержащий две силовые установки, соединенные посредством трансмиссии с двумя 3-х плунжерными насосами, блок приема и распределения технологических жидкостей, содержащий мерные баки, центробежные насосы, систему трубопроводов и запорную арматуру, блок приготовления тампонажных растворов, содержащий затворяющий насос с приводом от силовой установки, гидровакуумную воронку с узлом смешения, имеющую возможность
подключения к транспортеру, блок осреднения - и рециркуляции, содержащий осреднительную емкость с перемешивателями, одна из секций которой предназначена для технологической жидкости, другая - для осреднения тампонажного раствора, рециркуляционный центробежный насос, линию рециркуляции, систему контроля и управления, блок осреднения и рециркуляции снабжен дополнительной гидровакуумной воронкой с узлом смешения, гидровакуумные воронки имеют возможность поочередного подключения к транспортеру, снабженному насадкой для подачи и распределения тампонажного раствора в любую из секций осреднительной емкости для осреднения тампонажного раствора, причем одна из ее секций предназначена для промывочной жидкости, а перемешиватели выполнены электромеханическими, при, этом линия рециркуляции снабжена насадкой для подачи и распределения тампонажного раствора в любую из секций осреднительной емкости для осреднения тампонажного раствора.
Заявляемое техническое решение соответствует критериям новизна и изобретательский уровень так как содержит существенные отличительные от ближайшего аналога признаки, использование которых в своей новой совокупности и взаимосвязи с остальными существенными признаками обеспечивает в целом достижение нового положительного и технического результатов, не присущим известным в уровне техники аналогам того же назначения, что и заявленное техническое решение.
На рисунке представлена принципиальная схема агрегата по цементированию скважин.;
Агрегат для цементирования скважин включает следующее оборудование: шасси транспортного средства 1, насосный блок, включающий две силовые установки, соединенные посредством трансмиссии с двумя 3-х плунжерными насосами 2, блок приема и распределения технологических жидкостей, содержащий мерные баки 3, центробежные насосы 4, систему трубопроводов и запорную арматуру 5, блок приготовления тампонажных растворов, содержащий затворяющий насос 6 с приводом от силовой установки, две гидровакуумные воронки 7 с узлами смешения, транспортер 8 с насадкой 9, блок осреднения и рециркуляции, содержащий осреднительную емкость, содержащую электромеханические перемешиватели 10, линию рециркуляции 11 с насадкой 12, секции для осреднения тампонажных растворов 13, секцию для промывочной жидкости 14, рециркуляционный центробежный насос 15, манифольд высокого давления 16, систему контроля и управления, содержащую пульт управления 17, датчик температуры 18, датчик давления 19, расходомер 20, весовой плотномер 21.
Агрегат по цементированию скважин работает следующим образом:
Приготовление цементных растворов осуществляется следующим образом: затворяющий насос 6 подает жидкость для затворения из мерного бака 3 в одну из гидровакуумных воронок 7 через регулируемый штуцер в узле смешения с высокой степенью турбулентности, одновременно одна или две цементосмесительные машины ссыпают сухую тампонажную композицию в заборное отделение гидровакуумной воронки 7, из которой она попадает в узел смешения, где при смешивании с жидкостью получается тампонажный раствор. Под действием инжекционных сил из узла смешения гидровакуумной воронки 7 тампонажный раствор по транспортеру 8 через насадку 9 поступает в одну из секций осреднительной емкости 13, где происходит гомогенизация раствора при помощи электромеханических перемешивателей 10, а также при помощи рециркуляционного центробежного насоса 15 и линии рециркуляции 11с насадкой 12, в линию рециркуляции встроен весовой плотномер 21, который позволяет контролировать плотность цементного раствора в режиме реального времени. Далее через блок приема и распределения технологических жидкостей раствор поступает в насосный блок 2 и через манифольд высокого давления 16 происходит нагнетание цементного раствора в скважину до получения сигнала «СТОП». В манифольд высокого давления встроены: датчик температуры 18, датчик давления 19 и расходомер 20, которые позволяют контролировать температуру, давление и расход нагнетаемого раствора в режиме реального времени.
Сигналы с датчика температуры 18, датчика давления 19, расходомера 20 и весового плотномера 21 поступают в пульт управления 17, который содержит IBM совместимый компьютер, обрабатываются и заносятся в память компьютера. В дальнейшем результаты обработки этих сигналов можно использовать при корректировке технологического процесса цементирования скважин. При необходимости получения тампонажного раствора с другими свойствами производится подключение дополнительной гидровакуумной воронки 7, насадки транспортера 9 и линии рециркуляции 12 переводятся в свободную секцию осреднительной емкости 13 и производится затворение раствора.
Введение дополнительной секции и гидровакуумной воронки позволяет снизить трудоемкость получения тампонажных растворов с различными свойствами. Запас промывочной жидкости, в случае возникновения аварийной ситуации, позволяет в кратчайшие сроки промыть блок приема и распределения технологических жидкостей, манифольд высокого давления и блок приготовления тампонажных растворов, что позволяет избежать затвердевания цементного раствора в трубопроводах. Введение электромеханических перемешивателей повышает надежность работы блока приготовления тампонажных растворов, так как использование гидромеханических перемешивателей снижает степень надежности системы в условиях низких температур.
При поиске не было выявлено аналогов - агрегатов по цементированию скважин, которые на дату подачи заявки решали бы поставленную техническую задачу с достижением нового технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям новизна и изобретательский уровень.
Использование предлагаемой конструкции агрегата по цементированию скважин позволит по сравнению с прототипом решить поставленную задачу и получить новый технический результат:
- возможность одновременного приготовления тампонажных растворов с различными свойствами;
- повышение надежности работы агрегата.