Комплекс оборудования для цементирования скважин

Заявляемая полезная модель относится к области нефтегазодобычи и может быть использована при строительстве скважин различного назначения, приготовлении и нагнетании разнообразных растворов. Комплекс оборудования для цементирования скважин включает передвижные насосные установки, оборудование для транспортирования на скважину сухих порошкообразных материалов, оборудование для приготовления и нагревания различных жидкостей затворения, оснащенное автономной системой контроля за процессами приготовления и нагревания, оборудование для приготовления, гомогенизации, механической и гидродинамической активации растворов, осреднительную емкость, оснащенную вертикальными гидроприводными перемешивателями с регулируемой частотой и направлением вращения, систему управления процессом цементирования, быстроразборную трубопроводную обвязку с запорно-регулирующей арматурой. Оборудование для транспортирования на скважину сухих порошкообразных материалов включает цементовозы-вездеходы высокой грузоподъемности и, обеспечивающие транспортирование сухих порошкообразных материалов, оперативную разгрузку серийных бункеров и задувание сухих порошкообразных материалов в различные бункера. Оборудование для приготовления и нагревания жидкостей затворения включает герметичный бункер большого объема для сухой порошкообразной соли NaCl либо СаСl ₂, оснащенный герметичными люками для загрузки сухих порошкообразных материалов, смотровыми окнами по обе стороны бункера, двумя горизонтальными шнеками с автономными гидродвигателями для подачи сухих порошкообразных материалов к воронкам гидравлическим; две воронки гидравлические, стационарно смонтированные по обе стороны герметичного бункера; два водяных фильтра с напорными трубопроводами, стационарно смонтированных по обе стороны осреднительной емкости, два напорных трубопровода, стационарно смонтированных по сторонам осреднительной емкости для нагнетания смеси соли с водой от воронок гидравлических в осреднительную емкость; осреднительную емкость большого объема с уклоном днища от кабины автомобиля-вездехода не менее 3°; теплообменник, стационарно смонтированный внутри осреднительной емкости; комплексный прибор для измерения плотности, уровня (объема) и температуры жидкости затворения внутри осреднительной емкости и световое информационное табло для отображения измеряемых параметров; буферную емкость с двумя шиберными заслонками и быстроразьемными соединениями, связанную с осреднительной емкостью двумя патрубками большого диаметра; рециркуляционный насос с приводом от гидродвигателя; гидростанцию; раздаточный коллектор. При этом автономная система контроля за процессами приготовления и нагревания жидкостей затворения, включающая измерительные устройства, коммутирующую, регистрирующую и отображающую

аппаратуру, световое информационное табло, полностью размещается на оборудовании для приготовления и нагревания жидкостей затворения. Оборудование для приготовления, гомогенизации, механической и гидродинамической активации растворов содержит герметичный бункер большого объема для сухих порошкообразных материалов, оснащенный сборным коллектором для задувания сухих порошкообразных материалов с четырьмя отводами и обратными клапанами, герметичными люками для загрузки сухих порошкообразных материалов, смотровыми окнами по обе стороны бункера, выводами отфильтрованного воздуха в атмосферу, вводами воздуха с пылью сухих порошкообразных материалов в воронки гидравлические, двумя горизонтальными шнеками с автономными гидродвигателями и двумя измерителями частоты вращения шнеков при подаче сухих порошкообразных материалов к воронкам гидравлическим; световое информационное табло для отображения частот вращения шнеков, суммарного расхода порошкообразных материалов, расхода нагнетаемой в воронки гидравлические жидкости затворения и водотвердого отношения; две воронки гидравлические, стационарно смонтированные по обе стороны герметичного бункера; два напорных трубопровода, стационарно смонтированные по сторонам осреднительной емкости, для нагнетания смеси порошкообразных материалов с водой и воздухом от воронок гидравлических в осреднительную емкость; осреднительную емкость большого объема с уклоном днища от кабины автомобиля-вездехода не менее 3°; три вертикальных гидроприводных перемешивателя и регулируемой частотой и направлением вращения; комплексный прибор для измерения плотности, уровня (объема) и температуры приготавливаемых растворов внутри осреднительной емкости; буферную емкость с двумя шиберными заслонками и быстроразъемными соединениями, связанную с осреднительной емкостью двумя патрубками большого диаметра; рециркуляционный насос с приводом от гидродвигателя; гидростанцию; контур промывки осреднительной емкости от приготавливаемых растворов; гидравлические аутригеры. Система контроля и управления процессом цементирования, включающая измерительные устройства, на выходе из скважины в том числе, коммутирующую аппаратуру, световые информационные табло, размещенные на оборудовании комплекса, а также кабельные линии связи, средства сбора, обработки, документирования и отображения измерительной информации, монтируется в специальном автомобиле-вездеходе и образует станцию контроля и управления процессом цементирования компьютеризированную. 1 илл. 3 п.п.ф.

Заявляемая полезная модель относится к области нефтегазодобычи и может быть использована при строительстве скважин различного назначения, приготовлении и нагнетании разнообразных растворов.

