Лекция 10 НАЗЕМНАЯ ЦЕМЕНТИРОВОЧНАЯ ТЕХНИКА Часть 1

Лекция 10. НАЗЕМНАЯ ЦЕМЕНТИРОВОЧНАЯ ТЕХНИКА

Часть 1. ЦЕМЕНТИРОВОЧНАЯ ТЕХНИКА

Цементировочный агрегат Цементировочные агрегаты предназначены для нагнетания рабочих жидкостей при цементировании скважин в процессе бурения и капитального ремонта, а также при проведении других промывочно продавочных работ на нефтяных и газовых скважин. 3

Классификация цементировочных агрегатов По типу исполнения: – с возможностью установки на автомобильное шасси, на санях, а также на прицепе с болотными гусеницами (с отбором мощности от автомобиля); – стационарные установки (в комплекте дизель генераторные установки). По степени автоматизированности: – не автоматизированные; – автоматизированные. Цементировочный агрегат ЦА-320 Цементировочный агрегат 5 ЦА-320 С 4

Схема цементировочного агрегата 1 - шасси автомобиля, 2 - редуктор, коробка отбора мощности, 3 - блок водоподающий с центробежным насосом, 4 - насос, 5 - колено шарнирное, 6 - колено шарнирное сдвоенное, 7 - бак мерный с донными клапанами, 8 - бачок цементный, 9 - манифольд, 10, 11, 12 - трубы c БРС. 5

Схема цементировочного агрегата насос высокого давления: предназначен для нагнетания различных жидких водопадающий насос с бензиновым двигателем: служит для передачи воды в гидровакуумный смеситель цементно смесительной машины мерный бак: служит для хранения нагнетаемых жидкостей, определения их объема бак для цементного раствора: служит для приема цементного раствора из гидровакуумного смесителя цементно смесительной машины сборно разборный трубопровод высокого давления: предназначен для соединения цементировочного агрегата с различной цементировочной техникой система выхлопа и обогрева оборудования: позволяет производить обогрев приемного коллектора, картера насоса высокого давления и картера двигателя водоподающего блока, также производить продувку трубопроводов установки выхлопными газами двигателя шасси (управление направлением потока выхлопных газов производится с помощью заслонок) карданные валы и редуктора для привода от тягового двигателя автошасси 6

Поршневые и плунжерные насосы Схемы работы поршневых и плунжерных насосов: а, б – поршневой и плунжерный одностороннего действия; в, г – поршневой двустороннего действия 1 – всасывающий коллектор; 2 – впускной клапан; 3 – клапанная коробка; 4 – выпускной клапан; 5 – напорный коллектор; 6 – поршень; 7 плунжер; 8 – шток; 9 – крейцкопф (ползун); 10 – кривошипно шатунный механизм. 7

Поршневые и плунжерные насосы Цилиндропоршневая группа насоса Поршневая пара: 1 – втулка цилиндровая; 2 – шток поршня; 3 – кожух; 4 – гайка крепления поршня; 5 – шайба; 6 – сердечник; 7 – манжета поршня Многоманжетное уплотнение плунжерного бурового насоса СИН-61 Плунжерная пара: 1 – плунжер; 2 – грундбукса; 3 – нажимная втулка; 4 – фонарь; 5 – пакет уплотнительных манжет; 6 – накидная гайка. 8

Поршневые и плунжерные насосы Сравнительная характеристика поршневых и плунжерных насосов Преимущества Поршневые насосы Плунжерные насосы + + + + Меньшая стоимость + Высокая надежность + Меньшая масса и габариты Большой опыт использования Больше максимально развиваемое давление Лучше уплотнительная система и система смазки Возможность использования в агрессивных средах Проще техническое обслуживание работы 9

Поршневые и плунжерные насосы Развиваемое давление, МПа Идеальная подача, л/с Скорость коробки передач Диаметр втулок, мм 1 2 3 4 5 100 32 18 12 7, 6 3, 2 6, 1 9, 3 14, 1 115 23 13 8, 6 5, 1 4, 3 8, 2 12, 4 18, 8 127 18 10 7 4, 5 5, 3 10, 2 15, 5 23, 5 Технические характеристики насоса 9 Т цементировочного агрегата ЦА-320 10

Поршневые и плунжерные насосы Предохранительный клапан: 1 – кожух, 2 – шток, 3 – гвоздь, 4 – гайка, 5 – амортизатор, 6 – корпус, 7 поршень 11

Поршневые и плунжерные насосы Пневмокомпенсатор: 1 – корпус, 2 – клапан, 3 – резиновая диафрагма, 4 – манометр, 5 вентиль Резиновая диафрагма 3 снабжена клапаном 2. Нижняя часть корпуса сообщается с нагнетательным трубопроводом, а верхняя (над диафрагмой) заполняется сжатым газом до давления, составляющего от 30 до 40 % давления нагнетания насоса. К крышке подсоединяется манометр 4 и вентиль 5 для подвода газа. Во время пуска насоса с давлением выше, чем давление предварительной закачки газа, жидкость из нагнетательного трубопровода поступает в нижнюю часть компенсатора, оттесняя диафрагму вверх и дополнительно сжимая газ. Диафрагма деформируется и свободно перемещается внутри сосуда. При остановке насоса или снижении давления нагнетания жидкость вытесняется из компенсатора сжатым газом, клапан перекрывает отверстие в корпусе, не давая диафрагме продавиться сквозь отверстие. 12

