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

httr, выполненное из пластинчатых пружин, как у ловильного овершота.

На рис. 66, а показана цементировочная пробка в сборе, а на рис. 66, б — упорное кольцо с захватным приспособлением.

5

Рис. 67. Принципиальная схема целгентирования с вра­ щением и расхаживанием эксплуатационной колонны.

1 — цементировочная головка; 2 и 8 — эксплуатационная колон­ на; з — «паук»-распределитель; i — глинонровод; «5 — линия к аг­ регатам; в — стенка скважины; 7 — цементное кольцо; 9 — гли­ нистый раствор.

Цементировочная пробка состоит из стержня 1, выточенного вместе с пробкой 2 из дерева. На верхнюю часть стержня наса­ жено в определенном чередовании несколько резиновых манжет 3 и деревянных колец 4. Последние крепятся к стержню гвоздями.

Упорное кольцо состоит из металлического диска 1, зажимае­ мого в обсадной колонне между торцами двух труб. В отверстии

183

ГЛАВА XII

МЕХАНИЗАЦИЯ ЦЕМЕНТИРОВОЧНЫХ РАБОТ

§1. Механизация приготовления цементного раствора

Механизация процесса цементирования имеет следующие пре­ имущества:

1)облегчаются условия работы бригады, так как цементирова­ ние проходит в нормальных условиях без образования цементной пыли;

2)исключаются: а) порча цемента в случае цементирования при непогоде, б) потеря цемента, которая обычно бывает при

спечивает постоянство удельного веса и однородное качество цементного раствора.

§ 2. Цементировочные головки

Цементировочная головка ЦГ4-150 одевается на конец муфты самой верхней обсадной трубы и подтягивается вверх. В момент подтяжки она уплотняется и герметически Изолирует обсадную колонну.

Плотность соединения головки с колонной достигается закли­ ниванием стальных шариков между наклонными стенками их гнезд и наружной поверхностью муфты обсадной трубы, герме­ тизация — при помощи кожаной прокладки с приподнятыми краями, обхватывающими муфту. Благодаря давлению прока­ чиваемой жидкости прокладка плотно прижимается к муфте.

Цементировочная головка ЦГ4-150 сокращает время, необхо­ димое для спуска пробки, до 3,5 мин., так как верхняя пробка находится внутри головки и предохраняет колонну от засасыва­ ния воздуха. В верхней части этой головки над отводами поме­ щается верхняя пробка, устанавливаемая в ней до начала работ. Пробка удерживается в подвешенном состоянии в цилиндриче­ ском корпусе головки при помощи двух стопорных винтов с саль­ никовыми уплотнениями, обеспечивающими герметизацию го­ ловки.

185-

Когда закачивают все количество цементного раствора, отво­ рачивают стопоры и пробка падает под влиянием собственного веса. Если же пробка задерживается, в верхней части головки имеется тройник, через который можно протолкнуть вниз пробку давлением струи глинистого раствора. В верхней части головки устанавливают манометр.

Размеры цементировочных головок позволяют устанавливать верхние проб­ ки для колонн диаметром от 146 до 219 мм, длиной до 380 мм. Высота головок зависит от их диаметра и дости­ гает 1 м.

Наиболее удовлетворительные ре­ зультаты в ускорении процесса цемен­ тирования глубоких скважин и пред­ отвращения возможности попадания воздуха в цементный раствор могут быть получены при установке цемен­ тировочной головки ЦГ5-150, которая предварительно заряжается одной ниж­ ней и двумя верхними пробками (рис. 69).

Цементировочная арматура для цементирования с заливочными трубками

186

с обвязкой агрегатов при цементировании осуществляетсяпри помощи муфты 23. Манжета сальника в течение всего процесса цементирования прижата к поверхности заливочных труб благо­ даря тому, что давление внутри колонны передается при помощи специального устройства в полость между корпусом и манже­ той. Это устройство состоит из следующих деталей: патрубков 20, патрубков 22 с накидными гайками, углового вентиля 21, вен­ тиля 18, тройника 19.

