Мобильное оборудование для приготовления раствора

Заявляемая полезная модель относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована для приготовления растворов при строительстве и капитальном ремонте скважин различного назначения.

Мобильное оборудование для приготовления раствора включает оборудование для транспортирования сухого порошкообразного материала, оборудование для приготовления жидкости затворения и раствора, систему контроля и управления в реальном времени процессом приготовления раствора, быстроразборную трубопроводную обвязку с запорно-регулирующей арматурой.

Отличительной особенностью предлагаемой полезной модели является то, что оборудование для транспортирования сухого порошкообразного материала оснащено компрессором, ресивером, специальной пневмоворонкой и трубопроводом, а в качестве варианта исполнения, - тройником с газовыми кранами, ресивером с газовыми кранами и быстроразъемными соединениями, трубопроводной системой с быстроразъемными соединениями. Оборудование для приготовления жидкости затворения включает бункер для транспортирования сухих порошкообразных материалов (чаще всего солей NaCI, CaCI ₂ и их смесей) с двумя дозировочными шнеками, две воронки гидравлические, связанные с бункером, емкость осреднительную для смешивания сухих порошкообразных материалов и воды с гидроприводными перемешивающими устройствами, буферную емкость объемом до 1 м ³, связанную с емкостью осреднительной, гидроприводной рециркуляционный центробежный насос, раздаточный коллектор, устройство для нагрева в потоке циркулирующей жидкости затворения, трубопроводную систему с запорно-регулирующей арматурой.

Оборудование для приготовления раствора с требуемым водосмесевым отношением снабжено двумя дозировочными шнеками с приемными бункерами, оснащенными воздушными фильтрами, гидроприводами, измерителями частоты вращения дозировочных шнеков и расхода жидкости затворения, вертикальными сбросными трубами с рассеивателями, емкостью осреднительной с гидроприводными перемешивающими устройствами, буферной емкостью объемом до 1 м³, связанной с емкостью осреднительной, гидроприводным рециркуляционным центробежным насосом, трубопроводной системой с запорно-регулирующей арматурой и гидравлическими аутригерами.

Система контроля и управления в реальном времени мобильным оборудованием включает первичные датчики плотности, уровня, объема и температуры, световое информационное табло и автономный блок сбора, обработки, визуализации и документирования измерительной информации на оборудовании для приготовления жидкости затворения, первичные датчики плотности, уровня, объема и температуры, расхода жидкости затворения, частоты вращения дозировочных шнеков, световые информационные табло и автономный блок сбора, обработки, визуализации и документирования измерительной информации на оборудовании для приготовления раствора.

В мобильном оборудовании для приготовления раствора может быть применена система контроля и управления, размещенная в отдельном специальном автобусе (на рис. не показано). 5 ППФ. Ил.1.

Настоящая предполагаемая полезная модель относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована для приготовления растворов при строительстве и капитальном ремонте скважин различного назначения.

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение производительности и качества приготовления различных растворов (бурового, буферного, тампонажного и др.) из сухих порошкообразных материалов при заданных лабораторией водосмесевых отношениях.

Традиционно в РФ и за рубежом для приготовления различных растворов используется соответствующее технологическое оборудование, а именно:

- вертикальные загрузочные шнеки сборной конструкции с размещенными на земле воронками загрузочными подают порошкообразный материал в частично заполненную жидкостью затворения осреднительную емкость, в которой суспензия перемешивается вращателями и превращается в раствор с требуемыми параметрами. Подачу порошкообразного материала в воронки загрузочные по бортам осреднительной емкости осуществляют цементно-смесительные машины типа СМН-20, УС-20 и др. Рециркуляция приготавливаемого раствора производится насосной установкой;

- воронка гидравлическая с низким давлением нагнетания жидкости затворения закрепляется на цементно-смесительной машине СМН-20, УС-20 и др., а двумя дозировочными шнеками последней в воронку гидравлическую подается сухой порошкообразный материал. Образующаяся суспензия сливается в бак, разделенный пополам решеткой с крупной ячейкой и установленный на земле, а затем всасывается установкой насосной и нагнетается в осреднительную емкость, где дополнительно перемешивается с целью образования раствора;

- воронка гидравлическая с высоким давлением нагнетания жидкости затворения размещается на земле, а цементно-смесительная машина СМН-20, УС-20 и др. двумя дозировочными шнеками подает сухой порошкообразный материал в бункер воронки гидравлической, где образующаяся суспензия нагнетается в осреднительную емкость, перемешивается вращателями и превращается в раствор;

