Краткая характеристика применяемых наземных технических средств для цементировании скважин

При цементировании скважин применяется следующие агрегаты и узлы наземного оборудования: цементировочные агрегаты (ЦА), цементировочносмесительные машины (ЦСМ), осреднительная (ОС) емкость, блок-манифольд.

Цементировочные головки относятся к оснастке обсадных колонн и предназначены для создания герметичного соединения обсадной колонны с нагнетательными линиями цементировочных агрегатов. В зависимости от конструктивного исполнения они могут применяться при цементировании различными способами. В настоящее время серийно выпускаются головки типов ГЦК, ГУЦ по ТУ 39 — 1021 — 85 и ГЦУ по ТУ 39 — 921 — 84. Высота цементировочных головок обоих типов позволяет размещать их в подъемных стропах талевой системы и при соответствующем оснащении использовать при цементировании с расхаживанием обсадной колонны. Головки цементировочные типа ГУЦ поставляются с кранами высокого давления. При установке на устье скважины верхние разделительные пробки в эти головки закладываются заранее, так что отпадает необходимость разборки этой головки после закачивания тампонажного раствора, как это делается в случае применения ГЦК. Поэтому в данном проекте предусматриваем использование цементировочной головки типа ГУЦ. Основные типоразмеры ГУЦ приведены в табл. 5.

Таблица 5.

Для транспортирования тампонажных материалов к буровым скважинам и для механизированного приготовления растворов применяют цементно-смесительные машины и агрегаты. Цементно-смесительные машины, имеющие в качестве основных узлов бункер, погрузочно-разгрузочное устройство и устройство для приготовления растворов, монтируют на автомобилях и прицепах. Существуют два типа ЦСМ: с пневматической и механической разгрузкой бункера. Большое распространение получили установки смесительные УС5 — 30.

Передвижная установка смесительная механическая УС5 — 30 предназначена для транспортировки сухих порошкообразных материалов. К преимуществам данной установки следует отнести возможность выполнения следующих технологических операций:

• · 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 собственных бункеров из складов силосного типа;
• · Загрузка собственных бункеров из автоцементовозов.

Таблица 6.

Техническая характеристика установки УС5 — 50:

Известны различные конструкции осреднительных установок, применяемых во многих тампонажных организациях. Установка осреднительная (УО) предназначена для обработки тампонажных растворов в процессе их приготовления при цементировании нефтяных и газовых скважин. Основное назначение установки — понижение колебаний плотности тампонажного раствора при его непрерывном приготовлении или накоплении отдельных порций с последующей откачкой. Кроме того, установку применяют для приготовления буферных и других рабочих жидкостей, содержащих труднорастворимые вещества. Установка работает только в комплекте с насосными и смесительными установками, предназначенными для цементирования нефтяных и газовых скважин.

Техническая характеристика УО: Таблица 7.

Разработан комплекс оборудования для цементирования скважин в труднодоступных районах, состоящий из цементировочного агрегата, цементовозов и смесительного блока. Каждый агрегат представляет собой единый блок, который может быть использован не только при цементировании скважин, но и для проведения других работ. Цементировочный агрегат можно применять для нагнетания жидкостей при гидропескоструйной перфорации, установке нефтяных ванн, глушении фонтанов и т. д. цементировочные агрегаты в специальном исполнении отличается транспортными базами и способами доставки к месту проведения работ.

Цементировочные агрегаты ЦА — 320 М отличается от 5ЦА — 320 тем, что имеют шасси на базе автомобиля повышенной проходимости КрАЗ — 250. Рассмотрим цементировочный агрегат типа 5ЦА — 320.

Таблица 8.

Техническая характеристика.

Манифольд цементировочной установки состоит из приемной, раздающей и нагнетательной линии. Приемная линия соединена с насосом 11 Т, оборудуется трехходовым краном, заглушкой и позволяет откачивать жидкость либо из мерной емкости, либо из цементного бака, либо из осреднительной емкости. Раздающая линия оборудована трехходовым краном и предназначена для соединения с водоподающей установкой. Трубопровод нагнетательной линии имеет воздушный колпак, предохранительный клапан, разделитель с манометром и проходными кранами высокого давления. нагнетательная линия выведена в заднюю часть агрегата и заканчивается уплотнительным конусом и гайкой. Сбрасывают жидкость из насоса по контрольной линии, расположенной с противоположной от нагнетательной линии стороны, в мерную емкость.

