§ 3. Цементировочные агрегаты

Цементировочный агрегат (рис. ХХ.1-4) представляет собой ком­плект оборудования, смонтированного па автомашине грузоподъем­ностью 10—20 т.

На шасси машины монтируются: ротационный или поршневой насос для подачи воды в цементносмесительное устройство (в ряде конструкций этот пасос устанавливают непосредственно на цементпо-смесителыюй машине); поршневой насос для закачки цементного раствора в колонну обсадных труб; мерные баки для определения количества прокачиваемого раствора; двигатель для привода насо­сов (иногда используется двигатель автомашины). В ряде случаев цементировочные агрегаты применяют без цементносмесительных машин, для чего агрегат комплектуется гидравлической мешалкой, а цемент загружается вручную.

Схема работы агрегата приведена на рис. XXI-5. Цементировоч­ные агрегаты комплектуются мерным резервуаром емкостью 2— 6 м'-\ разделенным пополам. По мере отбора жидкости из одной половины резервуара вторая вновь заполняется. Переключение трубопроводов

404

на слив и заполнение осуществляется кранами, управляемыми «руч­ную или автоматически. Емкость резервуара для цементного рас­твора, поступающего из смесителя, равна 0,2—0,3 ж³.

В цементировочных агрегатах небольшой мощности и производи­тельности привод поршневого насоса осуществляется от двигателя автомашины через коробку отбора мощности. В мощных же цемен­тировочных агрегатах, смонтированных на автомашинах большой грузоподъемности, для этой цели применяют отдельный двигатель.

Так как и процессе цементирования требуется изменять произ­водительность насосов и давление прокачиваемого растнора в ши-

К задним колесам

Рис. ХХ1-4. Цементировочный агрегат.

1,8 — валы; 2 — карданная передача; ;) — червячная передача; 4 — станина; 5 шестерня; е и 7 — шестерни; у — коробка передач автомашины.

роких пределах, то для этого в конструкциях агрегатов применяют коробки передач.

Для закачки больших количеств цементного раствора применяют цементировочные агрегаты.

Система передач с двумя насосами с приводом от отдельного двигателя с турботрапсформатором и коробкой передач, применя­емая для закачки больших количеств цементного раствора, обеспе­чивает бесступенчатое изменение числа двойных ходов насоса в ши­роких пределах. Привод насоса для закачки воды осуществляется отдельным двигателем меньшой мощности также через коробку пере­дач. Такая схема создает большую маневренность консистенцией раствора и подачей его в скважину, одно временно сохраняя моторе­сурс тягового двигателя автомобиля.

Для прокачивания цементного раствора и продавочной жидкости в цементировочных агрегатах применяют поршневые, горизонталь­ные, приводные двухцилиндровые насосы, по своей схеме

30 Заказ 1015.

405.

напоминающие оуровые ттасосьт, одттако конструктивно отличающиеся от них и рассчитанные на более высокие кратковременно действу­ющие давления.

В цементировочных агрегатах применяют легкие и компактные поршневые насосы. Это обусловлено тем, что требуемый срок службы цементировочного насоса в десятки раз меньше, чем буровых насосов. Число двойных ходов цементировочных насосов принимают в пол­тора — два раза выше (90— 120 об/мин), а ход поршня во столько же раз меньше (200— 250 мм), чем у буровых насо­сов, за счет чего сильно умень­шены габариты насоса. В целях выполнения конструкции насо­са более компактной контр­штоки не применяют.

В приводной части исполь­зуются зубчатые и червячные передачи более напряженные и компактные.

Рис. XXI-5. Схемы работы цементиро­вочного агрегата.

j — мерный бак; г — насос подачи растиора; 3 — водяной насос; 4 — гидравлическая ме­шалка; 5 — резервуар цементного раствора; 6,7— напорные линии; 8 — рама; 9 — при­емная пиния насоса; 11, 12, 13, 14 и 15 — краны управления подачей ж идкостей.

Гидравлическая часть (што­ки, сальники, поршни, кла­паны) по конструкции выпол­няется аналогично буровым насосам. В некоторых конструк­циях применяют сменные ци­линдровые втулки диаметрами от 90 до 150 мм, однако в про­цессе закачки производитель­ность не изменяют за счет смены втулок, так как па это затра­чивается много времени.

В цементировочных агрега­тах, рассчитанных для работы при высоких давлениях (50— 70 Мн/м²), применяют цилин­дры обычно диаметром не более

120 мм. Подача воды к цементносмесителю осуществляется тремя — пятью плунжерными вертикальными, либо ротационными насосами той же производительности, что и цементировочные насосы, по раз­вивающие меньшее давление {до 1,5—2,0 Мн/м'¹). Скорость вращения ротационного насоса обычно составляет 750—1000 об/мин. Работа цементировочного агрегата складывается как бы из двух режимов. Вначале закачивается цементный раствор внутрь обсадной колонны, находящейся в скважине. Эту операцию стремятся произ­вести как можно быстрее. Давление, развиваемое насосом, опре­деляется гидравлическим сопротивлением напорной линии и всей системы и сравнительно невелико.

466

После закачки в скважину требуемой порции цемента насосы пере­ключают на закачку лродавочной жидкости. Продавка цемента ведется глинистым раствором при меньших количествах жидкости, закачиваемой в скважину, но при боль­ших давлениях. Наибольшее давление возникает в конце продавки, когда столб цемента в затрубном пространстве дости­гает наибольшей высоты. Время продавки занимает обычно всего несколько минут.

Давление продавки зависит от высоты столба жидкости и от плотностей цемент­ного раствора и проданочной жидкости. При переходе от закачки цемента к за­качке жидкости для продавки снижают производительность насоса за счет умень­шения числа его ходов.

Для ступенчатого уменьшения скоро­стей вращения используют коробку пе­редач. Если привод цементировочного насоса осуществляется от двигателя ав­томобиля, то применяют автомобильную коробку передач; если привод осуще­ствляется от отдельного двигателя, то трансмиссия снабжается своей коробкой передач. При применении турботрансфор-маторов j! приводе насосов изменение числа ходов насоса осуществляется в не­которых пределах автоматически.

Увеличение глубин скважин усложняет процесс цементирования, так как это свя­зано с применением одновременно боль­шого количества агрегатов. В целях со­кращения количества агрегатов намечает­ся тенденция увеличения их мощности п производительности, однако в резуль­тате этого снижается их транспортабель­ность. Рациональное решение такой за­дачи может быть достигнуто за счет хо­рошего сочетания параметров оборудова­ния с его конструкцией.

Ряс. XX1-6. Цементиро­вочная головка.

1 — корпус; 2 -- крышки кор­пуса; 3 —патрубок; 4 —кор­пус сальники; •'> — сальник; в — гайка; 7 — стопор; 8 — нип­пель; 9 — крестовина; 10 — пе-рсводник; 11 — нижняя пробка; JJ? — верхняя пробка.

467

Количество агрегатов и их производи­тельность определяют исходя из допу­стимой скорости восходящего потока це­ментного раствора в затрубном простран­стве.

Давление, которое должен развивать цементировочный насос, определяется гидравлическим сопротивлением при

-наибольшем расходе жидкости и наибольшей разностью столбов це­ментного раствора в колонне и затрубном пространстве и разностью плотностей жидкостей. Мощность агрегата определяется по наиболь­шей производительности и давлению.

11роизводительность цементировочного агрегата увязывается с лроызводителъностью цементносмесительной машины. Производи­ ло/-—*, телытость насоса для закачки

в оды выбирается из условий, что расход воды до весу со­ставляет 40—50 °6 по отноше­нию к весу цемента.