книги из ГПНТБ / Шацов Н.И. Разобщение пластов в нефтяных и газовых скважинах (конструкции, крепление и цементирование скважин)

Из ресивера сжатый воздух поступает через редуктор давле­ ния 2 на блок подготовки воздуха 4 через контрольные стакан­ чики 5 в линию питания пневмопередачи и линию питания пьезо-

Рис. 76, в. Дифманометр.

метрических рабочих трубок 10. На редукторе давления устано­ влен манометр 3. Контрольные стаканчики, заполняющиеся на­ половину керосином или антифризом, служат для регулирования и контроля подачи воздуха при помощи подкручивания гайки

203

на крышке каждого стаканчика, благодаря чему увеличивается или уменьшается проходное сечение воздушного клапана в ста­ канчике.

Расход воздуха через жидкость в стаканчиках должен быть в пределах трех-шести пузырьков в секунду. Расход воздуха регулируется только один раз за все время эксплуатации при­ бора.

Через среднюю и длинную рабочие трубки 10 перепад давле­ ния А Р = у А Н передается соответственно в верхнюю и нижнюю полости мембраны дифманометра 7. Под действием этого перепада давления мембрана 9 (рис. 76, в) перемещается вверх и резино­ вой пробкой 6, укрепленной на дне компенсационного сильфона 4, закрывает штуцер 7, сообщающийся с атмосферой. Давление

вэтом сильфоне возрастает, противодействуя усилию мембраны

итаким образом компенсируя перепад давления А Р на мембрану.

развиваемое компенсационным сильфоном под давлением находя­ щегося в нем воздуха, равно PFd$ — эффективная площадь сильфона), то давление в компенсационном сильфоне будет с боль­ шими колебаниями создавать равновесие, выражаемое следую­ щей зависимостью:

Самопишущий и указывающий манометры 9 измеряют давле­ ние Р. На шкалы манометров наносятся значения удельного веса по формуле

Р = Ку.

Для повышения точности измерения и регистрации дифмано­ метр имеет утопленный нуль. Минимальный измеряемый удель­ ный вес цементного раствора у = 1,7 г/см3.

Кроме того, дифманометр имеет два сильфона 3 и 10, располо­ женных в верхней и нижней полостях, благодаря которым устра­ няется необходимость в сальниковых уплотнениях. Через шту­ цер 5 воздух идет от блока подготовки воздуха в компенсацион­ ный сильфон 4, а через штуцер 8 давление Р передается на ука­ зывающий и самопишущий манометры.

Указывающий манометр устанавливается в кабине шофера. Поэтому при изменении удельного веса цементного раствора и

204

отклонении его от заданной величины шофер может сразу изме­ нить число оборотов шнека и получить цементный раствор необ­ ходимого удельного веса. Пружина 11 регулирует ход мембраны.

В 1958 г. КБАТ создал станцию контроля цементировочных работ (СКЦ-1), при помощи которой в процессе цементирования одновременно контролируют работу шести цементосмесительных машин и десяти цементировочных агрегатов.

Станция СКЦ-1 дает возможность автоматически измерять расход, удельный вес и давление цементного раствора. Измерение расхода цементного раствора базируется на работах ГрозНИИ по шнековому расходомеру.

Внутри комбинированной трубы на резиновых подшипниках вращается шнек. Скорость вращения шнека п пропорциональна расходу

Q = кп,

где Q — расход цементного раствора; к— коэффициент, опреде­ ляемый при тарировании прибора; п—число, оборотов вращения шнека.

П-образного магнита, на наружной части которого имеется об­ мотка. При вращении лопасти шнека проходят полюсы магнита, изменяя воздушный зазор, а следовательно, и магнитный поток. Изменение потока индуктирует в обмотке импульс напряжения

,/ «/Ф\

Эти импульсы подаются на вторичный прибор, представляю­ щий собой электронный частотомер.

Удельный вес цементного раствора, закачиваемого в сква­ жину, замеряют радиоактивным плотномером ПЖР-2. В основу замера положено явление поглощения прямого пучка гаммаизлучения при прохождении слоя жидкости. Степень поглощения пропорциональна плотности, т. е. удельному весу цементного рас­ твора.