Цементирование скважин относится к наиболее ответственной операции при строительстве нефтяных и газовых скважин и одновременно решает несколько технологических задач:

- обеспечения длительной изоляции продуктивных нефтегазонасыщенных пластов от прорыва верхних либо нижних вод;

- предотвращения возможности движения любой жидкости или газа из одного пласта в другой через заколонное пространство скважин (межпластовых перетоков);

- обеспечения плотного сцепления тампонажных камней как со стенками скважин, так и с обсадными колоннами;

- исключения заколонных и межколонных нефтегазоводопроявлений;

- изолирования пройденных при бурении маломощных продуктивных пластов с целью

- временной их консервации;

- предохранения колонн обсадных труб от смятия их внешним давлением и от коррозии и др.

Эффективность и качество операций цементирования скважин зависит от многих факторов:

- качества подготовки стволов скважин к процессу цементирования - удаления глинистой корки со стенок скважин и глинистой пленки с поверхности обсадных труб;

- качества жидкостей затворения - пресной, соленой воды с различными плотностями, разбавленных минерализованных вод, морской и т.д.;

- качества компонентных составов используемых буферных и тампонажных материалов;

- совершенства технологии приготовления буферных и тампонажных растворов в соответствии с технологическим регламентом, разрабатываемым для конкретных горно-геологических условий скважины;

- соблюдения режимов нагнетания растворов в обсадные колонны и продавки их в заколонные пространства скважин с контролем основных параметров этих процессов и др.

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение эффективности и качества проведения процессов первичного цементирования скважин за счет совершенствования технологии приготовления высококачественных буферных и тампонажных растворов и обеспечения рациональных режимов нагнетания и продавки растворов в скважины с контролем в реальном времени всех основных параметров вышеназванных процессов согласно технологическим регламентам для конкретных горно-геологических условий.

В применяемых ныне технологиях цементирования скважин базовым параметром, который контролируется и поддерживается в реальном времени, является плотность растворов, однако текущий контроль плотности, определяемой водотвердым соотношением, вовсе не гарантирует получения высококачественных буферных и тампонажных растворов.

Традиционно в РФ и за рубежом технология приготовления буферных и тампонажных растворов заключается в смешении жидкости затворения и порошкообразных буферных и тампонажных материалов в вакуумных смесительных устройствах, которые фактически приготавливают седиментационно-неустойчивые суспензии, в то время как при совершенной технологии необходимо готовить гомогенизированные седиментационно-устойчивые растворы, обеспечив при этом максимально возможную гидратацию порошкообразных материалов.

В общем виде процесс цементирования укрупнено можно разбить на следующие этапы (которые могут совмещаться во времени):

- подготовка скважины к цементированию (как правило, выполняется силами буровой бригады) с целью качественной промывки заколонного пространства от выбуренной породы;

- подготовка компонентов растворов-жидкости затворения, буферного и тампонажных материалов;

- приготовление буферного и тампонажных растворов;

- нагнетание в скважину буферного раствора с целью вытеснения из заколонного пространства бурового раствора, очистки стенок скважины и поверхности обсадных труб, соответственно, от глинистой корки и пленки, а также для очистки каверн;

- последовательное нагнетание в скважину тампонажных растворов (облегченного - 80÷85% от общего объема и нормальной плотности - 15÷20% от общего объема);

- нагнетание в скважину продавочной жидкости (через разделительную продавочную резино-металлическую пробку) до посадки пробки на упорное кольцо.

Для нагнетаемых в скважину буферного и тампонажных растворов регламентируются следующие технологические параметры:

- плотность растворов и их водотвердые соотношения (В/Т):

- растекаемость растворов по конусу АзНИИ;

- минимально допустимое время начала загустевания тампонажных растворов при заданных температуре и давлении;

- сроки схватывания тампонажных растворов при заданных температуре и давлении;

- объемное расширение тампонажных камней за одни либо двое суток водного твердения при заданной температуре;

- прочность тампонажных камней на растяжение при изгибе за одни либо двое суток водного твердения при заданной температуре.

Соблюдение всех перечисленных выше регламентируемых параметров невозможно без специальной подготовки жидкости затворения и организации эффективного процесса приготовления высококачественных буферного и тампонажных растворов с обязательным контролем параметров и режимов.

Комплексное решение перечисленных ранее технологических задач требует создания специализированного многофункционального комплекса оборудования (см.,

«Новые насосные установки для цементирования нефтяных и газовых скважин». Каталог М: АОЗТ «Нефтемаш» 1997 г., 3 с).

За прототип заявляемого технического решения может быть принят патент РФ на изобретение №2225499 MKU 7 Е 21 В 33/13, выдан 10.03.2004 г., опубл. Бюл. №7 «Комплекс цементирования скважин «Костромич», авт. Халилов М.М.

В состав этого комплекса входят передвижные одно- и двухнасосная установки, оборудование для транспортирования на скважину сухих порошкообразных материалов-серийные бункера, переносная воронка гидравлическая для приготовления растворов, осреднительная емкость, оснащенная двумя тихоходными горизонтальными перемешивателями и рециркуляционным насосом, трубопроводная обвязка с запорно-регулирующей аппаратурой, система контроля и управления процессом цементирования.