- сухой порошкообразный материал, доставляемый на объект цементовозами-вездеходами, накапливается для длительного либо кратковременного хранения и последующего использования в герметичных силосах стационарного либо мобильного склада, из которого пневматически либо ленточным транспортером подается в устройство смесительное. Туда же, под невысоким давлением водоподающим насосом через дроссели нагнетается жидкость затворения. Образующаяся суспензия сливается в осреднительную емкость малого объема, где перемешивается мешалкой, а затем рециркуляционным насосом подается в устройство смесительное. Контроль плотности образующегося раствора осуществляется плотномером, размещенным после рециркуляционного насоса в линии подачи раствора в устройство смесительное. Регулирование плотности раствора производится изменением подачи жидкости затворения и порошкообразного материала в устройство смесительное. При достижении требуемой плотности производится открытие заслонок и раствор рециркуляционным насосом подается на вход трехплунжерного насоса, а одновременно часть его нагнетается в устройство смесительное.

Недостатками известных и широко применяемых на практике способов приготовления растворов являются:

- низкая производительность мобильного технологического оборудования и невысокое качество приготавливаемого раствора;

- отсутствие оперативного контроля по водосмесевому отношению, обеспечивающему все необходимые технологические свойства приготавливаемого раствора.

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение производительности мобильного оборудования при реальновременном контроле и повышению качества приготавливаемого раствора по водосмесевому отношению.

За прототип заявляемого технического решения может быть принято широко применяемое в отечественной и зарубежной практике мобильное технологическое оборудование для приготовления раствора - это насосная установка УНБ2-250×32 ОАО Ижевский завод нефтяного машиностроения» (порспект предприятия «Ижнефтемаш», прилагается) и полуприцеп специальный 99681-10 (Мобильный склад ЦТ-40) ООО «Торговый дом СИБНЕФТЕМАШ» (сайт «СИБНЕФТЕМАШ» www.sibneftemash.ru, прилагается). В состав данного мобильного оборудования входят стационарный либо мобильный склад сухого порошкообразного материала, подаваемого пневмотранспортером, емкость(ти) с предварительно подготовленной жидкостью затворения, передвижная двухнасосная установка, устройство смесительное, осреднительная емкость малого объема с механической мешалкой, рециркуляционный центробежный насос, водоподающий центробежный насос, манифольд с мерным баком и пульт оператора.

Основными недостатками прототипа является то, что он имеет низкую производительность и у него отсутствует реальновременной контроль за качеством приготовления раствора по водосмесевому отношению.

В связи с изложенным, основной технической задачей настоящей предполагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков прототипа и создание такого мобильного оборудования, которое обеспечивало бы высокую производительность и реальновременной контроль за качеством приготовления раствора по водосмесевому отношению.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что мобильное оборудование (см. рисунок) включает оборудование для транспортирования сухого порошкообразного материала (блок 1), оборудование для приготовления жидкости затворения (блок 2) и раствора (блок 3), систему контроля и управления в реальном времени процессом приготовления раствора, быстроразборную трубопроводную обвязку с запорно-регулирующей арматурой.

Отличительной особенностью предполагаемой полезной модели является то, что оборудование для транспортирования сухого порошкообразного материала (см. рис.) оснащено компрессором 1, ресивером 2, специальной пневмоворонкой 3 и трубопроводом 4, а в качестве варианта исполнения, - тройником 5 с газовыми кранами 6, ресивером 7 с газовыми кранами 6 и быстроразъемными соединениями 8, трубопроводной системой с быстроразъемными соединениями.

Оборудование для приготовления жидкости затворения включает бункер 9 с люками 10 для транспортирования сухих порошкообразных материалов (чаще всего солей NaCI, СаСI₂ и их смесей) с двумя дозировочными шнеками (на рис. не показаны), две воронки гидравлические 11, связанные с бункером 9, емкость осреднительную 12 для смешивания сухих порошкообразных материалов и воды с гидроприводными перемешивающими устройствами 13, буферную емкость объемом до 1 м³ 14, связанную с емкостью осреднительной 12, гидроприводной рециркуляционный центробежный насос 15, раздаточный коллектор 16, устройство для нагревания в потоке циркулирующей жидкости затворения (на рис. не показано), трубопроводную систему с запорно-регулирующей арматурой.