Предохранительный клапан имеет предохранительные гвозди на давление 40, 32 и 23 МПа, в зависимости от установленный цилиндровых втулок с диаметрами соответственно 110, 125 и 140 мм. При срабатывании предохранительного клапана жидкость от него отводится в мерную емкость. Установка также оснащена приемным рукавом диаметром 100 мм и вспомогательным трубопроводом высокого давления общей длиной 22 м и шестью шарнирными металлическими соединениями. Вспомогательный трубопровод в транспортном положении уложен в специальных стойках на настиле установки ЦА — 320 М. приемный рукав крепят под настилом.

Для успешного проведения процесса цементирования и качественного разобщения пластов необходимо выполнение ряда условий. Основные из них — соблюдение заданного режима цементирования, обуславливающего достижение максимально допустимой скорости восходящего потока бурового и тампонажного раствора в затрубном пространстве при допустимых давлениях на цементировочной головке, забое и в необсаженном стволе скважины, а также заданного времени цементирования в соответствии с рецептурой подобранного для цементирования тампонажного раствора. Основным параметром, по которому можно судить о соответствии свойств тампонажного раствора, приготавливаемого при цементировании и подобранного в лаборатории, является его плотность. Даже весьма несущественные отклонения плотности раствора от заданной приводят к значительным изменениям его свойств. В связи с этим контролировать плотность при цементировании нужно таким прибором, который позволяет проводить измерения с требуемой точностью. Обычно требуется определить плотность приготавливаемого раствора каждой приготавливаемой ЦСМ специальным ареометром АБР (АГ — 2), по данным которого вносят коррективы в режим работы по приготовлению раствора.

При цементировании обязательно должна присутствовать станция контроля цементирования. Эта станция позволяет замерять и регистрировать основные параметры цементирования, в том числе и плотность закачиваемого раствора. Таким образом, по диаграммной ленте после цементирования можно оценить, какой по качеству раствор закачан в различные интервалы скважины. Однако оперативно управлять процессом приготовления раствора каждой смесительной установкой по показаниям СКЦ нельзя. В последней модели станции контроля предусмотрена возможность регистрации момента посадки разделительной пробки на стоп-кольцо по давлению на диаграммной ленте в большем масштабе, что значительно облегчает фиксирование этого момента. В настоящее время используется станция контроля цементирования СКЦ2М — 80.

Станция СКЦ2М — 80 предназначена для автоматического контроля на устье скважин основных параметров закачиваемых электропроводящих жидкостей и технологических режимов процесса, а также для оперативного управления этим процессом и параметрами раствора. Станция СКЦ2М — 80 является самоходным комплексом измерительных и вспомогательных средств, размещенных на двух машинах повышенной проходимости, и состоит из блока манифольдов с измерительными преобразователями и блока лаборатории с вторичными вспомогательными приборами. С помощью аппаратуры станции можно контролировать и регистрировать следующие технологические параметры: давление, мгновенный расход, суммарный объем и плотность закачиваемой жидкости. Станцию можно использовать при проведении ГРП пласта и других технологических операциях.

Основой функционирования станции являются приборы измерения давления, плотности и расхода раствора, прокачиваемого через цементировочный манифольд. Электрические сигналы, несущие измерительную информацию от преобразователей расхода, плотности и давления, расположенных в линии цементировочного манифольда, поступают через вводную коробку и панель разъемов на блок режимов цементирования и блок регистраторов. Информация о наличии давления, плотности и расхода отображается на стрелочных показывающих приборах блока режима цементирования, а объем закаченного раствора на электронном и электромеханическом счетчиках. Дублирование показаний осуществлено с целью повышения надежности получаемых данных при ответственных технологических операциях, а также на случай кратковременного отключения питания. Вся измерительная информация регистрируется на диаграммных лента четырех приборов Н — 392, на боковом поле которых дополнительных регистрируется объем закачиваемого раствора. Три самопишущих прибора регистрируют на диаграммной ленте величины давления, расхода и плотность раствора, а четвертый — изменение давления при работе в режиме стоп. Все эти приборы имеют отметчик, фиксирующий закачку 1 м³ жидкости. В состав станции контроля включена система оперативного управления процессом: громкоговоритель и усилитель, выносные указатели, дублирующие показания прибора блоков регистрации, а также телефонную связь с оператором станции, находящимся в автомобиле — лаборатории, и прямой выход на громкоговорящую установку.