Принцип действия радиоактивного плотномера ПЖР-2

. (рис. 77) состоит в следующем. Радиоактивное излучение от источ­ ника 1 проходит через стакан объекта измерений и слой жид­ кости 2, попадая в приемник радиоактивного излучения 3.

Вырабатываемый приемником электрический сигнал, функцио­ нально связанный с плотностью жидкости, формируется и усили­ вается блоком 4 и по кабелю передается на вход электронного преобразователя 5-, где сравнивается с сигналом, полученным от дополнительного устройства. Дополнительное устройство имеет

205

ходит через трубопровод, а проходит через эталонный погло­ титель.

Давление на цементировочной головке измеряется пружинно­ поршневым манометром, смонтированным на прицепе СКЦ-1. Вследствие того, что давление цементного раствора передается через разделитель в полость манометра, шток выталкивается на величину, пропорциональную давлению. Шток оттягивает тросик, намотанный на шкивок ротора сельсина датчика БД-404. Таким образом, угол поворота сельсина будет прямо пропорционален давлению.

Для контроля работы цементосмесительные машины оснащены барботажными плотномерами ПБ-1. На цементосмесительной ма­ шине устанавливается датчик, представляющий собой сильфон­ ный манометр с передачей на сельсин-датчик. Угол поворота сель- син-датчика прямо пропорционален измеряемому удельному весу цементного раствора.

Цементировочные агрегаты, работающие с СКЦ-1, оснащены датчиками работы насоса агрегата.

Датчик представляет собой прерыватель, вращающийся от вала насоса. Прерыватель шунтируется нагрузочным сопротивле­ нием. В лаборатории на панели смонтированы сигнальные лам­ почки. При работе агрегата ползун датчика будет вращаться, замыкая или размыкая контакт. Лампочки будут то гореть, то гаснуть. Частота миганий определяет число ходов насоса агре­ гата.

Станция контроля СКЦ-1 состоит из:

1)самоходной лаборатории, смонтированной на автомашине ГАЗ-63;

2)прицепа с трубопроводами;

3)узлов контроля работы цементосмесительных машин и цементировочных агрегатов.

Плавучая цементировочная установка. Для цементирования скважин, расположенных на индивидуаль­ ных морских основаниях, создана плавучая цементировочная

в грузовом трюме для подачи морской воды к цементировочным агрегатам, системы трубопроводов, гидравлических цементомешалок, гибких шлангов и пр.

Каждый цементировочный агрегат состоит из двух блоков, в состав которых входит следующее оборудование.

Первый блок: двигатель ЯАЗ-204 (мощность 110 л. с. при 2000 об/мин) соединен цепной муфтой напрямую с поршневым цементировочным насосом 5Т. Двигатель и насос установлены на общей сварной раме из швеллера № 20 и 24. У двигателя рас­ положен топливный бак емкостью 100 л.

207

Второй блок: двигатель ГАЗ-MM (мощность 50 л. с. при 2600 об/мин) соединен цепной муфтой напрямую с шестеренча­ тым водоподающим^насосом, выпускаемым заводом «Красный молот». Двигатель,^насос и мерный чан емкостью 3 м3 также смонтированы на общей сварной раме. К стенке мерного бака укреплен бензиновый бак емкостью 100 л. Цементировочный агрегат разделен на два отдельных блока для того, чтобы вес каждого блока не превышал 6—7 т. Этот вес определяется грузо­ подъемностью крана на вылете, необходимой для перемещения крайних (к корме) агрегатов.

Для крепления блоков к палубе предусмотрены специальные устройства.

Рис. 78. Схема плавучей Цементировочной установки для морских-скважин.

I — контейнеры о цементом; 2— гидравлическая цементомешалка; з — надпалубный помост для цемента; 4 — приемный цементный бачок; 5 — цементный насос для подачи морской воды; в — блок цементировочного насоса 5Т с двигателем ЯАЗ-204; 7 — блок водоподающего насоса; 8 — подача цементного раствора в скважину; 9 — подача морской воды на основание или прием глинистого раствора с основания.

Центробежные насосы производительностью 70 м3/час имеют напор 50 м вод. ст. и служат для подачи морской воды к цемен­ тировочным агрегатам на палубе. При необходимости вода может быть подана и на основание морской буровой при помощи гибкого' шланга.