Основным недостатком прототипа является то, что он не решает комплексно технологические задачи, необходимые для качественного проведения процесса первичного цементирования и, в частности, не обеспечивает приготовление и нагревание применяемой жидкости затворения в соответствии с требованиями регламента и текущий контроль за процессами приготовления и нагревания, что существенно ухудшает качество приготавливаемых буферного и тампонажных растворов. Используемые в составе известного комплекса цементирования переносная гидравлическая воронка и осреднительная емкость, оснащенная двумя тихоходными горизонтальными перемешивателями и рециркуляционным насосом, не обеспечивают в совокупности высокоэффективную гомогенизацию и мощную механическую и гидродинамическую активацию приготавливаемых буферного и тампонажных растворов.

В связи с изложенным, основной технической задачей заявляемой полезной модели является устранение указанных выше недостатков прототипа и создание такого комплекса оборудования для цементирования скважин, который позволял бы комплексно решать технологические задачи, необходимые для качественного выполнения процесса первичного цементирования и, в частности, обеспечивал бы приготовление и нагревание различных жидкостей затворения в соответствии с требованиями регламентов, осуществлял бы текущий контроль за процессами приготовления и нагревания, повышая тем самым качество приготавливаемых буферного и тампонажных растворов, производил бы высокоэффективную гомогенизацию и мощную механическую и гидродинамическую активацию приготавливаемых растворов.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что заявляемый комплекс оборудования для цементирования скважин включает передвижные насосные установки, оборудование для транспортирования на скважину сухих порошкообразных материалов-цементовозы, оборудование для приготовления и нагревания различных жидкостей затворения, оснащенное автономной системой контроля за процессами приготовления и нагревания, оборудование для приготовления, гомогенизации, механической и гидродинамической активации растворов, осреднительную емкость, оснащенную тремя вертикальными гидроприводными перемешивателями с регулируемой частотой и направлением вращения, систему управления процессом цементирования, быстроразборную трубопроводную обвязку с запорно-регулирующей арматурой.

Отличительной особенностью передвижных насосных установок является наличие высокопроизводительного пятиплунжерного насоса с компактным и мощным палубным приводом; утепленной кабины машиниста; емкости большого объема на линии всасывания пятиплунжерного насоса; поделенного пополам бака большого объема, оснащенного измерительными устройствами плотности, уровня (объема) и температуры, донными клапанами с гидроприводом, управляемыми из утепленной кабины машиниста и световым информационным табло, размещенным в утепленной

кабине машиниста; раздаточного коллектора; автономного перекачивающего центробежного насоса с гидродвигателем; нагнетательного трубопровода с элементом клапанной коробки, вход которой, через обратный клапан, связан с нагнетательными трубопроводами других насосных установок и с измерительным конструктивом, оснащенным измерительными устройствами плотности, расхода (объема), давления и температуры нагнетаемых растворов; светового информационного табло в утепленной кабине машиниста для отображения параметров растворов нагнетаемых через измерительный конструктив, а также приготавливаемых внутри осреднительной емкости, запорно-регулирующей арматуры.

Отличительной особенностью оборудования для доставки на скважину сухих порошкообразных материалов является использование цементовозов-вездеходов высокой грузоподъемности, обеспечивающих транспортирование сухих порошкообразных материалов, оперативную разгрузку серийных бункеров, дооснащенных специальными патрубками с резьбовыми окончаниями, а также задувание сухих порошкообразных материалов в различные бункера.

Характерной особенностью оборудования для приготовления и нагревания жидкостей затворения является наличие герметичного бункера большого объема для сухой порошкообразной соли NaCl либо СаСl₂, размещенного на автомобиле-вездеходе большой грузоподъемности и оснащенного герметичными люками для загрузки сухих порошкообразных материалов, смотровыми окнами по обе стороны бункера, двумя горизонтальными шнеками с автономными гидродвигателями для подачи сухих порошкообразных материалов к воронкам гидравлическим; двух воронок гидравлических, стационарно смонтированных по обе стороны герметичного бункера; двух водяных фильтров с напорными трубопроводами, стационарно смонтированных по обе стороны осреднительной емкости, двух напорных трубопроводов, стационарно смонтированных но сторонам осреднительной емкости для нагнетания смеси соли с водой от воронок гидравлических в осреднительную емкость; осреднительной емкости большою объема с уклоном днища от кабины автомобиля-вездехода не менее 3°; теплообменника, стационарно смонтированного внутри осреднительной емкости; комплексного прибора для измерения плотности, уровня (объема) и температуры жидкости затворения внутри осреднительной емкости и светового информационного табло для отображения измеряемых параметров; буферной емкости с двумя шиберными заслонками и быстроразъемными соединениями, связанной с осреднительной емкостью двумя патрубками большого диаметра; рециркуляционного насоса с приводом от гидродвигателя; гидростанции; раздаточного коллектора. При этом автономная система контроля за процессами приготовления и нагревания жидкостей затворения, включающая измерительные устройства, коммутирующую, регистрирующую и отображающую аппаратуру, световое информационное табло, полностью размещается на оборудовании для, приготовления и нагревания жидкостей затворения.