Модификации цементировочных агрегатов: ü ü ü ü Цементировочный агрегат ЦА 320; Цементировочный агрегат СИН 35; Цементировочный агрегат АСЦ 320; Агрегат цементировочный насосный АНП 320; Цементировочный агрегат УНБ 125 х32; Установка насосная цементировочная УНБ 125 х500 У; PCT 611 A Автоматизированный однонасосный цементировочный агрегат на шасси; PCT 521 A Автоматизированный двухнасосный цементировочный агрегат на шасси; PCS 421 B Автоматизированный двухнасосный агрегат; PCS 522 B Морской (Zone ll) автоматизированный двухнасосный агрегат; Crown Twin RCM Cementer. 13

Технические характеристики ЦА-320 и СИН-35 Технические характеристики ЦА-320: грузоподъемность, т : 12 мощность двигателя, к. В: 176 Насос цементировочный поршневой НЦ 320 полезная мощность, к. Вт: 105 номинальное давление нагнетания, МПа: 32 Технические характеристики СИН-35: • • Насос водяной центробежный ЦНС 38 154 частота вращения вала насоса (об/мин): 29 наибольшая подача, л/с: 10 наибольшее давление, МПа: 1, 65 • Вместимость: мерного бака, м 3: 6, 0 бака для цементного раствора, м 3: 0, 25 • • Габаритные размеры агрегата, мм: 10220; 2650; 3250 Монтажная база: шасси Урал 4320 Насос высокого давления СИН 32 наибольшее давление насоса 50 МПа наибольшая производительность насоса 27 л/с Водоподающий агрегат насос ЦНС 38 154 , (центробежный секционный) наибольшее давление 1, 2 МПа, наибольшая подача 8, 3 л/с, дизельный двигатель Д 120 Вместимость мерного бака: 6 м 3 Диаметр условного прохода трубопроводов манифольда: всасывающего 100 мм , нагнетательного 50 мм Масса агрегата, снаряженная, кг: 15375 14

Агрегат цементировочный АЦ-32 Является аналогом агрегата ЦА 320. Технические характеристики: Ø Монтажная база: шасси Урал 4320 или Кам. АЗ 43118 Ø Насос высокого давления НПЦ 32 (9 т) наибольшее давление насоса 2320 кгс/см 2 наибольшая производительность насоса 23, 4 л/с Ø Водоподающий агрегат насос ЦНС 38 154, (центробежный секционный) наибольшее давление 15, 4 кгс/см 2 наибольшая подача 10, 6 л/с приводной двигатель 4 х цилиндровый дизель воздушного охлаждения Ø Вместимость мерного бака: 6 м 3 Ø Диаметр условного прохода трубопроводов манифольда: всасывающего 100 мм , нагнетательного 50 мм Ø Масса агрегата полная: 15100 кг 15

Установка насосная УНБ 2 -400 х40 Техническая особенность: Установка оснащена дистанционной системой управления с пульта оператора (на платформе установки) и из кабины автомобиля. Состав: Ø автошасси высокой проходимости Кр. АЗ 63221 Ø два трехплунжерных насоса высокого давления НТП 175 х40 с приводом от тягового двигателя автошасси посредством карданных валов и редукторов Ø редуктор привода первого насоса вертикальный трехвальный, с передаточным числом 2 Ø редуктор привода второго насоса вертикальный двухвальный, с передаточным числом 1 Ø водоподающий агрегат с трехплунжерным насосом низкого давления НТП 63 х2, 5 и дизельмотором Д 144 Ø манифольд с дистанционно управляемой арматурой и системой продувки, осушки и обогрева Ø пост оператора Технические характеристики: Мощность силовой установки: 294 (400) к. Вт (л. с. ); Наибольшее давление: 40 МПа; Наибольшая идеальная подача при работе одного насоса 15, 75 л/сек – при одновременной работе двух насосов 31, 5 м 3; Вместимость баков – мерного 5, 5 м 3 – цементировочного 0, 25 м 3. 16

Установка насосная УНБ 1 Р-400 Данная насосная установка предназначена для выполнения тех же работ, что и другие насосные установки, но отличается от них тем, что ее оборудование смонтировано не на шасси автомобиля, а на раме (буква "Р" в шифре). Предназначена для выполнения работ на морских нефтяных и газовых скважинах, расположенных на отдельных основаниях и приэстакадных площадках, а также может быть использована при бурении отдельно расположенных и кустовых скважин. 1 - установка топливных баков; 2 - силовая установка; 3 коробка перемены передач; 4 насос; 5 замерный бак; 6 - монтаж агрегата; 7 подрамник; 8 - вспомогательный трубопровод; 9 - электрооборудование; 10 - промежуточный вал; 11 - пост управления; 12 - контрольно измерительные приборы; 13 - редуктор с муфтой; 14 - манифольд; 15 - ограждение гидравлической части насоса; 16 - установка аккумуляторов; 17 - инструментальный ящик 17

ЦЕМЕНТНО-СМЕСИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ Для транспортирования тампонажных материалов к буровым скважинам и для механизированного приготовления растворов применяют цементно смесительные машины, которые принято называть установками смесительными (УС). До создания этих машин цемент затворяли с помощью гидросмесителей, засыпая тампонажные материалы вручную из мешков. 18

УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ УС 6 -30 Н (У) Установки УС 6 30 Н предназначены для транспортирования сухих порошкообразных материалов (цемента, тампонажных смесей, песка и других сыпучих материалов), приготовления тампонажных растворов и других песчано жидкостных смесей при цементировании нефтяных и газовых скважин. Установки работают совместно с цементировочным агрегатом. От водоподающего блока агрегата (либо от основного насоса) подводится вода в необходимом объеме к смешивающему устройству установки. Одновременно обеспечивается регулируемая подача тампонажной смеси. Готовый раствор подается на осреднительную емкость или бачок затворения. 19

Схема смесительной установки УС 6 -30 Н (У) Состав установки: 1 коробка отбора мощности; 2 карданные валы; 3 привод загрузочного шнека; 4 загрузочный шнек; 5 загрузочная воронка; 6 бункер; 7 вибратор; 8 приемная камера; 9 дозировочные шнеки; 10 смесительное устройство; 11 домкраты; 12 автошасси 20

УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ УС 6 -30 Н (У) Бункер Предназначен для аккумулирования транспортируемого тампонажного материала и представляет собой влагонепроницаемую емкость, боковые и передняя стенки которой имеют угол наклона, превышающий естественный угол откоса цемента. В верхней части бункера предусмотрены два люка с крышками, днище выполнено в виде двух параллельных корыт, в которых размещаются дозировочные винтовые конвейеры. Полость между передней стенкой бункера и наклонным листом, установленным внутри бункера, закрыта с боков откидными дверцами и используется как ящик для перевозки запасных деталей, инструмента и приспособлений. Передняя стенка бункера утоплена в нижней части и служит базой для крепления передних опор дозирующих винтовых конвейеров. На верхней площадке бункера имеются настил и откидные перила с фиксаторами. Для подъема оператора на верхнюю площадку предусмотрена стационарная лестница на передней стенке бункера. 21

УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ УС 6 -30 Н (У) Загрузочный винтовой конвейер (шнек) Предназначен для загрузки цемента в бункер установки. Выполнен из двух секций. Верхняя секция с неподвижным кожухом вварена под углом непосредственно в бункер, в верхней части ее имеется конический редуктор, с которым связан конвейер. Привод винтового конвейера включает, кроме этого, карданную передачу, установленную на верхней площадке бункера, вращение которой передается от цепной передачи. Ведущая звездочка цепной передачи смонтирована на конце среднего вала коробки отбора мощности, а ведомая звездочка установлена на валу трансмиссии, закрытом трубчатым кожухом, на верхней площадке. 22

УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ УС 6 -30 Н (У) Дозировочные шнеки Перемещают сухой тампонажный материал внутри бункера установки и подают его к приемной камере и смесительному ус тройствус помощью двух дозировочных винтовых конвейеров (шнеков), расположенных в бункере. Лопасти конвейера, вращаясь, захватывают тампонажный материал, засыпанный в бункер установки, и переносят его в приемную камеру и далее в смесительное устройство. 23

УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ УС 6 -30 Н (У) Приемная камера Приварена к задней стенке бункера. Передняя стенка приемной камеры имеет смотровое окно, закрытое прозрачной откидной крышкой, для визуального контроля поступления тампонажного материала к смесительному устройству, и служит базой для крепления задних опор дозирующих винтовых конвейеров. В нижней части приемной камеры расположена заслонка с зубчатыми рейками и приводной рукояткой для ее выдвижения. В транспортном положении заслонка закрывает приемную камеру. 24

УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ УС 6 -30 Н (У) Устройство смесительное гидровакуумного типа: 1 – сливная труба; 2 - зажимной болт; 3 - корпус смесителя; 4 - уплотнение; 5 - крепление; 6 - щелевидные поворотные насадки; 7 - упорный штырь К фланцу приемной камеры крепят смесительное устройство с помощью двух полухомутов, один из которых неподвижный, а другой откидной. Работает по принципу струйного насоса (эжектора). Жидкость под давлением проходит через насадки 6. На выходе из насадок образуется разряжение, за счет чего струя увлекает (подсасывает) цемент, поступающий из приемной камеры. Далее двухфазная смесь поступает в сливную трубу 1, которая за счет создания турбулентного режима течения раствора выполняет функцию камеры смешивания. Сливная труба 1 в рабочем положении одним концом крепится с помощью болтов 2 к корпусу 3 смесительному устройству. 25

УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ УС 6 -30 Н (У) цемент атв ь з т кос гата д жи агре от и рен о я там п на о онажн сред ый р а нит ель створ ную емк о сть Устройство смесительное гидровакуумного типа 26

УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ УС 6 -30 Н (У) Регулировку плотности тампонажного раствора производят: • изменением давления жидкости затворения перед щелевидной насадкой, подаваемой цементировочным агрегатом; • изменением частоты вращения дозирующих шнеков на смесительной установке; • изменением диаметра проходного сечения щелевидных насадок на смесительном устройстве. 27

Техническая характеристика установки УС 6 -30 Н (У) Монтажная база. . . . . . . . Шасси автомобиля Кр. АЗ 65101 (Урал 4320) Наибольшая масса транспортируемого материала по дорогам, т: • с твердым покрытием. . . . . ………………. . . . . . . 1, 0 1 • без твердого покрытия, включая участки бездорожья. . . . . . . . 9, 5 Масса догрузки бункера на месте цементирования, т, не более. . . . . . . 20, 0 Наибольшая производительность приготовления тампонажного раствора плотностью 1, 85 г/см 3 (расчетная), дм 3/с. . . ……. 27 Плотность приготавливаемого раствора, г/см 3………………………………………. . 1, 3 2, 4(+0, 02) Время выхода на заданную плотность раствора, с, не более. . . . . . . . 40 Наибольшая производительность по сухому цементу, т/ч: • загрузочного винтового конвейера. . ………………………………………………. . . 15, 0 • дозирующих винтовых конвейеров (расчетная). . . . ………………. . . . . 132, 0 Привод винтовых конвейеров. . . . . От двигателя автомобиля через коробку отбора мощности и карданные валы Вместимость бункера, м 3. . . . . ……………. . . . . . . 14, 5 Устройство смесительное. . . ……………………………………. …. . . . Гидровакуумное Давление жидкости, МПа: • оптимальное. . . . …………………. . . . . . . 1, 5 • максимальное. . . . . …………………. . . . . . . . 2, 0 Диапазон регулирования плотности при изменении проходного сечения сбросного ствола краном ГРПП, г/см 3……………… 0, 3 0, 5 Управление установкой. . . . Централизованное с поста, расположенного у смесительного устройства Наибольшая скорость передвижения установки ……………………………………. . ……Согласно ПДД Дорожный просвет, мм. . . . . ……………. . . . . . . . 275 Габаритные размеры, мм: • длина. . . . . ……………………………………. . . . 8860 (9220) • ширина. . . . …………………. . . . . . . 2500 (2500) • высота. . . …………………. . . . . . . . 3430 (3460) Масса полная, кг: • Без груза. . . ………………. . . . . 12 750 (11800) • С грузом. . . . ………………. . . . . 23 750 (22800) 28

