Контроль процесу цементування

Для успішного процесу цементування і якісного розмежування пластів необхідно виконання цілого ряду умов. Одна з основних – це дотримання заданого режиму цементування, який забезпечує максимальну швидкість висхідного потоку бурового і тампонажного розчинів в затрубному просторі свердловини при допустимих тисках на цементувальній головці, вибої і в необсадженому стволі свердловини, а також заданого часу цементування у відповідності з підібраною рецептурою для тампонажного розчину. Основним параметром, за яким можна визначити відповідність параметрів тампонажного розчину, є його густина. В даний час застосовують розчини з густиною від 1000 кг/м³ до 2500 кг/м³. Навіть незначне відхилення густини від проектного значення призводить до значних змін його властивостей.

Для контролю процесу цементування застосовують станцію контролю цементування СКЦ2М-80, яка призначена для автоматичного контролю на усті свердловини технологічних режимів процесу цементування, основних параметрів електропровідних рідин, що закачуються у свердловину, а також для оперативного управління процесом і параметрами розчину.

Станція СКЦ2М-80 є самохідним комплексом вимірювальних і допоміжних пристроїв, що розміщені на двох автомобілях підвищеної прохідності, і складається з блоку маніфольда з вимірювальним приладами і блоку лабораторії із вторинними і допоміжними приладами. За допомогою апаратури станції можна контролювати і регулювати такі технологічні параметри: тиск, миттєву витрату, сумарний об’єм і густину рідини, що закачується у свердловину.

Станцію СКЦ2М-80 можна використовувати при проведенні гідророзриву пласта та інших технологічних операціях.

1,2,3 – перетворювач відповідно витрати, густини та тиску, 4 – ввідна коробка, 5 – гучномовець, 6 – блок режимів цементування, 7 – блок реєстраторів, 8 – блок силовий і зв’язку, 9 – панель роз’ємів,

10 – підсилювач гучномовця, 11 – виносний вказівник параметрів, що контролюються, 12 – виносний вказівник густини,

13 – виносний блок зв’язку.

Рисунок 2.3 – Структурна схема станції контролю цементування СКЦ2М-80

Основою функціонування станції є прилади вимірювання тиску, густини і витрати розчину. Електричні сигнали, що несуть вимірювальну інформацію від перетворювачів витрати 1, густини 2 і тиску 3, розташованих в лінії цементувального маніфольда, поступають через ввідну коробку 4 і панель роз'ємів 9 на блок режимів цементування 6 і блок реєстраторів 7. Інформація про наявність тиску, густини і витрати відображується на показуючих приладах блоку режиму цементування, а об'єм закачаного розчину - на електронному і електромеханічному лічильниках. Дублюван­ня показів здійснюється з метою підвищення надійності достовірності отриманих даних при відповідальних технологічних операціях, а також на випадок короткочасного відключення електроживлення. Вся вимірювальна інформація реєструється на діаграмних стрічках чотирьох приладів Н-392, на бічному полі яких додатково реєструється об'єм закачаного розчину.

Три самописні прилади реєструють на діаграмній стрічці величини тиску, витрати і густини розчину, а четвертий - зміну тиску при роботі в режимі "Стоп". Всі ці прилади мають мітку, що фіксує закачування 1 м³ рідини.

Канали контролю тиску і густини розчину мають світлову сигналізацію, миготливий режим горіння яких означає відхилення величин контрольованих параметрів від заданих.

До складу станції контролю включена система оперативного управління процесом: гучномовець 5 і підсилювач гучномовця зв’язку 10, виносні вказівники параметрів, що контролюються 11 та виносний вказівник густини 12, а також телефонний зв'язок з оператором станції, що є в автомобілі-лабораторії.

Блок маніфольда 1БМ-700

Блок маніфольда 1БМ-700 (рис. 2.4) призначений для обв’язки насосних агрегатів з устям свердловини при цементуванні нафтових і газових свердловин, гідравлічному розриві пласта.

Блок маніфольда змонтований на шасі автомобіля підвищеної прохідності ЗІЛ-131 і складається з напірного, розподільчого колекторів, розбірного трубопроводу і підйомної стріли.

Рисунок 2.4 – Блок-маніфольда 1БМ-700

Напірний колектор складається із клапанної коробки, труби і трійника. Клапанна коробка має шість відводів, які служать для приєднання ліній високого тиску насосних агрегатів. Відводи обладнанні зворотними клапанами, які дозволяють, не перериваючи процесу, автоматично закривати напірну лінію кожного насосного агрегату в випадку зниження тиску в ній. В клапанній коробці передбачений контрольний відвід з прохідним пробковим краном для плавного зменшення тиску в напірній лінії колектора.

Центральна труба з’єднує коробку з трійником. Трійник напірного колектора обладнаний двома відвідними лініями, за допомогою яких маніфольд зв’язаний з арматурою, яка встановлена на усті свердловини. На кожній лінії установлений прохідний пробковий кран високого тиску, який дозволяє відключати кожну лінію із технологічного процесу.