Характерной особенностью оборудования для приготовления растворов является наличие герметичного бункера большого объема для сухих порошкообразных материалов (глинопорошка, буферного и тампонажных материалов), размещенного на автомобиле-вездеходе большой грузоподъемности и оснащенного сборным коллектором для задуваемых сухих порошкообразных материалов с четырьмя отводами и обратными клапанами, герметичными люками для загрузки сухих порошкообразных материалов, смотровыми окнами по обе стороны бункера, выводами отфильтрованного воздуха в атмосферу, вводами воздуха с пылью сухих порошкообразных материалов в воронки гидравлические, двумя горизонтальными шнеками с автономными гидродвигателями и двумя измерителями частоты вращения шнеков при подаче сухих порошкообразных материалов к воронкам гидравлическим; светового информационного табло в кабине автомобиля-вездехода для отображения частот вращения шнеков, суммарного расхода порошкообразных материалов, расхода нагнетаемой в гидравлические воронки жидкости затворения и водотвердого отношения; двух воронок гидравлических,

стационарно смонтированных по обе стороны герметичного бункера; двух напорных трубопроводов, стационарно смонтированных но сторонам осреднительной емкости для нагнетания смеси порошкообразных материалов с водой и воздухом от гидравлических воронок в осреднительную емкость; осреднительной емкости большого объема с уклоном днища от кабины автомобиля-вездехода не менее 3°; трех вертикальных гидропроводных перемешивателей с регулируемой частотой и направлением вращения; комплексного прибора для измерения плотности, уровня (объема) и температуры приготавливаемых растворов внутри осреднительной емкости; буферной емкости с двумя шиберными заслонками и быстроразъемными соединениями, связанной с осреднительной емкостью двумя патрубками большого диаметра; рециркуляционного насоса с приводом от гидродвигателя; гидростанции; контура промывки осреднительной емкости от приготавливаемых растворов; гидравлических аутригеров.

Отличительной особенностью осреднительной емкости, размещаемой на автомобиле-вездеходе большой грузоподъемности, является наличие трех вертикальных гидроприводных перемешивателей с регулируемой частотой и направлением вращения; комплексного прибора для измерения плотности, уровня (объема) и температуры приготавливаемых и накапливаемых растворов внутри осреднительной емкости; буферной емкости с двумя шиберными заслонками и быстроразъемными соединениями, связанной с осреднительной емкостью двумя патрубками большого диаметра; рециркуляционного насоса с приводом от гидродвигателя; гидростанции; контура промывки осреднительной емкости от приготавливаемых растворов; гидравлических аутригеров.

Система контроля и управления процессом цементирования, включающая измерительные устройства, на выходе из скважины в том числе, коммутирующую аппаратуру, световые информационные табло, размещенные на технологическом оборудовании комплекса, а также кабельные линии связи и средства сбора, обработки, документирования и отображения измерительной информации, монтируется в специальном автомобиле-вездеходе и образует компьютеризированную станцию контроля и управления процессом цементирования.

Возможность практического осуществления заявляемой полезной модели доказывается успешным использованием в отечественной и зарубежной практике цементирования скважин отдельных видов цементировочного оборудования и комплексов для цементирования скважин.

Отличительные признаки, отраженные в формуле полезной модели, могут быть реализованы с помощью средств, используемых в различных областях техники. Они необходимы и достаточны для осуществления заявляемой полезной модели, т.к. обеспечивают решение поставленной выше технической задачи. В дальнейшем, заявляемая полезная модель поясняется примером ее выполнения, схематически изображенном на прилагаемой схеме размещения оборудования комплекса, на которой представлен состав оборудования и которой поясняется принцип работы заявляемого комплекса.

Комплекс (см. чертеж) включает цементовозы-вездеходы 1-4 грузоподъемностью М20 т, установки приготовления жидкости затворения 5, 6, 7, насосные установки 8, 9, 10, установку приготовления раствора 11, осреднительную установку 12, компьютеризированную станцию контроля и управления процессом цементирования 13. Каждая установка приготовления жидкости затворения 5-7 включает бункер 14 объемом V=8,5 м³ с герметичными люками 15, осреднительную емкость 16 объемом V>18 м³, буферную емкость 17, гидроворонки 18, водяные фильтры 19, рециркуляционный насос 20 и раздаточный коллектор 21. Каждая насосная установка 8-10 включает утепленную кабину машиниста 22, палубный дизель 23, пятиплунжерный насос 24, емкость на линии всасывания 24а, клапанную коробку 25, измерительный конструктив 26, левый и правый отсеки бака 27, раздаточный коллектор 28 и перекачивающий насос 29. Осреднительная установка включает осреднительную емкость 30 (V24 м³), буферную емкость 31 и

рециркуляционный насос 32. Установка приготовления раствора 11 включает герметичный бункер 33 объемом V=8,5 м ³ с герметичными люками 34, сборный коллектор 35, гидроворонки 36, осреднительную емкость 37 (V18 м³), буферную емкость 38 и рециркуляционный насос 39.

Компьютеризированная станция 13, включающая кабельные линии связи и средства сбора, документирования и отображения измерительной информации монтируется в специальном автомобиле-вездеходе 40. В систему контроля и управления процессом цементирования входят измерительные устройства на выходе из скважины 41, коммутирующая аппаратура, световые информационные табло, размещенные на технологическом оборудовании комплекса (на чертеже не показаны).

Работа комплекса оборудования для цементирования скважин осуществляется следующим образом.

Предварительно (до начала цементирования) готовится требуемый для приготовления буферного и тампонажных растворов и промывки всего оборудования объем соответствующей жидкости затворения. Указанный выше объем приготавливается с использованием одной либо нескольких установок приготовления жидкости затворения 5, 6, 7 и одной насосной установки 8, 9 или 10.