Установка смесительная механическая 1 СМР-20 1 – монтажная рама, 2 – силовая установка, 3 – редуктор, 4 – дозировочные шнеки, 5 – загрузочные шнеки, 6 – бункер, 7 – смесительное устройство со сменными насадками, 8 – откидные кронштейны, 9 – сани Оборудование установки смонтировано на санях для возможности ее буксировки трактором по снегу. В исключительных случаях на небольшие расстояния ее можно транспортировать на внешней подвеске вертолета. Установка может быть использована на морских нефтяных месторождениях, где может быть установлена на эстакаде или на палубе судна, обслуживающего морские месторождения. 29

УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ УС 5 -30 Преимущества: • приготовление тампонажного раствора при работе в составе комплекса оборудования, предназначенного для цементирования скважин; • пневматическая перегрузка тампонажных материалов, минуя сепаратор в другие смесительные установки пневматического или механического типов, а также в склады с помощью собственного или постороннего компрессора; • вакуумная самозагрузка из складов напольного типа и крытых вагонов; • гравитационная и пневматическая загрузка собственных бункеров из складов силосного типа; • загрузка собственных бункеров из автоцементовозов. Недостаток: • сравнительно небольшое количество перевозимого тампонажного материала в двух имеющихся бункерах (11 т). 1 бункеры; 2 фильтрующая система; 3 вспомогательное оборудование; 4 циклон; 5 смесительное устройство; 6 система управления; 7 шасси Кр. АЗ 250; 8 брызговики; 9 система выхлопа и обогрева бачка компрессора; 10 пневмосистема; 11 привод компрессора 30

Мобильные со шнеками Стационарные на основе лопастного перемешивателя УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ ОСРЕДНИТЕЛЬНАЯ УСО-20 Р 1 1 31

УСТАНОВКИ СМЕСИТЕЛЬНЫЕ ОСРЕДНИТЕЛЬНЫЕ (УСО, УО) Преимущества применения: • Повышают качество приготавливаемых тампонажных растворов за счет улучшения его однородности по всему объему и более полного диспергирования путём механического перемешивания. • Сокращается количество цементировочных агрегатов, участвующих в процессе цементирования. • Упрощается обвязка цементировочного оборудования и повышается оперативность управления процессом. • Исключаются потери цемента и цементного раствора. Могут быть также использованы для приготовления буферных составов и жидкостей затворения. 32

Приготовление буферных составов и жидкостей затворения 1. Набрать в резервуар расчетный объем воды, нагнетательную линию цементировочного агрегата подсоединить к одному из наливных стояков установки, открыть соответствующую заслонку (кран) на отводе коллектора, включить насос и создать циркуляцию по системе установка агрегат установка. 2. Включить мешалки и постепенно загружать химические реагенты в резервуар. Включение мешалок производить перемещением рукоятки от себя. Перемешивание и циркуляцию продолжать до полного растворения химических реагентов в жидкости. 3. Приготовленную жидкость откачать в специально приготовленную емкость или в мерные баки цементировочных агрегатов. 33

Обработка раствора с целью понижения колебания его плотности 1. Через стояки из цементно смесительных машин непосредственно или с помощью цементировочных агрегатов подать в резервуар установки исходный тампонажный раствор. 2. Включить мешалки, обеспечив частоту вращения 20 30 об/мин. После подъема уровня раствора в резервуаре выше опор валов частоту вращения мешалок довести до 45 50 об/мин. 3. Накопив раствор в резервуаре объемом 6 7 м 3, начать откачивание его в скважину, не прекращая работы мешалок. 34

Приготовление тампонажного раствора порциями Если расчетный объем тампонажного раствора не превышает вместимости резервуара установки, то откачивание его следует начать после накопления и тщательной обработки всего объема. Время перемешивания при этом должно составлять примерно 1 мин на 1 м 3, т. е. при полной загрузке 12 15 мин. В процессе перемешивания следует постоянно, через каждые 1, 5 2 мин, замерять плотность раствора. При цементировании ответственных зон в скважинах время перемешивания определяют по результатам контрольных замеров плотности. 35

Установка смесительная осреднительная УСО-16 Технические характеристики Марка установки смесительной осреднительной УСО-16 на шасси Урал 4320 -1912 -40 Вместимость резервуара, м 3 до 16 Наибольшая плотность приготовляемого тампонажного 2, 5 раствора, г/см 3 Допускаемые колебания плотности, г/см 3 0, 01 Объем порций раствора при порционном приготовлении, м 3 минимальный 5 максимальный 15 Перемешивающие устройства спирально-ленточного типа на опорах, вынесенных из резервуара с приводом от ДОМ автошасси, через редуктор, карданные валы и цепную передачу Указатель уровня рычажно-поплавкового типа Устройство для обмыва резервуара вертлюжного типа Базовое шасси Урал-4320 -1912 -40 Полная масса, кг 12525 Максимальная скорость, км/ч 75 Двигатель* ЯМЗ-236 НЕ 2 дизельный ЕВРО-2 с турбонаддувом Номинальная мощность двигателя, к. Вт (л. с. ) 169 (230) Габаритные размеры, мм длина 9300 ширина 2500 высота 3640 36

