щ
Л&Л
инструмент и оборудоывн!/;
ЗИЖсГ i
#
Новое оборудование и технологии для приготовления тампонажных растворов ограниченного объема
В.И. МИЩЕНКО,
к.т.н., генеральный директор
А.А. ДОБИК,
к.т.н., главный конструктор
ООО «Компания «Техномехсервис»
tmc@tmc.su
В.М. МИНЕНКОВ,
к.т.н., генеральный директор
А.Н. БУРЫКИН,
к.т.н., исполнительный директор
ООО «НПК «ЭКСБУР-К»
Об опыте применения специальной техники для цементирования малыми объемами раствора для специалистов буровых компаний и управлений по ремонту скважин.
new equipment and technology for the preparation of cement slurries limited amount
V. MisHcHENKo, a. DoBIK, «Company «Tehnomechservis» LLC v. minenkov, a. burykin, «npk «EXBUR -K» LLC
About the use of special equipment for cementing of small volumes for solution of the drilling companies professionals, and wells repair departments .
Keywords: cementing, cement bridges, cementing of pipe liners, cement slurries, mixing hopper, insulation work
Цементирование нефтяных и газовых скважин производится в отечественном бурении по отработанной технологии с использованием стандартной цементировочной техники: смесители 1СМР-20, цементировочные агрегаты типа ЦА-320, осреднительные емкости УСО-20М и др. Этот процесс имеет существенные недостатки, но в целом отработан и применяется повсеместно. Для установки же цементных мостов, цементирования хвостовиков при изоляционных работах требуется приготовление небольших порций тампо-нажного раствора (1 - 6 м3). Использование стандартного способа приготовления цементного раствора, как правило, всегда проблематично как раз из-за малого объема раствора. В итоге он готовится вручную или, например, в мернике цементировочного агрегата с использованием ручной загрузки цемента. [ \ Требуемого качест-
ва цементного раствора достичь трудно, а специальные струйные перемешиватели на нагнетательной линии насоса практически не применяются. Специальная техника для порционного приготовления отсутствует, причем об использовании зарубежной в отечественном бурении нам тоже неизвестно.
Выход из ситуации возможен.
Изначально после некоторой модернизации был использован серийный блок УПР-4, предназначенный для приготовления эмульсионных растворов и спецжидкостей (рис. 1). Он состоит из конической емкости, насоса для рециркуляции раствора и механического двухуровневого лопастного перемешивателя типа ПЛМ.
Технология приготовления цементного раствора следующая. Готовится жидкость затворения. В емкость заливается расчетное количество воды и при интенсивном перемешивании вводят химреагенты в соответствии с рецептурой. При интенсивном перемешивании через специальное отверстие сверху засыпают цемент Периодически производится замер параметров раствора. По достижении необходимых значений добавление цемента прекращают. Приготовленный тампонажный раствор цементировочным агрегатом закачивают в скважину.
Изначально для приготовления малых порций тампонажного раствора после некоторой модернизации был использован серийный блок УПР-4,предназначенный для получения эмульсионных растворов и спецжидкостей.
Рис. 1. Установка приготовления растворов УПР-4
инструмент и оборудование
Данная технология позволила решить следующие задачи:
1) готовится строго расчетный объем тампонажного состава;
2) показатели свойств цементного раствора жестко контролируются и, при необходимости, корректируются.
Величина компонентов для приготовления необходимого объема цементного раствора рассчитывается, исходя из их теоретических потребностей на единицу объема.
Потребное количество сухого цемента для приготовления 1 м3 цементного раствора (З) и смеси - цементного фактора (М) - рассчитываются по формулам:
G : М
где
рцем.
Рцем.х(Рц.р
< (Р,р^.- I
■ Рж.з.)/(Рцем. - Рж.з) тн
(1) (2)
■ плотность сухой цементной смеси, г/см3;
Рцр - плотность тампонажного раствора, г/см3;
Ржз - плотность жидкости затворения, г/см3.
Процесс смешения происходит при работающих насосе и перемешивателе. По окончании этого процесса смесь представляет собой готовый раствор, который после 10 - 15-минутного дополнительного перемешивания через нижний слив закачивается цементировочным агрегатом в скважину.
В случае если полученная плотность не соответствует нужной, добавляют компоненты раствора, рассчитывая их количество по формулам:
G = р х(р - р ,)/(р - р ,) тн,
гцем. *|ц.р. 1и.р1.' \1ием. 1и.р1.' '
М = (р ЛЗ-Р
ц.р . ц.р
ц.р1.
(3)
(4)
где
Рцем.
- плотность сухой цементной смеси, г/см3;
Рцр - плотность тампонажного раствора, г/см3;
Рцр1 - плотность полученного тампонажного раствора, г/см3.
Приготовление и даже доутяжеление цементного раствора не вызвало затруднений. Так, на скважине №12 Восточно-Прибрежного месторождения необходимо было приготовить тампонажный раствор плотностью 2,12 г/см3. Был проведен расчет необходимого количества цемента и утяжелителя для раствора. В УПР-4 последовательно ввели необходимое количество цемента, интенсивно перемешали, а затем добавили барит. Операция успешно завершена.