Рис. 70. Цементировочная арматура АЦ2-160.

Для герметизации предусмотрена возможность подключения специального дожимного насоса. При этом закрывается угловой вентиль 21 и открывается вентиль 18.

Головка арматуры, предназначенная для закачивания цемент­ ного раствора в заливочные трубы, состоит из корпуса 3 с тремя приваренными патрубками, к которым присоединяют пробковые краны 4. В муфтовую часть кранов ввинчивают патрубки 5 с муф­ тами 6 на концах; муфты имеют трапецеидальную резьбу (для быстрого соединения) и при помощи накидных гаек 7 их свинчи­ вают с наконечниками 8. Наконечники соединены со специаль­ ными угольниками 9, к которым присоединяют обвязку цементи­ ровочных агрегатов. С крышкой 12 соединяют фланец 10 и патру­ бок 11, предназначенный для свинчивания с колонной заливоч­

187

ных труб. Сверху корпус закрыт заглушкой 2, имеющей отверстие- с резьбой под манометр.

Узлы арматуры (сальник и головку) доставляют к скважинераздельно. Сальник монтируют на фланце 168-мм колонны, а го­ ловку устанавливают и закрепляют на фланце крышки сальника, после этого подключают манометры 1 и приступают к работе.

Сначала через головку арматуры закачивают под давлением

впласт нужное количество цементного раствора, затем вымывают излишний цемент из заливочных труб, что обычно осуществляют путем обратной промывки. Для этого обвязку агрегатов переклю­ чают на краны 24 сальника.

Впрактику цементирования на ряде буровых внедрена сле­ дующая механизация:

а) трехходовые краны на цементировочных агрегатах, позво­ ляющие вести точный учет и легко регулировать прием жидкости

взамерные баки и подачу ее в скважину;

б) быстро соединяющиеся одноболтовые соединения пожарного типа вместо многоболтовых фланцевых соединений;

оборудования на грузовой автомашине, на которой устанавли­ ваются:

1)насос, при помощи которого подается вода в цементную мешалку во время приготовления цементного раствора;

2)поршневой насос для прокачки цементного раствора в ко­ лонну обсадных труб;

3)замерные баки, при помощи которых определяется коли­ чество жидкости, закачиваемой в колонну для продавки цемент­ ного раствора;

4)обвязка насосов трубопроводами;

5)двигатель для привода насоса. '

Вкомплект цементировочного агрегата, как правило, входит гидравлическая мешалка, которая перевозится вместе с осталь­ ными вспомогательными инструментами и оборудованием.

Для цементирования скважин на разные глубины и с различ­ ной высотой подъема цементного раствора в затрубном простран­ стве существуют цементировочные агрегаты нескольких типов, отличающиеся друг от друга в основном производительностью и давлением, а в связи с этим и рядом конструктивных особенно­ стей.

188

Цементировочный агрегат ЦА-300 монтируется на грузовом автомобиле ЯАЗ-210 или МАЗ-200.

На автомашине установлены:

1) поршневой насос двойного действия, двухцилиндровый с глобоидной передачей, приводимый в движение от тягового двигателя автомашины;

2) насос водяной, шестеренчатый, соединенный муфтой с от­ дельным бензиновым двигателем ГАЗ-ММ;

Агрегат снабжен гибким металлическим 50,8-льи (2") трубо­ проводом, гидравлической цементомешалкой и приемным цемент­ ным бачком.

Цементировочные агрегаты ЦА-300 могут быть использованы при цементировании скважин и при более высоких давлениях,

чем 300, 400 и 500 ат.