При этом возможны следующие варианты приготовления жидкостей затворения:

- пресная или морская вода тангенциально нагнетается насосной установкой 8, 9, 10 в водяной фильтр 19 и по напорному трубопроводу направляется в осреднительную емкость 16, где, при необходимости, нагревается с помощью теплообменника до необходимой температуры. Для выравнивания температуры жидкости затворения по всему объему осреднительной емкости 16 используется рециркуляционный насос 20 с приводом от гидродвигателя.

Комплексный прибор измеряет плотность, уровень (объем) и температуру рециркулируемой жидкости в осреднительной емкости 16, а результаты измерения отображаются на световом информационном табло, размещенном на оборудовании 5, 6, 7.

- сильно минерализованная пластовая вода нагнетается насосной установкой 8, 9, 10 в один из водяных фильтров 19 и по напорному трубопроводу подается в осреднительную емкость 16. Затем в водяной фильтр 19 насосной установкой 8, 9, 10 нагнетается пресная вода, которая также по напорному трубопроводу направляется в осреднительную емкость 16 установки 5, 6, 7.

Смесь вод в результате рециркуляции осредняется в осреднительной емкости 16, а, при необходимости, нагревается, с использованием теплообменника, до требуемой температуры.

Комплексный прибор измеряет плотность, уровень (объем) и температуру разбавленной минерализованной воды в осреднительной емкости 16, а результаты измерения отображаются на световом информационном табло, размещенном на оборудовании 5, 6, 7.

- тонкомолотая соль NаСI, либо СаСI₂ через герметичные люки 15 засыпается в герметичный бункер 14. Смотровые окна по обе стороны герметичного бункера 14 позволяют визуально контролировать уровень (объем) соли внутри последнего.

В герметичном бункере 14 соль доставляется на буровую.

Пресная вода тангенциально нагнетается насосной установкой 8, 9, 10 в водяной фильтр 19 и по напорному трубопроводу заполняет осреднительную емкость 16 и одновременно буферную емкость 17 установки 5, 6, 7.

Буферная емкость 17, посредством шиберной заслонки, быстроразъемного соединения и шланга большого диаметра соединяется с емкостью на линии всасывания 24а насосной установки 8, 9, 10, либо рециркуляционный насос 20, через свой раздаточный коллектор 21, раздаточный коллектор 28 и напорный трубопровод нагнетает пресную воду в отсеки бака 27 насосной установки 8, 9, 10.

Пятиплунжерный насос 24 установок насосных 8, 9, 10 забирает пресную воду из емкости на линии всасывания 24а либо из отсеков бака 27 и подает ее под высоким давлением на входы двух воронок гидравлических 18, стационарно смонтированных по обе стороны бункера 14.

Два горизонтальных шнека (не показаны) с автономными гидродвигателями подают тонкомолотую соль NaCI, либо СаСI₂ в две гидравлические воронки 18.

Смесь соли с водой нагнетается в осреднительную емкость 16 установки 5, 6, 7 по двум напорным трубопроводам, размещенным по обе стороны осреднительной емкости 16, и, при необходимости, нагревается, с использованием теплообменника, до требуемой температуры.

Комплексный прибор измеряет плотность, уровень (объем) и температуру смеси в осреднительной емкости 16, а результаты измерения отображаются на световом информационном табло, размещенном на оборудовании установок 5, 6, 7.

В процессе рециркуляции смеси пресной воды и соли по одному из вышеописанных контуров пресная вода засолоняется до требуемой регламентом плотности и нагревается до необходимой температуры.

Нагревание используемой жидкости затворения до необходимой температуры в любое время года является важным фактором улучшения технологических свойств растворов и физико-механических свойств образующегося тампонажного камня и особенно целесообразно при цементировании скважин, с низкими и нормальными статическими забойными температурами.

Весьма теплоемкие буферный и тампонажный растворы долго остывают в цементируемой низкотемпературной скважине, а поэтому несколько сокращаются сроки загустевания и схватывания указанных растворов и существенно повышается ранняя прочность образующегося тампонажного камня.

При использовании нескольких установок 5, 6, 7 для приготовления требуемого объема соответствующей жидкости затворения, они размещаются таким образом, чтобы их буферные емкости 17 посредством шиберных заслонок, быстроразъемных соединений и шлангов большого диаметра сообщались между собой, образуя сообщающиеся сосуды. Кроме того, рециркуляционные насосы 20 каждой установки 5, 6, 7 через раздаточные коллекторы 21 и напорные трубопроводы связываются с раздаточными коллекторами 28 и соответственно баками 27 насосной установки 8, 9, 10 для заполнения отсеков 27 приготовленной жидкостью затворения, и с напорными трубопроводами контуров промывки осреднительных емкостей от приготавливаемых растворов.

До приготовления растворов (буферного, тампонажных и др.) первая (8) насосная установка размещается так. чтобы ее емкость на линии всасывания 24а посредством шиберной заслонки, быстроразъемного соединения и шланга большого диаметра соединялась с буферной емкостью 17 установки приготовления жидкости 5, 6, 7.