БЛОКИ МАНИФОЛЬДА Блоки манифольда (БМ) предназначены для обвязки насосных установок с устьем скважины при цементировании скважин, гидравлическом разрыве пластов и гидропескоструйной перфорации. на автомобильном шасси на санях 37

Блок манифольда БМ-70 Состав: Ø Монтажная база ЗИЛ 433422, Урал 43203 10 и др. или рамное исполнение Ø Приёмно раздаточный коллектор Ø Трубные секции обвязки Ø БРС Ø Шарнирные колена Ø Переходники (вилки) Ø Кран консольно поворотный 38

Блок манифольда БМ-70 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Параметры Наибольшее рабочее давление в нагнетательном коллекторе, МПа Наибольшее рабочее давление в раздающем коллекторе, МПа Расход перекачиваемых агентов, л/с 70, 0 ( 32, 0 для работы в составе комплекса контроля процесса цементирования) 2, 5 до 50 Количество отводов, шт. : на напорном коллекторе на подводящем коллекторе на водяном коллекторе 6 2 6 Условный проход отводов, мм 50 Число подводов для подключения компрессора высокого давления, шт. 1 39

Блок манифольдов СИН 43 Характерные особенности: ØВ отводах к насосным агрегатам установлены обратные клапаны. ØНа опорной линии манифольда установленны манометр и предохранительный клапан. ØЛиния всокого давления закрывается утепленным кожухом. ØПредусмотренна возможность обогрева линий высокого давления горячим воздухом. ØКомплектуется двумя устьевыми головками, восемью шарнирными коленьями и восемью вспомогательными трубопроводами. Tехнические характеристики Линия высокого давления: максимальное рабочее давление, МПа 70 количество отводов к устьевой головке, шт. 2 количество отводов к насосным агрегатам, шт. 6 тип соединений БРС 2" Линия низкого давления: максимальное рабочее давление, МПа 1 количество отводов к насосным агрегатам, шт. 6 тип соединений Масса, кг Габариты, мм Монтажная база БРС 4" 7000 8290 х2430 х3200 прицеп ЧМЗАП-8328 40

Станция контроля процесса цементирования скважин «СКЦ» Предназначены для непрерывного контроля важнейших технологических параметров процесса цементирования скважин в реальном масштабе времени. 41

Станция контроля процесса цементирования скважин «СКЦ» Станция СКЦ функционально обеспечивает: • автоматический сбор и обработку контролируемой информации с расчетом производных параметров; • отображение текущей информации в наглядной форме на выносном табло индикации, мониторе компьютера и цветном принтере; • документирование и архивацию результатов процесса цементирования в цифровом и графическом виде, включая отчетную документацию; • контроль выхода технологических параметров за установленные пределы с индикацией этих событий. 42

Станция контроля процесса цементирования скважин "СКЦ" Контролируемый параметр Форма отображения Наименование, ед. изм. Диапазон контроля Табло Монитор Принтер 1. Давление цементного раствора в манифольде, атм. 0 ÷ 400 + + + 2. Давление ЦР в цементировочной головке, атм 0 ÷ 400 - + + 3. Плотность ЦР в осреднительной емкости, г/см 3 0, 8 ÷ 2, 6 + + + 4. Плотность раствора на 0, 8 ÷ 2, 6 выходе, г/см 3 - + + 5. Температура ЦР в манифольде, °С 1 ÷ 80 + + + 6. Температура раствора на выходе, °С 1 ÷ 80 - + + 7. Расход на входе, л/сек 1 ÷ 50 + + + 8. Суммарный расход, м 3 1 ÷ 999 + + + 9. Уровень ЦР в осреднительной емкости, м 0, 3 ÷ 2 - + + 10. Поток на выходе, % 1 ÷ 100 - + + 11. Температура окружающей среды, °С -40 ÷ +50 + + - 12. Текущее время 0 ÷ 23. 59 43 + + -

Комплекс оборудования для контроля процесса цементирования скважин СКЦ-32 Состав: Ø станция контроля параметров и управления процессом цементирования СКЦ, смонтированная в вахтовом автобусе на шасси автомобиля (Урал 43203 10, ЗИЛ 131, ЗИЛ 433422, КАМАЗ 43118); Ø блок манифольда БМ-70, с установленными на нем датчиками и системой обогрева, размещенный на шасси автомобиля (Урал 43203 10, ЗИЛ 131, ЗИЛ 433422); Назначение: -обвязка насосных агрегатов между собой и устьевой головкой при цементировании скважин; - обработка и документирование полученной информации на персональном компьютере; - выдача рекомендаций по корректировке технологического процесса с целью предотвращения гидроразрыва пласта и недоподъема тампонажного раствора в затрубном пространстве скважин, а также гидроударов при посадке продавочной пробки на упорное кольцо. -контроль параметров процесса цементирования, включая мгновенные значения: рабочего давления; расхода; плотности; температуры раствора; объема закачиваемого раствора; - контрольный аналитический расчет параметров цементирования по методике на основе "Временной инструкции по креплению нефтяных и газовых скважин". При расчете цементирования используется профиль скважины, определяемый путем обработки данных профилеметрии либо кавернометрии. 44

Станция контроля цементирования скважин СКЦ 3 М-94 Станция СКЦЗМ-94 является усовершенствованной моделью станции СКЦ-2, СКЦ-2 М, СКЦ 2 М-69, СКЦ 2 М-80. Состав станции: • • Блок манифольда 1 БМ 700 с первичными измерительными преобразователями давления, расхода и плотности, динамиками громкоговорящей связи и соединительной коробки (на фото слева). Блок лаборатории с вторичной измерительной и регистрирующей аппаратурой (показывающие приборы, регистраторы и пульт управления), блоком питания и связи, комплектом кабелей с катушками и перемоточным механизмом, выносными блоками связи и пультом выносных дублирующих измерительных приборов (на фото справа). 45