Насосы приводятся в движение электродвигателями постоян­ ного тока ПН-100 и имеют мощность 15 кет при 1620 об/мин,’ электродвигатели получают энергию от дизельгенераторов, уста­ новленных в машинном отделении судна для обслуживания вспо­ могательных механизмов.

Насосы всегда находятся под заливом, так как расположены ниже ватерлинии.

Трубопровод от насоса в трюме выведен на палубу, где раз­ веден к местам установки блоков водоподающих насосов с мер­ ными, чанами. В эту же линию врезается трубопровод, по кото­ рому можно перекачивать к агрегатам глинистый раствор с буро­

208

вой. От цементировочных насосов идет постоянная линия высо­ кого давления к носовой оконечности судна, служащая для по­ дачи цементного раствора к устью скважины. Та часть трубопро­ вода, которая выходит за пределы судна, монтируется в виде гибкого резинового шланга высокого давления диаметром 4". Все остальные соединения между отдельными элементами трубопровода, насосов и мерных чанов выполнены гибкими шлангами для удобства быстрого соединения или разъеди­ нения.

Бачки, предназначенные под цементный раствор, цементо­ смесительные воронки, арматура и прочее оборудование — обыч­ ные, но с приспособлениями для крепления их к палубе судна.

Подача цементного раствора и в последующем воды или гли­ нистого раствора к морской буровой осуществляется по гибкому шлангу высокого давления.

Гибкие шланги, идущие от судна к буровой, поддерживаются краном, развернутым в сторону носа судна, чем обеспечивается прокладка шлангов на буровую при достаточном (безопасном) расстоянии судна от основания буровой.

Необходимое для каждого цементирования количество цемента укладывают в мешках на специальные площадки.

Каждая площадка может выдержать до 7 т цемента в мет­ ках.

Площадки с цементом хранятся в трюме, куда их грузят кра­ ном.

В кормовой части судна устанавливается электродвигатель, предназначенный для обслуживания кормовых якорей, а также для швартовых операций. Такое расположение оборудования обеспечивает максимально возможную маневренность судну и дает возможность подходить к основанию морской скважины не только лагом (бортом), но и носовой частью и с этого положения цементировать скважины.

Механизацию процесса цементирования скважин необходимо проводить в двух направлениях [53, стр. 72].

1. Максимально механизировать погрузочно-разгрузочные операции и просеивание цемента на существующих складах амбар­ ного типа при доставке цемента в бумажной таре. Склады должны быть оборудованы простейшими стандартными механизмами, шне­ ками и элеваторами.

Предусматривается бестарная перевозка цемента со складов на буровую в автоцементовозах или в цементосмесительных маши­ нах 2СМН-20, СМН-10 и СМН-20П.

2. Необходимо комплексно механизировать цементировочные работы при бестарной перевозке цемента по железной дороге и

ного раствора и глинистого раствора (или другой жидкости) для продавки цементного раствора; для разведочных районов этот подсчет расчленяется на определение потребного количества су­ хой глины и воды для глинистого раствора;

2) продолжительности цементирования; как правило, цемен­ тирование должно быть организовано таким образом, чтобы время, прошедшее с момента приготовления цементного раствора до продавливания его в затрубном пространстве, не превышало

1часа;

3)давления в насосе в последний момент цементирования;

4)мощности насосов, участвующих в цементировании;

5)количества цементосмесительных машин и цементировоч­ ных агрегатов.

Расчет одноступенчатого цементирования [78]

I.Необходимое количество цементного раствора

1.Необходимое количество цементного раствора определяют по формуле

7ц = 0,785 (a D* -d2i')H1 + 0,785d^hi (л»), (XIII. 1)

наличие расширений и каверн (определяется по кавернограммам).

2. Потребное количество сухого цемента q в тоннах для при­ готовления 1 ж3 цементного раствора

3.Необходимый объем воды на 1 м3 цементного раствора

4. Вес сухого цемента в тоннах, необходимого для приготовле­ ния 1 м3 цементного раствора, определяют следующим путем.

Так как объем цемента и воды составляет 1 м3 цементного

6.Необходимое весовое количество сухого цемента

212