Герметичный бункер 33 установки приготовления раствора 11 на базе заполняется сухим порошкообразным буферным материалом через герметичные загрузочные люки 34 либо путем задувания цементовозом 1-4. Задувание осуществляется, через один из четырех отводов с обратным клапаном, связанным со сборным коллектором 35. Смотровые окна по обе стороны герметичного бункера 33 позволяют визуально контролировать уровень заполнения и последующей разгрузки буферного материала.

Выводы отфильтрованного воздуха па крыше герметичного бункера 33 (не показаны) позволяют в реальном времени частично отводить воздух в атмосферу.

Некоторая часть воздуха с пылью задуваемого буферного материала вводится по трубопроводам (не показаны) в две гидравлические воронки 36, стационарно смонтированные по обе стороны бункера 33.

Два горизонтальных шнека (не показаны) с автономными гидродвигателями подают порошкообразный буферный материал в две воронки гидравлические 36; сюда

же пятиплунжерным насосом 24 через клапанную коробку 25 и измерительный конструктив 26 нагнетается готовая к применению жидкость затворения под высоким давлением.

Смесь порошкообразного буферного материала, жидкости затворения и воздуха с пылью (суспензия) но двум трубопроводам, размещенным по обе стороны осреднительной емкости 37, нагнетается в осреднительную емкость 37 установки.

Осреднительная емкость 37, имеющая уклон днища от кабины автомобиля-вездехода не менее 3° и три вертикальных гидроприводных перемешивателя (не показаны) с регулируемой частотой и направлением вращения, связана двумя патрубками большого диаметра с буферной емкостью 38, снабженной двумя шиберными заслонками и двумя быстроразъемными соединениями.

Суспензия заполняет буферную емкость 38, а из нее забирается рециркуляционным насосом 39 с приводом от гидродвигателя и нагнетается в осреднительную емкость 37 установки 11.

Достаточно продолжительное и весьма интенсивное перемешивание суспензии в осреднительной емкости 37 с одновременным наращиванием ее объема позволяет получить высококачественный буферный раствор, удовлетворяющий требованиям регламента.

Комплексный прибор измеряет плотность, уровень (объем) и температуру буферного раствора в осреднительной емкости 37, а результаты измерения отображаются на световом информационном табло, размещенном в утепленной кабине машиниста насосной установки 8.

Приготовленный высококачественный буферный раствор, удовлетворяющий требованиям регламента, нагнетается в обсадную колонну цементируемой скважины 41.

С указанной целью буферная емкость 38 связана с емкостью на линии всасывания 24а второй (9) насосной установки посредством шиберных заслонок и быстроразъемных соединений шлангом большого диаметра.

Под действием гидростатического давления в осреднительной емкости 37 приготовленный буферный раствор из буферной емкости 38 перетекает в емкость на линии всасывания 24а насосной установки 9, и пятиплунжерным насосом 24 последней нагнетается в обсадную колонну цементируемой скважины, через клапанную коробку 25 и измерительный конструктив 26.

По окончании, нагнетания в обсадную колонну всего необходимого объема буферного раствора использованное оборудование и напорные линии высокого давления промываются водой.

Для этого два горизонтальных шнека установки 11 отключаются, а пятиплунжерный насос 24 насосной установки 8 осуществляет нагнетание жидкости затворения в две воронки гидравлические 36 под высоким давлением.

Смесь жидкости затворения, остатков буферного раствора и воздуха по двум трубопроводам, размещенным по обе стороны осреднительной емкости 37, нагнетается в осреднительную емкость 37 установки 11.

Далее вертикальные гидроприводные перемешиватели и рециркуляционный насос 39 промывают осреднительную 37 и буферную 38 емкости установки 11, промываются также емкость линии всасывания 24а пятиплунжерного насоса 24, пятиплунжерный насос 24, элемент клапанной коробки 25, измерительный конструктив 26 и напорные линии высокого давления отработавшей насосной установки 9.

Промытые линии высокого давления вновь подсоединяются к цементировочной головке и подвергаются опрессовке.

Аналогичным образом осуществляется приготовление высококачественных тампонажных растворов.

Герметичный бункер установки 11 заполняется порошкообразным тампонажным материалом путем задувания цементовозами 1-4. Задувание осуществляется последовательно четырьмя цементовозами через четыре отвода с обратными

клапанами, связанными со сборным коллектором 35 бункера 33. Смотровые окна по обе стороны герметичного бункера 33 позволяют визуально контролировать уровень заполнения и последующей разгрузки тампонажного материала.

Освободившиеся от порошкообразного тампонажного материала цементовозы разгружают серийные бункера высасыванием, а затем вновь подключаются для задувания тампонажного материала в бункер 33 установки 11.

Выводы отфильтрованного воздуха на крыше герметичного бункера 33 позволяют в реальном времени частично отводить воздух в атмосферу.

Некоторая часть воздуха с пылью задуваемого тампонажного материала вводится по трубопроводам в две воронки гидравлические 36, стационарно смонтированные по обе стороны бункера 33.

Два горизонтальных шнека (не показаны) с автономными гидродвигателями подают порошкообразный тампонажный материал в две воронки гидравлические 36, сюда же пятиплунжерным насосом 24 насосной установки 8 нагнетается приготовленная ранее жидкость затворения под высоким давлением.