Станция контроля цементирования скважин СКЦ 3 М 94 Состав лабораторного блока СКЦ 3 М-94: Блок регистратора; Блок режимов цементирования; Указатель плотности; Указатель параметров выносной; Блок силовой и связи; Усилитель громкоговорящей связи; Выносной блок связи (3 шт. ); Громкоговоритель; Перемоточный механизм с катушками для кабелей Технические характеристики Максимальное рабочее давление, МПа (кг/см 2) 40 (400) Диапазон измерения плотности, (г/см 3) 0, 8 - 2, 6 Диапазон измерения расхода, (л/с) 0 - 100 Максимальная емкость показаний счетчика суммарного расхода, (м 3) 999, 99 46

СТАНЦИЯ "СКЦ - ИМС - 2002 М" автономный замерный узел ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Выполняет следующие задачи: регистрация данных; визуализация данных на табло технологических параметров заливки; ввод данных по компоновке скважины и цементируемой колонны. Ввод данных профилеметрии (кавернометрии) из файлов формата LAS 2. 0; расчеты по проекту заливки (расчет необходимого количества тампонажных материалов, агрегатов, гидродинамических характеристик); автоматическое или ручное распознавание этапа технологического процесса; расчет технологических параметров в процессе заливки; визуализация данных, на загружаемых экранах; создание экранов для визуализации данных; создание отчета в формате Microsoft Excel по окончании процесса регистрации данных; визуализация движения растворов в скважине в процессе регистрации данных заливки; 47 сохранение данных в локальную базу данных в DEP-формате.

СТАНЦИЯ "СКЦ - ИМС - 2002 М" Станция контроля цементирования "СКЦ-ИМС-2002 М" отличается от известных станций наличием автономного замерного узла, полностью независимого от БМ, что позволяет оперативно использовать станцию СКЦ при цементировании скважин и других технологических операциях, связанных с подачей раствора в ствол скважины. Сервисные услуги программного обеспечения позволяют операторам и технологам осуществлять контроль в режиме реального времени в зависимости от поставленных задач и характера контролируемых процессов при заливке ствола скважины. Габариты, вес оборудования удовлетворяют любым требованиям транспортных перевозок, включая вертолет. Состав: АВТОНОМНЫЙ ЗАМЕРНЫЙ УЗЕЛ Øрама автономного узла с элементами стыковки с линией высокого давления с помощью байонетных замков на БРС; Øрасходомер РГР-100 (0 - 100 л/с); Øдатчик давления МД-400 ТД (0 - 40 МПА); Øрадиоизотопный детектор с площадкой под установку контейнера БГИ-45 с источником Cs 137 * для определения плотности в диапазоне 800 - 2500 кг/см 3; Øтермометр раствора (0 - 100 ° С). УСТРОЙСТВО СБОРА, ОБРАБОТКИ И ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ • коммутатор первичных преобразователей • блок обработки первичной информации • компьютер на базе процессора "Pentium III"; • цветной струйный принтер формата А 4. 48

КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННАЯ СТАНЦИЯ НАЗЕМНОГО КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫХ СКВАЖИН КСКЦ 01 НАЗНАЧЕНИЕ: Станция КСКЦ 01 предназначена для экспрессного контроля (обновление текущей информации через 1 мин) плотности цементного раствора, поступающего от цементировочных агрегатов в напорный коллектор или осреднительную емкость; плотности, расхода и давления цементного раствора, поступающего в скважину; расхода и давления буферной жидкости или раствора, поступающего в скважину через цементировочный агрегат для продавливания пробки; отображения в реальном масштабе времени параметров процесса цементирования на дисплее компьютера в виде мнемосхемы или графиков; передачи информации о плотности раствора машинистам цементировочного агрегата с помощью цифровых табло и вычисления полного объема раствора и буферной жидкости, закачанных в скважину Технические характеристики: Число датчиков плотности на трубопрободы с внешним диаметром 60 мм, шт 4. Число датчиков плотности на трубопрободы с внешним диаметром 114 мм, шт 1. Число датчиков расхода типа РГР 100, шт 2. Число датчиков давления типа "Сапфир", шт 2. Длина соединительных кабелей, м 50. Температура окружающей среды для всех типов датчиков, °С от 45 до +45. Температура окружающей среды для концентратора и персонального компьютера, °С от 10 до 35. Диапозон измерения плотности, г/куб. см от 0. 8 до 2. 5. Основная погрешность, г/куб. см ± 0. 02. Диапазон измерения расхода, л/с от 0 до 100. Основная погрешность, л/с ± 2. 0. Диапазон измерения давления, кгс/кв. см от 0 до 300. Основная погрешность, кгс/кв. см ± 5. 0. Питание от сети переменного тока: напряжение, В 220, частота, Гц 50. 49

КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННАЯ СТАНЦИЯ НАЗЕМНОГО КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫХ СКВАЖИН КСКЦ 01 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА КОМПЬЮТЕРИЗИ РОВАННОЙ СТАНЦИИ ЭКСПРЕССНОГО КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН КСКЦ 01. 50

КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННАЯ СТАНЦИЯ НАЗЕМНОГО КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫХ СКВАЖИН КСКЦ 01 ОБЩИЙ ВИД ОБОРУДОВАНИЯ СТАНЦИИ КСКЦ 01: 1 Эквивалентные меры; 2 транспортный контейнер; 3 переносной контейнер; 4 датчик плотности для трубопровода диаметром 114 мм; 5 датчики плотности для трубопровода диаметром 60 мм; 6 датчики расхода; 7 кабельное хозяйство; 8 датчики давления; 9 системный блок компьютера; 10 клавиатура; 11 монитор; 12 блок бесперебойного питания; 13 концентратор; 14 цифровые индикаторы. 51

