Агрегат по цементированию скважин

Агрегат по цементированию скважин
Полезная модель относится к области строительства скважин, а именно, к технологическому оборудованию предназначенному для цементирования скважин.
Технологический процесс цементирования скважин состоит из типовых стандартных операций. Это обусловлено спецификой и техническими возможностями комплекта специальной тампонажной техники, а также вспомогательного оборудования, используемого при проведении комплекса работ крепления скзажин.
Известно использование в технологическом процессе крепления скважин цементосмесительных машин, автоцементовозов с пневматической выгрузкой, насосных цементировочных агрегатов, осреднительных емкостей, блока манифольдов (Н.Г.Середа, Е.М.Соловьев «Бурение нефтяных и газовых скважин - М., Недра, 1988, с. 46). Количество техники в составе комплекта определяется конструкцией скважины, количеством используемых материалов, сложностью условий цементирования, гидравлическими режимами процесса нагнетания технологических жидкостей и колеблется в пределах от 8 до 30 единиц.
Выполнение работ такими комплектами специальной тампонажной техники имеет следующие недостатки:
-сложность приготовления стабильных цементных растворов, при нескольких точках затворения;
-низкая оперативность управления технологическим процессом из-за большого количества задействованной техники;
-сложность размещения комплекта тампонажной техники, с соблюдением правил его безопасной эксплуатации, при ограниченности размеров кустовых площадок.
МПК7Е21ВЗЗ/13
регата и блока булитов для сухих композиций («Cementing Dwight К. Smith Society of Petroleum Engineers of AIMT, New York, 1976, Dallas). Данное оборудование, как правило, включает два трехплунжерных насоса большой гидравлической мощности с.приводом от силовой установки, систему смешения, емкостной отдел, систему контроля и управления на одном мобильном шасси. Приготовление (затворение) цементного раствора в смесительном баке осуществляется посредством пневмоподачи в него сухого цемента и жидкости затворения при дальнейшем перемешивании механическими мешалками и рециркуляционным насосом.
Недостатками данного оборудования являются:
-использование пневмо и гидросистем, резко снижающее эффективность работы в условиях низких температур;
-обязательное расположение узла смешения цементировочного агрегата и блока булитов на одном горизонтальном уровне;
малый объем камеры смешения цемента и жидкости затворения, что уменьшает запас времени бесперебойной работы при внештатных ситуациях.
При реализации предлагаемой полезной модели решается задача по повьикению надежности конструкции системы приготовления тампонажных растворов в условиях низких температур и по значительному уменьшению количества используемой техники.
Для этого в агрегате по цементированию скважин, включающем 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, блок осреднения и рециркуляции, содержащий гидромеханические перемещиватели с насадками и рециркуляционный центробежный насос, систему контроля и управления, все блоки агрегата размещены на одной мобильной базе.
причем блок осреднения и рециркуляции имеет двухсекционную осреднительную емкость, в секции большего объема которой размещены гидромеханические перемешиватели с насадками, а секция меньшего объема предназначена для жидкости затворения, при этом блок приготовления тампонажных растворов имеет гидровакуумную воронку с узлом смешения.
На чертеже представлена схема размепцения оборудования агрегата по цементированию скважин.
Агрегат по цементированию скважин включает размешенные на одной мобильной базе 1: насосный блок, блок приема и распределения технологических жидкостей, блок приготовления тампонажных растворов, блок осреднения и рециркуляции, систему контроля и управления. Насосный блок содержит две силовые установки 2, соединенные посредством трансмиссии (на чертеже не показана) с двумя трехплунжерными насосами 3. Блок приема и распределения технологических жидкостей содержит мерные баки 4, центробежные насосы 5, систему трубопроводов с быстросъемными соединениями и запорную арматуру. Система трубопроводов включает: нагнетательные линии 6, промьшочные линии 7, линии 8 плотномера 9, напорную линию 10 подачи подачи технологических жидкостей, напорную линию 11 подачи жидкостей затворения, линию 12 рециркуляции и перемешивания, линию 13 подачи жидкости затворения, линию 14 подачи цементных растворов и резервную линию 15 подачи цементных растворов. Блок приготовления тампонажных растворов содержит гидровакуумную воронку 16 с узлом смешения, затворяющий насос 17 с приводом от силовой установки 18. Блок осреднения и рециркуляции содержит двухсекционную осреднительную емкость 19, рециркуляционный насос 20 и гидромеханические перемешиватели 21 с насадками, размешенные в секции 22 большего объема емкости 19. Секция 23 меньшего объема емкости 19 предназначена для жидкости затворения.