Смесь порошкообразного тампонажного материала, жидкости затворения и воздуха с пылью (суспензия) по двум трубопроводам, расположенным по обе стороны осреднительной емкости 37, нагнетается в осреднительную емкость 37 установки 11.

Суспензия заполняет буферную емкость 38, а из нее забирается рециркуляционным насосом 39 с приводом от гидродвигателя и нагнетается в осреднительную емкость 37 установки 11.

Продолжительное и весьма интенсивное перемешивание суспензии в осреднительной емкости 37 с одновременным наращиванием ее объема обеспечивает получение высококачественного тампонажного раствора, удовлетворяющего требованиям регламента.

Комплексный прибор измеряет плотность, уровень (объем) и температуру тампонажного раствора в осреднительной емкости 37, а результаты измерения отображаются на световых информационных табло, размещенных в утепленных кабинах машинистов 22 насосных установок 8 и 9.

Приготовленный высококачественный тампонажный раствор перекачивается из установки 11 в установку осреднительную 12.

С указанной целью буферная емкость 38 связана с перекачивающим центробежным насосом 29 насосной установки 9 посредством шиберной заслонки, быстроразъемного соединения и шланга большого диаметра.

Под действием гидростатического давления в осреднительной емкости 37 приготовленный тампонажный раствор из буферной емкости 38 подается на вход перекачивающего центробежного насоса 29 насосной установки 9.

Последний, посредством шланга высокого давления и напорного трубопровода со стороны кабины установки осреднительной 12 нагнетает тампонажный раствор в осреднительную емкость 30.

По мере заполнения осреднительной емкости 30 приготовленным тампонажным раствором включаются в работу три вертикальных гидроприводных перемешивателя (не показаны). Перемешиваемый раствор из осреднительной емкости 30 по двум патрубкам большого диаметра заполняет буферную емкость 31.

Включается в работу рециркуляционный насос 32 с приводом от гидродвигателя, который нагнетает тампонажный раствор в осреднительную емкость 30 установки осреднительной 12.

Дополнительное весьма интенсивное перемешивание тампонажного раствора в установке осреднительной 12 с одновременным наращиванием объема последнего способствует существенному улучшению технологических свойств раствора и повышению физико-механических свойств образующегося камня особенно на ранних стадиях его твердения.

Комплексный прибор измеряет плотность, уровень (объем) и температуру тампонажного раствора в осреднительной емкости 30, а результаты измерения отображаются на световом информационном табло, размещенном в утепленной кабине 22 машиниста третьей (10) насосной установки.

После набора большого объема высококачественного тампонажного раствора в осреднительных емкостях 37 и 30 начинается нагнетание его в скважину.

С этой целью буферная емкость 31 связана, посредством шиберной заслонки, быстроразъемных соединений и шланга большого диаметра с емкостью на линии всасывания 24а пятиплунжерного насоса 24 насосной установки 10. Под действием гидростатического давления в осреднительной емкости 30 тампонажный раствор перетекает в емкость на линии всасывания 24а пятиплунжерного насоса 24 насосной установки 10.

Пятиплунжерный насос 24 установки 10 через элемент клапанной коробки 25 с одним отводом и связанный с ним измерительный конструктив 26 для контроля в реальном времени плотности, расхода (объема), давления и температуры, нагнетает приготовленный тампонажный раствор в скважину 41 по одной или двум напорным линиям.

После приготовления всего запланированного объема тампонажного раствора (например, облегченного) последний перекачивается из осреднительной емкости 37 в осреднительную емкость 30, а из осреднительной емкости 30 пятиплунжерным насосом 24 установки 10 нагнетается в скважину с различным расходом.

Освободившаяся от предыдущего (например, облегченного) раствора осреднительная емкость 37 используется для приготовления очередного раствора (например, нормальной плотности) и доведения его до требований регламента путем интенсивного перемешивания и за счет рециркуляции.

Приготовленный очередной раствор (например, нормальной плотности) нагнетается в скважину сразу же за предыдущим раствором (например, облегченным) без разрыва во времени.

В данном случае также используется связь суеверной емкости 38 с емкостью на линии всасывания 24а пятиплунжерного насоса 24 насосной установки 9.

Этот пятиплунжерный насос 24 через элемент клапанной коробки 25 с одним отводом и связанный с ним измерительный конструктив 26 для контроля в реальном времени плотности, расхода (объема), давления и температуры, нагнетает очередной раствор в скважину по одной либо двум напорным линиям (см. схему размещения оборудования комплекса).

Во время нагнетания в скважину очередного раствора (например, нормальной плотности) осуществляется промывка оборудования установок 12 и 10 от предыдущего раствора (например, облегченного).

Для этого, подключенный ранее к контуру промывки осреднительной емкости 30 рециркуляционный насос одной из установок 5, 6, 7 нагнетает жидкость затворения либо воду в контур промывки установки осреднительной 12, где направленные на стенки осреднительной емкости потоки воды надежно смывают тампонажный - раствор. Одновременно включаются в работу быстроходные перемешиватели установки 12 и рециркуляционный насос 32.

В течение некоторого времени осреднительная емкость 30, буферная емкость 31 и другое оборудование установки осреднительной 12 эффективно промывается от предыдущего (например, облегченного) тампонажного раствора.