Образец записи процесса цементирования компьтеризированной станцией контроля 52

Часть 2. ДРУГОЕ ЦЕМЕНТИРОВОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 53

Установка насосная УНБ-300 х40 Назначение: • Установка насосная УНБ 300 х40 предназначена для нагнетания тампонажных и подобных неагрессивных растворов в нефтяные и газовые скважины при цементировании, гидропескоструйной перфорации, глушении, промывке песчаных пробок, освоении и других промывочно продавочных работах. • Установка оснащена устройством для приготовления и гомогенизации тампонажных растворов и дистанционной системой управления с пульта оператора (на платформе установки) и из кабины автомобиля. • При проведении цементирования скважин и выполнении других работ заменяет две установки типа АНЦ 320, повышает удобство и безопасность работ, сокращает эксплуатационные затраты. Состав: Ø автошасси высокой проходимости Кр. АЗ 63221; Ø трехплунжерный насос высокого давления НТП 300 с приводом от тягового двигателя автошасси; Ø водоподающий агрегат с трехплунжерным насосом низкого давления НТП 63 х2, 5 и дизельмотором Д 144; Ø блок приготовления растворов с гидроструйным смесителем; Ø подпорный центробежный насос гомогенизатор с рециркуляционной системой; Ø манифольд с дистанционно управляемой арматурой и системой продувки, осушки и обогрева; Ø пост оператора. Технические характеристики: Монтажная база Кр. АЗ 63221; Насос высокого давления НТП 300 трехплунжерный – мощность 228 (310) к. Вт (л. с. ) наибольшее давление 40 МПа наибольшая идеальная подача при 1850 об/мин двигателя: 36, 8 л/сек, вместимость баков – мерного 6 м 3, смесительного 0, 8 м 3; Наибольшая производительность приготовления тампонажного раствора (плотностью 1, 85 г/см 3): 30 л/сек 54

Установка смесительная УС 8 -К Установка УС 8 К оборудована осреднительной емкостью, предназначенной для обработки тампонажных растворов в процессе их приготовления для однородности по всему приготовляемому объему, имеет смешивающее устройство в осреднительной емкости. Загрузка цемента осуществляется винтовым конвейером и пневматическим способом через загрузочную трубу. 55

Установка смесительная УС 8 -К Технические характеристики: Установка Монтажная база УС 8 -К Кам. АЗ-43118 Масса транспортируемого материала, не более, т 8, 0 Вместимость бункера, м 3 6, 0 Плотность приготавливаемого раствора, г/см 3 1, 85 Наибольшая производительность приготовления тампонажного раствора плотностью 1, 85 г/см 3, дм 3/с Устройство смешивающее: 27 гидровакуумное • оптимальное давление жидкости, МПа 1, 5 • наибольшее давление жидкости, МПа 2, 0 Вместимость осреднительной емкости, м 3 6, 0 Габаритные размеры, мм Масса без транспортируемого материала, кг 8500 х2500 х3500 13000 56

ВОДОПОДАЮЩИЙ БЛОК БВ-15 При цементировании, а также при выполнении других работ часто возникает необходимость перекачивать какую либо жидкость. Например, приготовлении тампонажного раствора нужно подавать жидкость затворения в смесительное устройство или воду в цементировочные агрегаты и т. п. Использовать для этого цементировочный агрегат нерационально. Для этой цели был создан так называемый водоподающий блок, в который входят трехплунжерный насос 1 В с приводным двигателем ГАЗ 51 А и коробкой перемены передач с рычагами управления, пульт с приборами контроля температуры охлаждающей воды и давления масла в системе смазки двигателя, а также средства управления режимом приводного двигателя. 1 прицеп; 2 - двигатель с коробкой перемены передач управления; 3 - водоподающий насос 1 В; 4 - манифольд 57

Установка насосная с цистерной УНЦ-75 х2, 5/14 Назначение: Установка предназначена для транспортирования и перекачки сред при выполнении технологических операций при бурении, освоении, цементировании газовых и нефтяных скважин и проведении других промывочнопродавочных работ. Установка позволяет перекачивать к потребителю жидкость как из цистерны, так и из посторонних емкостей. Система управления установкой - дистанционная электропневматическая, централизованная, из кабины автомобиля. Состав: • Монтажная база - автошасси Кам. АЗ-53229 • Насос - НТП-75 х 2, 5, трехплунжерный, горизонтальный. Привод насоса от двигателя автошасси через КОМ, карданный вал, посредством редуктора с помощью упругой муфты • Цистерна - эллиптического сечения, трехсекционная, вместимость 13, 7 м 3. Заполнение и опорожнение цистерны производится через отвод с задвижкой, расположенный внизу на заднем днище цистерны. Цистерна разделена перегородками-волнорезами на три равных отсека. Каждый отсек имеет люклаз для проведения осмотра и ремонтных работ. На верхней части цистерны предусмотрена рабочая площадка с ограждением. Цистерна снабжена указателем уровня поплавкового типа. Внутри цистерны расположена Побразная труба для подогрева жидкости горячей водой, горячим воздухом или паром давлением до 0, 5 МПа. • Манифольд — состоит из нагнетательной, всасывающей и переливной линий. Обогрев и осушка гидравлической части насоса производится выхлопными газами двигателя. 58

Установка насосная с цистерной УНЦ-75 х2, 5/14 Технические характеристики: Обозначение Шасси УНЦ-75 х2, 5/14 Кам. АЗ-53229 Наибольшее давление, МПа 2, 5 Наибольшая идеальная подача, л/сек 20, 5 Вакуумметрическая высота всасывания при перекачке воды с температурой до +20°С, м. вод. столба 3, 0 Время заполнения цистерны, мин. 13 Перекачиваемая жидкость Наибольшая масса транспортируемой жидкости, т Полная масса установки, кг неагрессивная, плотностью до 1, 4 т/м 3 13, 2 24000 59