Оборудование для приготовления раствора с требуемым водосмесевым отношением снабжено двумя дозировочными шнеками 17 с приемными бункерами 18, оснащенными воздушными фильтрами (на рис. не показаны), гидроприводами 19, измерителями частоты вращения дозировочных шнеков 20 и расхода жидкости затворения 21, вертикальными сбросными трубами с рассеивателями (на рис. не показаны), емкостью осреднительной 22 с гидроприводными перемешивающими устройствами 23, буферной емкостью объемом до 1 м³ 24, связанной с емкостью осреднительной 22, гидроприводным рециркуляционным центробежным насосом 25, трубопроводной системой с запорно-регулирующей арматурой и гидравлическими аутригерами (на рис. не показаны).

Система контроля и управления в реальном времени мобильным оборудованием включает первичные датчики плотности, уровня, объема и температуры 26, световое информационное табло и автономный блок сбора, обработки, визуализации и документирования измерительной информации (на рис. не показаны) на оборудовании для приготовления жидкости затворения, первичные датчики плотности, уровня, объема, температуры 27, расхода жидкости затворения 21, частоты вращения дозировочных шнеков 20, световые информационные табло и автономный блок сбора, обработки, визуализации и документирования измерительной информации (на рис. не показано) на оборудовании для приготовления раствора.

Возможность осуществления заявляемой полезной модели доказывается успешным использованием в отечественной и зарубежной практике строительства скважин отдельных видов технологического оборудования, а также систем контроля и управления процессом приготовления растворов.

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, так как в полной мере обеспечивают решение поставленной технической задачи. В дальнейшем, заявляемая полезная модель поясняется примером ее выполнения согласно рис., на котором представлен общий вид заявляемого мобильного оборудования для приготовления раствора и которым поясняется состав и работа данного оборудования.

Мобильное оборудование (см. рисунок) включает в свой состав оборудование для транспортирования сухого порошкообразного материала (блок) 1, которое подает сухой порошкообразный материал в оборудование для приготовления раствора с требуемым водосмесевым отношением (блок) 3, сюда же одновременно нагнетается жидкость затворения, подготовленная в оборудовании для ее приготовления (блок) 2, а работает следующим образом.

Оборудование для транспортирования сухого порошкообразного материала (блок) 1, включающее цементно-смесительные машины СМН-20, УС-20 и др., дооснащенные компрессором 1, ресивером 2, специальной пневмоворонкой 3 и трубопроводом 4, загружается на базе лишь частично (на 812 т) и направляется на объект, где догружается до полной массы (20 т) цементовозом-вездеходом. В зависимости от потребного объема приготавливаемого раствора на объект направляется сразу несколько цементно-смесительных машин, служащих временным мобильным складом сухого порошкообразного материала.

Оборудование для приготовления раствора (блок) 3 представляет возможность подключения трубопроводами с быстроразъемными соединениями четырех цементно-смесительных машин (по две с каждой стороны), что составляет по массе 80 т сухого порошкообразного материала. При необходимости использования сухого порошкообразного материала большей массы, любая из четырех разгрузившихся цементно-смесительных машин может быть заменена очередной с полной загрузкой. Это обстоятельство обеспечивает возможность непрерывно разгружаться с высокой производительностью одновременно и последовательно нескольким цементно-смесительным машинам, загруженным разными сухими порошкообразными материалами.

В качестве варианта исполнения, оборудование для транспортирования сухого порошкообразного материала может включать серийные цементно-смесительные машины СМН-20, УС-20 и др., дооснащенные лишь специальными пневмоворонками 3 и догружаемые на объекте до полной массы (20 т) цементовозами-вездеходами, снабженными тройниками 5 с газовыми кранами 6, ресиверами 7 с газовыми кранами 6 и быстроразъемными соединениями 8, трубопроводами с быстроразъемными соединениями. После полной разгрузки два цементовоза-вездехода используются, в качестве компрессорных установок, для приготовления раствора.

Компрессоры цементно-смесительных машин либо компрессоры, входящие в состав цементовозов-ведеходов, посредством своих ресиверов 2 и 7, нагнетают воздух в пневмоворонки 3, сюда же двумя дозировочными шнеками цементно-смесительные машины подают сухой порошкообразный материал. Образующаяся аэрированная сухая смесь нагнетается в приемные бункера 18 оборудования для приготовления раствора, где, с помощью воздушных фильтров (на рис. не показаны), освобождается от воздуха и двумя дозировочными шнеками 17 с гидроприводами 19 подается в свои вертикальные сбросные трубы с рассеивателями (на рис. не показаны).