Поскольку буферная емкость 31 установки осреднительной 12 связана с емкостью на линии всасывания 24а пятиплунжерного насоса 24 установки насосной 10, суспензия из установки осреднительной 12 перетекает в установку насосную 10 под действием гидростатического давления в осреднительной емкости 30.

Пятиплунжерный насос 24 установки насосной 10 через элемент клапанной коробки 25 и измерительный конструктив для контроля параметров нагнетаемых агентов, надежно промывает отсоединенные от цементировочной головки одну либо две напорные линии.

После промывки оборудования установки осреднительной 12 и установки насосной 10 одна либо две напорные линии подсоединяются к цементировочной головке, а затем производится заполнение отсеков бака 27 установки насосной 10 продавочной жидкостью.

Для этого буровой, насос нагнетает продавочную жидкость (буровой раствор) в раздаточный коллектор 28 установки насосной 10 и соответственно в отсеки 27 ее бака.

Два комплексных прибора в отсеках 27 бака измеряют плотность, уровень (объем) и температуру продавочной жидкости, а результаты измерения отображаются на световом информационном табло, размещенном в утепленной кабине 22 машиниста установки насосной 10.

По окончании нагнетания в скважину установкой насосной 9 необходимого объема очередного раствора (например, нормальной плотности) установка насосная 10 страгивает продавочную пробку и приступает к нагнетанию продавочной жидкости в скважину.

Одновременно с процессом продавки осуществляется промывка оборудования установок 11 и 9 от очередного раствора (например, нормальной плотности).

С указанной целью отключаются оба горизонтальных шнека установки 11, подающие сухой порошкообразный тампонажный материал к своим гидравлическим воронкам 36, а подача жидкости затворения пятиплунжерным насосом установки насосной 8 в воронки гидравлические 36 не прекращается.

Работающие быстроходные перемешиватели (не показаны) и рециркуляционный насос 39 установки 11 обеспечивают эффективную промывку всего оборудования установок 11 и 9, включая отсоединенные от цементировочной головки одну либо две напорные линии.

После промывки оборудования установки насосной 9 от очередного тампонажного раствора одна либо две напорные линии подсоединяются к цементировочной головке и производится заполнение отсеков 27 бака продавочной жидкостью. Для этого раздаточные коллекторы установок насосных 10 и 9 связываются рукавами высокого давления. Установка насосная 9 подключается к нагнетанию продавочной жидкости в скважину.

По мере повышения давления в пятиплунжерных насосах 24 установок насосных 9 и 10 производительность последних снижается, а при приближении продавочной пробки к упорному кольцу одна из установок насосных отключается. Другая же осуществляет плавную посадку продавочной пробки на упорное кольцо и производит опрессовку зацементированной обсадной колонны избыточным давлением.

По окончании процесса цементирования оборудование установок насосных 9 и 10, участвующее в нагнетании продавочной жидкости в скважину, промывается водой, подаваемой от раздаточных коллекторов 21 установок 5-7 в раздаточные коллекторы 28 установок насосных 9 и 10 (напорные линии подачи воды для промывки на схеме размещения оборудования комплекса не показаны).

1. Комплекс оборудования для цементирования скважин, содержащий передвижные насосные установки, оборудование для транспортирования сухих порошкообразных материалов, оборудование для приготовления растворов, систему контроля и управления процессом цементирования, быстроразборную трубопроводную обвязку с запорно-регулирующей арматурой, отличающийся тем, что включает цементовозы-вездеходы высокой грузоподъемности, обеспечивающие транспортирование сухих порошкообразных материалов, оперативную разгрузку серийных бункеров и задувание сухих порошкообразных материалов в различные бункера, а также дополнительно включает оборудование для приготовления и нагревания жидкости затворения с автономным контролем процессов приготовления и нагревания и оборудование для приготовления, гомогенизации, механической и гидродинамической активации приготавливаемых растворов с текущим контролем процесса и возможностью управления им в реальном времени.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что оборудование для приготовления и нагревания жидкости затворения содержит бункер для транспортирования сухих порошкообразных материалов с узлом дозирования и подачи указанных материалов, осреднительную емкость, оснащенную устройством для нагревания жидкости затворения, водяные фильтры, буферную емкость, рециркуляционный насос, раздаточный коллектор и автономную систему контроля плотности, уровня (объема) и температуры приготавливаемой жидкости затворения с выводом измерительной информации на световое информационное табло.

3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что оборудование для приготовления, гомогенизации, механической и гидродинамической активации приготавливаемых растворов включает бункер для транспортирования сухих порошкообразных материалов с узлом дозирования и подачи данных материалов, сборный коллектор для задувания в бункер сухих порошкообразных материалов, оснащенный четырьмя отводами для подсоединения цементовозов-вездеходов и обратными клапанами, осреднительную емкость, оснащенную вертикальными гидроприводными перемешивателями с регулируемой частотой и направлением вращения, буферную емкость, рециркуляционный насос, контур промывки осреднительной емкости от приготавливаемых растворов, гидравлические аутригеры и систему контроля частот вращения дозировочных устройств, суммарного расхода сухих порошкообразных материалов, расхода жидкости затворения, водотвердого отношения, плотности, расхода (объема) и температуры приготавливаемых растворов с выводом измерительной информации на световые информационные табло.