9.3. Обоснование технологических параметров процесса закачивания тампонажного раствора.

Определяется число смесительных машин для каждого вида тампонажного материала (п_см)

п_см = G_тм / т_нас ^. V_бунк , (9.10)

где т_нас- насыпная масса сухой тампонажной смеси, кг/м³;

V_бунк- емкость бункера смесительной машины, м³.

Следует помнить, что смесительные машины (2СМН-20, АС-20) имеют транспортную грузоподъемность 10т., тогда как, в стационарных условиях их грузоподъемность составляет 20т. Это необходимо учитывать при определении числа смесительных машин, и при необходимости планировать привлечение цементовозов для доставки цемента на буровую.

Тип цементировочного агрегата зависит от выбранных смесительных машин. Например, цементировочные агрегаты ЦА-400 не имеют водяного насоса, поэтому их следует использовать с машинами АС-20, имеющими такой насос. В комплекте цементировочных агрегатов ЦА-320 имеется водяной насос для подачи воды в смеситель при затворении тампонажного раствора и эти агрегаты, возможно, использовать в паре со смесителем 2СМН-20. Характеристики цементировочных и насосных агрегатов приведены в [13] и табл. 9.2

Таблица 9.2

Подача и давление развиваемое цементировочными агрегатами

Тип агрегата	Скорость	Диаметр втулок
		100		110		115(120)		125		140
		Q	P	Q	P	Q	P	Q	P	Q	P
ЦА-320М	I II III IV	1,4 2,5 4,8 8,6	40 32 16 9	- - - -	- - - -	1,7 3,2 6,0 10,7	32 26 14 8	2,3 4,3 8,1 14,5	24 19 10 6	- - - -	- - - -
3ЦА-400	I II III IV	- - - -	- - - -	6,6 9,5 14,1 19,5	40 27 18 13	- - - -	- - - -	8,8 12,6 18,6 23,4	30 21 14 10	11,2 16,1 23,8 33,0	23 16 11 8
4АН-700	I II III IV	6,0 8,3 11,6 14,6	70 51 36 29	- - - -	- - - -	9,0 12,3 17,3 22,0	47 34 24 19	- - - -	- - - -	- - - -	- - - -

Примечание. Подача Qв л/с, давление Р в МПа.

Количество цементировочных агрегатов (ЦА), работающих совместно с конкретной цементно-смесительной машиной определяется производительностью смесителя по тампонажному раствору и суммарной производительностью насосов высокого давления у ЦА, производящих закачку приготовленного раствора в скважину. Эти производительности должны соответствовать друг другу. Производительность смесителя по тампонажному раствору зависит от производительности водяного насоса Qвни состава тампонажного раствора

Qсм = Qв / (В/Ц)^.q_c(9.11)

Примерные производительности смесительных машин показаны в табл. 9.3.

Из табл. 9.3, например, следует, что при Qв= 13 л/с с каждой смесительной машиной должны работать не менее двух ЦА-320 (максимальная производительность ЦА-320 при втулках125 мм равна 14 л/с).

Таблица 9.3

Производительность смесительных машин по тампонаж ному раствору, л/с

Водоцементное отношение раствора (В/Ц)	Подача водяного насоса (Qв), л/с
	7	13
0,4 – 0,5	11 - 12	21 - 22
0,8 – 1,0	8,5 – 9,6	16 - 18

При Qв= 7 л/с при использовании ЦА-400, с каждой смесительной машиной можно использовать один цементный агрегат. Следует также учитывать, что в процессе цементирования возможны поломки ЦА, поэтому во избежание перерывов в работе при цементировании глубоких скважин стремятся с каждой смесительной машиной обвязывать два ЦА.

Общее количество ЦА зависит от графика работы смесителей. При параллельной (одновременной) работе смесителей в приготовлении и закачке тампонажного раствора участвуют все ЦА. Естественно, что параллельно могут работать смесители, загруженные одним тампонажным материалом.