До одного відводу трійника прикріплений запобіжний клапан, відрегульований на тиск 70 МПа.

Роздавальний колектор призначений для подачі робочої рідини до насосних установок. Він являє собою центральну трубу з умовним прохідним діаметром 100 мм, яка має 10 ніпелів, до кожного з яких приєднаний пробковий кран. Роздавальний колектор служить для розподілу робочої рідини при робочому тиску до 2,5 МПа. На колекторі встановлений запобіжний клапан багаторазової дії.

Блок маніфольда комплектується насосно-компресорними трубами допоміжного напірного трубопроводу з шарнірними колінами. Загальна довжина маніфольда складає 85 м, умовний внутрішній діаметр 50 мм. Кількість труб у комплекті – 23 шт., шарнірних колін – 16 шт.

На платформі автомобіля є площадка для перевезення устєвої арматури, завантаження і розвантаження якої здійснюється поворотною стрілою блока маніфольда.

Усереднювальна ємність

Усереднювальна ємність призначена для покращення якості тампонажного розчину за рахунок додаткового його перемішування і більш повного його диспергування. Ефект застосування цих установок внаслідок відмінності їх конструкцій є різний. Достатній ефект застосування установки досягається при взаємозв’язку певних її параметрів (об’єму, кратності перемішування, величини подачі рідини, що закачується). Досвід показує, що застосування усереднювальних ємностей великих об’ємів неефективна, оскільки розчин перемішується в ній неякісно. Раціональним вважається об’єм усереднювальної ємності не більше 10 м³.

Усереднювальна ємність монтується на шасі автомобіля КРАЗ-257 або КРАЗ-250 і має такі блоки:

- ємність, розділену на дві частини з перемішувачами механічного типу, з рівнемірами поплавкового типу;

- маніфольд для обв'язування з цементувальними агрегатами і цементозмішувачами;

- пробовідбірники для взяття контрольних проб розчину, що виходить з частин ємкості.

Усереднювальна ємність має бути оснащена:

- легкокерованою запірною арматурою для узяття контрольних проб розчину, що виходить з частин ємкості в приймальні лінії цементувальних агрегатів;

- дренажними пристроями для зливу рідини при змиванні внутрішньої поверхні;

- відкидними перилами, сходами і майданчиками для обслуговування установки.

Для роботи в нічний час установка повинна мати дві поворотні фари зовнішнього освітлення і для освітлення внутрішньої поверхні ємкості в процесі її очищення.

Як заготовку для ємкостей установки рекомендовано використовувати мірні баки списаних цементувальних агрегатів, для подачі розчину - арматуру, встановлену на них, у тому числі донні клапани з важелями управління.

Ємкість повинна складатися з трьох мірних баків і має бути розділена на дві частини, одна з яких має об’єм 6 м³ (використовується без демонтажу агрегату ЦА-320М), а інша - 8-12 м³. Другу частину зварюють з двох мірних баків (з них видаляють перегородки і стінки, по яких вони стикуються) і встановлюють між мірним баком агрегату і кабіною автомобіля. З першого мірного бака видаляють лише перегородку. На верхній частині баків встановлюють металоконструкцію для монтажу мотор-редуктора з мішалками. У кожній з двох камер ємності встановлюють поплавковий рівнемір і по одному пробковому крану діаметром 25 мм для відбору проб і контролю густини розчину. Додатково до домкратів, що є на цементувальному агрегаті, встановлюють ще два в середній частині шасі, за кабіною шофера. Загальний вигляд усереднювальної установки представлено на рисунку 2.5.

1 – шасі автомобіля, 2 – друга частина, 3 – мотор-редуктор, 4 – перша частина (мірний бак), 5 – обв’язка, 6 – домкрати, 7 – триходовий кран,

8 – донні клапани, 9 – важелі управління

Рисунок 2.5 – Загальний вигляд усереднювальної ємності

Виконання роботи

1. Видати індивідуальне завдання (додаток А).

2. Запроектувати цементувальну техніку для цементування свердловини.

3. Дати характеристику цементувальної техніки.

4. Підготовити звіт з лабораторної роботи.

Контрольні запитання

1. Яку спеціальну техніку використовують для проведення цементувальних робіт?

2. Які є типи цементувальних агрегатів? Особливості застосування.

3. З яких основних вузлів складається цементувальний агрегат?

4. Які цементувальні агрегати можна застосовувати для приготування тампонажних розчинів?

5. Призначення цементозмішувальних машин.

6. Яким чином можна змінити густину тампонажного розчину під час його приготування?

7. Як проводять дозавантаження ЦЗМ?

8. Визначте. скільки матеріалу можна завантажити в ЦЗМ, якщо об’єм її бункера становить 14,5 м³, насипна маса матеріалу 1450 кг/м³, густина матеріалу 3100 кг/м³.

9. Які технологічні параметри можна контролювати за допомогою станції СКЦ2М-80?

10. Для чого призначений напірний колектор?

11. Чому недоцільно використовувати усереднювальні ємності великих об’ємів?