Модернизированный УПР-4 был успешно использован также при установке цементных мостов на скважинах №14 Восточно-Прибрежного месторождения, №№20, 22, 30 Кошехабльского месторождения Краснодарского края. Объемы приготавливаемого цементного раствора колебались от 1 м3 до 4 м3.
В ряде случаев для проведения специальных работ в скважинах требуется объем раствора до 6 м3. С этой целью была спроектирована и освоена в производстве установка приготовления растворов УПР-6 с объемом бункера 6,5 м3 (рис. 2). Функционально она соответствует блоку УПР-4, но имеет некоторые дополнительные опции. Так, на нагнетательной линии насоса предусмотрен шаровой диспергатор ДШМ-100, служащий для диспергирования, например, лежалых цементов, глинопо-рошков или иных сыпучих материалов. Введение компонентов жидкости затворения можно осуществлять через высокопроизводительную воронку эжек-торного гидросмесителя «Джет». В комплектацию введена водяная емкость, обвязанная с насосом. Вода
Рис. 2. Установка приготовления растворов УПР-6
В ряде случаев для проведения
специальных работ в скважинах
требуется объем раствора до 6 м3.
С этой целью была спроектирована
и освоена в производстве установка
приготовления растворов УПР-6 с
объемом бункера 6,5 м3
может использоваться как резерв для приготовления дополнительного объема жидкости затворения, а также для промывки всех систем УПР-6 после откачки готового цементного раствора.
Обе установки могут для повышения мобильности монтироваться на прицеп или шасси автомобиля, транспортироваться вертолетом и использоваться в качестве осреднительной емкости с непрерывной подачей и откачкой цементного раствора в случае приготовления его в больших объемах.
Опыт применения УПР-4 и УПР-6 в развитии привел к необходимости создания установки УНЦ-6 (рис. 3). Исходными требованиями являлись:
- полная автономность от электроснабжения буровой;
- отказ от ручного труда, крановой техники и транспорта для подвоза цемента;
- минимальное время ввода цемента в жидкость за-творения;
- минимальное время монтажа и демонтажа;
- транспортировка на скважину с затаренным цементом бункером.
УНЦ-6 включает смесительный бункер с механическим лопастным перемешивателем, бункер цемента, водяную емкость, циркуляционный центробежный насос, пневмовинтовой загрузчик цемента (рис. 4), гидросмеситель кольцевого типа, компрессор.
Все оборудование размещено на жесткой раме, оснащенной мостками, рабочими площадками, лестницами. Управление электрооборудованием и освещение осуществляются от встроенного электрошкафа. Регулируемые задвижки легкодоступны и сосредоточены в одном месте. Смесительный бункер, водяная емкость, компрессор и насос находятся в утепленном электрообогреваемом отсеке. Блок размещен на автомобильном прицепе с выдвижными домкратами. В бункере предусмотрен люк с решеткой для загрузки цемента сверху из мешков или МКР, а также трубопровод для подбивки цементовоза. Имеется возможность создания в бункере цемента вакуума и загрузки за счет
ж.з
щ
инструмент и оборудование
Рис. 3. Установка приготовления цементных растворов УНЦ-6
этого цемента из контейнеров или мешков методом самовсасывания. Пневмовинтовой загрузчик может осуществлять перебункеровку цемента перед началом работ.
Подача цемента на смешение из бункера цемента в смесительный бункер осуществляется пневмовинто-вым загрузчиком через гидросмеситель. Загрузка порошкообразных добавок в жидкость может производиться также за счет вакуума в работающем гидросмесителе с использованием переносной воронки или пневмопистолета. Для дозированного ввода в раствор жидких добавок на смесительном бункере предусмотрен мерный бачок объемом 250 л с ценой деления 20 л. Питание гидросмесителя выполняется надежным шламовым насосом с безнапорным сальником ПБ100/31,5, включенным в схему с возможностью работы как в режиме замкнутой циркуляции, так и на откачку на сторону. Механический лопастной перемешива-тель имеет высокоэффективную двойную мешалку, обеспечивающую наряду с циркуляцией качественную гомогенизацию цементного раствора или другой технологической жидкости. Водяная емкость обвязана с циркуляционным насосом и предназначена для быст-
Рис. 4. Пневмовинтовой загрузчик
УНЦ-6 включает смесительный бункер с механическим лопастным перемешивателем, бункер цемента, водяную емкость, циркуляционный центробежный насос, пневмовинтовой загрузчик цемента, гидросмеситель кольцевого типа, компрессор.
рого ввода воды при обмыве установки по завершении работ или проведения повторного приготовления смеси. Смесительный бункер оснащен поплавковым уровнемером и мерной линейкой, а бункер цемента - электронным уровнемером. Отбор проб раствора может осуществляться как сверху через специальный люк, так и снизу через пробоотборник. Система может оснащаться электронным плотномером радиоизотопного или кориолисова типа. Сводообразование в бункере цемента устраняется специальным пневморыхлителем ударного типа и вибратором. Для приготовления гидрофобных эмульсий УНЦ-6 может дополнительно оснащаться
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.