Насосный блок предназначен для нагнетания, перекачки цементных растворов и технологических жидкостей, опрессовки и других технологических операций при цементировании, освоении и капитальном ремонте скважин. Приготовление многокомпонентных буферных жидкостей осуществляется в мерных баках 4 блока приема и распределения технологических жидкостей. Блок приема и распределения технологических жидкостей предназначен для распределения необходимого количества технологических жидкостей, используемых в процессе работы. Мерные баки 4 служат для визуального контроля объема закачиваемых жидкостей, для чего в каждом отделении установлены тарированные мерные линейки. Закачка в скважину полученных буферов и опрессовка нагнетательных линий 6 производится основными насосными блоками большой гидравлической мощности. Затворение цементных растворов выполняется насосом 17 высокого давления через гидровакуумную воронку 16 (на чертеже показана пунктирной линией в рабочем положении, сплощной линией - в транспортном положении) непосредственно в секцию 22 осреднительной емкости 19 и гомогенизируются при помощи гидромеханических перемещивателей 21 и рециркуляционного насоса 20. Расчетный поток жидкости затворения подается насосом 17 под давлением по линии 13 подачи жидкости затворения в большую гидровакуумную воронку 16 через регулируемый щтуцер в камеру смещения с высокой степенью турбулентности. Одновременно, одна или две цементосмесительные машины ссыпают сухую тампонажную композицию в заборное отделение гидровакуумпой воронки 16, из которой она попадает в камеру смешения, где при смешении с жидкостью затворения получается тампонажный раствор. Под действием инжекционных сил из камеры смешения тампонажный раствор поступает в секцию 22 осреднительной емкости 19. Нагнетание их в скважину и дальнейшее продавливание до получения сигнала «Стоп осуществляется аналогично буферным жидкостям.
при цементировании, бурении и ремонте нефтяных и газовых скважин. Блок позволяет приготавливать качественные гомогенные тампонажные растворы, как отдельными порциями так и прямоточным методом. Секция 22 осреднительной емкости 19 обвязана с центробежным насосом 20 для рециркуляции и выравнивания плотности цементного раствора через гидромеханические перемешиватели 21. Создание гидромониторного эффекта из штуцеров гидромеханического перемешивателя 21 позволяет вращать лопастную рамку и перемешивать цементный раствор. Гидроперемешивание служит активатором улучшения свойств стабильности приготовленного тампонажного раствора. Используемый центробежный насос 20 выполняет также функции подпорного для насосов 3 высокой гидравлической мощности.
Система контроля и управления (на чертеже не показана) смонтирована на рабочей площадке мобильной базы 1. Она позволяет отслеживать параметры закачиваемых технологических растворов и управлять гидравлическими режимами цементирования. Вычислительная система позволяет контролировать плотность цементного раствора в процессе цементирования, а также параметры производительности и давления, раздельно для каждого насоса. Гидравлические режимы цементирования фиксируются на панели управления с помощью оборудования контроля заданных параметров.
Полезная модель повышает надежность процесса приготовления тампонажных растворов в условиях низких температур за счет возможности дублирования при необходимости как основных насосов высокого давления, так и центробежных, а также запорных устройств байпасными системами. Применение предлагаемого агрегата значительно уменьшает количество используемой техники.