Измерение частоты вращения обоих дозировочных шнеков 17 и определение тарируемой массы аэрированного сухого порошкообразного материала за один их оборот позволяют в реальном времени вычислять и отображать на световом информационном табло расход (подачу) сухого порошкообразного материала в вертикальные сбросные трубы с рессеивателями.

Одновременно гидроприводные рециркуляционные насосы 15 оборудования для приготовления жидкости затворения, через свои раздаточные коллекторы 16, нагнетают жидкость затворения в напорные трубопроводы, снабженные расходомерами 21 и регулирующей арматурой, а далее в вертикальные сбросные трубы с рассеивателями (на рис. не показаны) оборудования для приготовления раствора.

Вычисление расхода (подачи) сухого порошкообразного материала и измерение расхода жидкости затворения позволяют вычислять в реальном времени и отображать на световом информационном табло водосмесевое отношение.

Образующаяся в вертикальных сбросных трубах с рассеивателями суспензия с требуемым водосмесевым отношением подается в емкость осреднительную 22 с гидроприводными перемешивающими устройствами 23 и далее сливается в буферную емкость объемом до 1 м³ 24, связанную с емкостью осреднительной 22.

Гидроприводной рециркуляционный центробежный насос 25 всасывает предварительно активированную суспензию из буферной емкости 24 и нагнетает ее вновь в емкость осреднительную 22. В результате перемешивания и рециркуляции суспензии образуется высококачественный раствор с требуемым водосмесевым отношением.

Система контроля и управления в реальном времени мобильным оборудованием осуществляет измерение плотности, уровня (объема) и температуры приготавливаемой и рециркулируемой суспензии, а затем высококачественного раствора с отображением данных параметров на световом информационном табло и документированием на носителях.

Система контроля и управления может быть размещена и в отдельном специальном автобусе (на рисунке не показано).

1. Мобильное оборудование для приготовления раствора, включающее оборудование для транспортирования сухого порошкообразного материала, оборудование для приготовления жидкости затворения и раствора, систему контроля и управления в реальном времени процессом приготовления раствора, быстроразборную трубопроводную обвязку с запорно-регулирующей арматурой, отличающееся тем, что оборудование для транспортирования сухого порошкообразного материала оснащено компрессором, ресивером, специальной пневмоворонкой и трубопроводом, а в качестве варианта исполнения - тройником с газовыми кранами, ресивером с газовыми кранами и быстроразъемными соединениями, трубопроводной системой с быстроразъемными соединениями.

2. Мобильное оборудование по п.1, отличающееся тем, что оборудование для приготовления жидкости затворения включает бункер для транспортирования сухих порошкообразных материалов (солей NaCI, CaCI₂ и их смесей и др.) с двумя дозировочными шнеками, две воронки гидравлические, связанные с бункером, емкость осреднительную для смешивания порошкообразных материалов и воды с гидроприводными перемешивающими устройствами, буферную емкость объемом до 1 м³, связанную с емкостью осреднительной, гидроприводный рециркуляционный центробежный насос, раздаточный коллектор, устройство для нагрева в потоке циркулирующей жидкости затворения, трубопроводную систему с запорно-регулирующей арматурой.

3. Мобильное оборудование по п.1, отличающееся тем, что оборудование для приготовления раствора с требуемым водосмесевым отношением снабжено двумя дозировочными шнеками с приемными бункерами, оснащенными воздушными фильтрами, гидроприводами, измерителями частоты вращения дозировочных шнеков и расхода жидкости затворения, вертикальными сбросными трубами с рассеивателями, емкостью осреднительной с гидроприводными перемешивающими устройствами, буферной емкостью объемом до 1 м³, связанной с емкостью осреднительной, гидроприводным рециркуляционным центробежным насосом, трубопроводной системой с запорно-регулирующей арматурой и гидравлическими аутригерами.

4. Мобильное оборудование по п.1, отличающееся тем, что система контроля и управления в реальном времени включает первичные датчики плотности, уровня, объема и температуры, световое информационное табло и автономный блок сбора, обработки, визуализации и документирования измерительной информации на оборудовании для приготовления жидкости затворения, первичные датчики плотности, уровня, объема, температуры, расхода жидкости затворения, частоты вращения дозировочных шнеков, световые информационные табло и автономный блок сбора, обработки, визуализации и документирования измерительной информации на оборудовании для приготовления раствора.

5. Мобильное оборудование по п.4, отличающееся тем, что система контроля и управления в реальном времени процессом приготовления раствора может быть смонтирована в специальном автобусе.