При последовательной работе смесителей цементировочные агрегаты, затворившие цемент из первого смесителя, во время работы второго смесителя могут подсоединиться к третьему смесителю и участвовать в его работе. Последовательна работа смесителей позволяет сократить потребное количество цементировочных агрегатов, но увеличивает продолжительность цементирования скважины. Вследствие этого , а также из-за сложностей с обвязкой ЦА с двумя смесителями она применяется редко, только при недостатке агрегатов для закачки и продавки тампонажного раствора.

Некоторые варианты обвязки цементировочной техники и графики их работы приведены на рис. 9.1, 9.2.

При планировании операции цементирования необходимо определить количество тампонажных материалов по видам загружаемого в каждую цементосмесительную машину, объемы воды, находящиеся в мерных емкостях цементировочных агрегатов, количество химических реагентов добавляемых в жидкость для каждого вида тампонажного материала. Важно определить схему подачи продавочной жидкости к агрегатам, участвующих в процессе продавки.

Применяемые в настоящее время цементно-смесительные машины не обеспечивают постоянной подачи тампонажного материала в воронку смешения, в результате чего не всегда обеспечивается постоянство состава и свойств тампонажного раствора. В связи с этим в процессе приготовления и закачки тампонажного раствора в скважину целесообразно использовать осреднительную емкость. Особенно это важно при последовательной работе смесительных машин. В этом случае ЦА, обвязанные со смесительными машинами, откачивают приготовленный тампонажный раствор в осреднительную емкость, а другие цементировочные (ЦА) или насосные (АН) агрегаты нагнетают тампонажный раствор из нее в скважину. Суммарная производительность насосных агрегатов, откачивающих тампонажный раствор из осреднительной емкости, должна соответствовать производительности смесительных машин готовящих тампонажный раствор. Закачку тампонажного раствора в скважину целесообразно начинать, когда осреднительная емкость заполнится больше, чем на 50%. В качестве осреднительной емкости чаще всего используются старые смесительные машины (с демонтированными шнеками для подачи тампонажного материала) с объемом 14 м³. Схема обвязки цементировочной техники с использованием осреднительной емкости показана на рис. 9.2.

Рис 9.1а

Рис. 9.1б

В качестве примера приведем расчет для схемы 9.1б.

Таблица 9.4

Загрузка цементосмесительных машин

Смесительная машина		Тампонажный материал		ЦА, работающие с СМН
Номер	Тип	Вид	Кол-во, т
1	2АС-20	Облегченный	12	3ЦА-400;N1,2
2	2АС-20	Облегченный	12	3ЦА-400;N3,4
3	2АС-20	Облегченный	15	3ЦА-400;N5,6
4	2СМН-20	Нормальной плотн.	18	ЦА-320; N7,8
5	2СМН-20	Нормальной плотн.	18	ЦА-320; N9,10

Таблица 9.5

Участие ЦА в операции цементирования

Номер ЦА	Кол-во воды для затворения цементного р-ра, м3	Вид и кол-во хим. реагентов, кг	Участие в продавке цем. р-ра	Примечание
1	6	СаCl2 - 180	да
2	6	СаCl2 - 180	да
3	6	СаCl2 - 180	да
4	6	СаCl2 - 180	да
5	6 + 3	180 + 90	нет
6	6	180	нет
7	6	300	нет
8	3	150	нет	Закачка 6 м3 буферной жидк.
9	6	300	нет
10	3	150	нет
11			да	Начало продавки
12			нет	Подача воды

Следует учесть, что при больших скоростях закачки тампонажного раствора при параллельной работе смесительных машин давление на цементировочной головке может превысить допустимое давление цементировочных агрегатов из-за чрезмерного роста гидравлических сопротивлений внутри обсадной колонны и кольцевом пространстве.

ОЕ – осреднительная емкость;

АН – агрегат насосный

Рис 9.2 Схема обвязки цементировочной техники с помощью

осреднительной емкости