Для работы при повышенных давлениях в поршневой насос 5Т этого агрегата на основе исследований в ГрозНИИ был внесен

а) применены высокопрочная нефтестойкая резина и само­ уплотняющиеся манжеты для герметизации соединения клапан­ ных крышек с клапанной коробкой;

б) изменена конструкция узла цилиндровой втулки; вместо плоской прокладки цилиндровой крышки применена самоуплот­ няющаяся резиновая манжета;

в) в верхней части седла клапана сделан упорный буртик, предотвращающий запрессовывание седла клапана в гнездо кла­ панной коробки под влиянием усилия в 22 т, развивающегося при давлении 300 ат;

г) применен самоуплотняющийся сальник вместо обычного и увеличено место под набивку его в коробке сальника, что обе­ спечило надежность его работы при давлении 500 ат;

д) изменена конфигурация сердечника поршня, улучшающая закрепление на нем резины и др.

Для цементирования глубоких скважин (от 4000 до 6000 м) рекомендуется применять цементировочный агрегат ЦА-4,1/320 (рис. 71), кинематическая схема которого изображена на рис. 72.

Отличительными особенностями этого агрегата являются:

1)применение трехцилиндрового поршневого насоса ЗЦН;

2)применение турботрансформатора, передающего мощность от двигателя В2-400А и обеспечивающего бесступенчатое и авто­ матическое изменение числа ходов двух насосов ЗЦН;

приводит в движение двухскоростной редуктор 3. С двух противо­ положных сторон редуктора 3 имеются зубчатые передачи 4

189

к двум трехцилиндровым насосам 5. Каждая из зубчатых пере­ дач 4 имеет самостоятельное включение. Двигатель В2-400А цеп­ ной передачей 9 и карданным валом 10 через коробку отбора мощ­ ности 7 связан с двигателем 6 автомашины типа ЯАЗ-206. Это дает возможность взаимозамены обоих двигателей в случае, не-

Рис72. Кинематическая схема цементировочного агрегата ЦА-4,1/320.

обходимости. На агрегате ЦА-4,1/320. смонтированы два водяных насоса 8, приводимых в движение от коробки отбора мощности 7.

Фирма Байрон-Джексон (США) сконструировала новый мощный цементировочный агрегат большой производительности. Агрегат 111ТА при общей мощности 510 л. с. способен развивать

191

смонтированы два трехцилиндровых насоса. Первый насос новой конструкции Гарднер — Денвер РА-8К (41/» х 8") с рабочим давлением 560 ат приводится в действие от ведущего двигателя автомобиля мощностью 335 л. с. Привод насооа осуществляется при помощи специальной коробки отбора мощности и 10-скорост­ ной коробки передач. Второй насос конструкции Гарднер—Ден­ вер PC-VXXV (4j/2 X 8") с рабочим давлением 210 ат через турботрансформатор и двухскоростную коробку передач приво­ дится в действие от вспомогательного двигателя мощностью 175 л. с., установленного в задней части агрегата. Этот насос

Цементосмееительные машины

Цементосмесительная машина СМН-20 (рис. 73, а и б), смон­ тированная на шасси автомашины МАЗ-200, грузоподъемностью 7 т, состоит из бункера емкостью 20—25 т, снабженного в ниж­ ней части механизмами для равномерной подачи цемента, и сме­ сительного устройства [21].

К месту работы машину доставляют незагруженной (по шос­ сейным и сухим грунтовым дорогам на этой машине можно пере­ возить в бункере до 5 т сухого цемента). После установки машины на четыре откидных домкрата у буровой ее загружают до полной грузоподъемности при помощи съемного вертикального загрузоч­ ного шнека, входящего в комплект установки.

Привод всех механизмов осуществляется от тягового двига­ теля автомашины через специальную раздаточную коробку и си­ стему цепных и карданных передач 3 (рис. 73, б).

Краткая техническая характеристика машины

На крыше бункера имеются два верхних люка с плотно закры­ вающимися крышками и настилы с откидными перилами для удоб­ ства обслуживания машины в период загрузки цемента.

На машине смонтированы два горизонтальных шнека 4, при помощи которых цемент из бункера подается в приемную воронку. Каждый шнек имеет натяжное устройство для приводной цепи. Диаметр шнека 245 мм, шаг 150 мм.

192