Установка для приготовления тампонажного раствора УПТР-3 Назначение: Приготовление тампонажных растворов и других технологических жидкостей при бурении нефтяных и газовых скважин, бурении боковых стволов, установке цементных мостов и других изоляционных и ремонтных работах в скважинах. Выполняемые операции: Автономное приготовление тампонажных и других растворов с использованием кранового манипулятора, в том числе из мягких контейнеров непосредственно на буровой. Приготовление раствора требуемых параметров осуществляется методом рециркуляции собственным насосом и механическими перемешивателями. Нагнетание готового раствора в скважину производится цементировочным агрегатом. Привод насоса, манипулятора и гидродвигателей от силового агрегата автомобиля. 1 – шасси Урал 4320 2 – крановый манипулятор ИМ-55 3 – насос шламовый 6 Ш 8 4 – гидроворонка 5 – смесительно-осреднительная емкость 15 м 3 6 – гидроприводные перемешиватели ПЛМ с вертикальными валами 60

Универсальные цементировочные комплексы 61

Часть 3. ОБВЯЗКА ЦЕМЕНТИРОВОЧНОЙ ТЕХНИКИ

Обвязка цементировочной техники Условия применения различных технологических схем приготовления и нагнетания тампонажных растворов обусловлены: 1) спецификой геолого технических, а иногда и климатических условий данного района; 2) конструкцией скважины; 3) способом цементирования; 4) тампонажным материалом для каждого конкретного района. Отличие этих схем заключается: 1) в использовании различного числа цементировочных агрегатов и цементно смесительных машин; 2) в применении специальных устройств или ме ханизмов, повышающих качество цементирования. раствора или цементирования в целом и улучшающих условия труда обслуживающего персо нала.

Обвязка цементировочной техники Схема обвязки цементировочной техники без осреднительной емкости: 1, 3 – цементировочные агрегаты ЦА 320; 3 ЦА-320 М соответственно; 2 – цементно-смесительная машина 2 СМН-20; 4 – станция контроля цементирования; 5 – блок манифольда 1 БМ-700; 6 – цементировочная головка Технологическая особенность: Каждая цементно смесительная машина 2 СМН 20 работает с двумя це ментировочными агрегатами, один из которых может не иметь водоподающего насоса (3 ЦА 400 А). Как правило, цементиро вочный агрегат ЦА 320 при работе на IV скорости не беспечивает откачку из о цементного бачка всего количества приготавливаемого раствора, поэтому к откачке подключается второй агрегат. Это также практикуется для повышения надежности процесса. Недостатки данной схемы обвязки: Суммарная подача обоих агрегатов намного превосходит производительность цементно смесительной ма шины и приводит к недоиспользованию мощности цементиро вочных агрегатов. В связи с этим неоправданно увеличивается их число при цементировании, что усложняет проведение про цесса и ухудшает его технико экономические показатели. Кро ме того, если применяется специальная жидкость затворения, то для ее приготовления и аккумулирования используются до полнительные цементировочные агрегаты, помимо указанных на схеме. 64

Обвязка цементировочной техники Схема обвязки цементировочной техники с применением осреднительной установки: 1 – цементосмесительная машина УС 6 -30; 2 – бачок затворения; 3 – цементировочный агрегат ЦА -320 М; 4 – осреднительная емкость УО 16; 5 – цементировочный агрегат ЦА -320 М (резервный); 6 – подводящая водяная линия; 7 – автоцистерна; 8 – станция КСКЦ 01; 9 – блок манифольдов СИН-43; 10 – устье скважины Технологическая особенность: Данная схема предусматривает применение осреднительной установки. Установка имеет перемешивающее устройство, обеспечивающее выравнивание параметров тампонажного раствора, поступающего от различных цементно смесительных машин, которые участвуют в роцессе цементирования. п 65

Контрольные вопросы 1. Каковы назначение, классификация, состав и назначение оборудования цементировочных агрегатов? 2. Нарисуйте схему работы поршневого и плунжерного насоса одностороннего действия, поршневого двухстороннего действия? 3. Каковы преимущества плунжерных насосов? 4. Как изменяется расход прокачиваемых жидкостей, максимальное давление при изменении диаметра втулок и номера передачи поршневого или плунжерного насоса? 5. Нарисуйте схему предохранительного клапана поршневого насоса. Опишите, как он срабатывает. 6. Нарисуйте схему и опишите работу пневмокомпенсатора бурового насоса. 7. Каковы назначение, классификация, состав и назначение цементно смесительных машин? 8. Нарисуйте схему гидросмесительного устройства, обозначьте элементы и опишите принцип его работы. 9. Изменением каких параметров в паре «цементировочный агрегат цементно смесительная машина» производится регулировка плотности тампонажного раствора при его приготовлении? 10. Каковы назначение, классификация, состав и назначение оборудования осреднительных установок? 11. Каковы назначение, классификация, состав и назначение оборудования блока манифольда? 12. Каковы назначение, классификация, состав и назначение оборудования станций контроля цементирования? Какие параметры при цементировании контролируются? 13. Какие факторы влияют на схему обвязки цементировочной техники? 14. Нарисуйте схему обвязки цементировочной техники без осреднительной емкости, обозначьте элементы и опишите последовательность цементирования. Каковы недостатки данной схемы? 15. Нарисуйте схему обвязки цементировочной техники с осреднительной емкостью, обозначьте элементы и опишите последовательность цементирования. Каковы достоинства данной схемы?