ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ БУРОВЫХ СКВАЖИН (2003 год) - часть 11

Техническая характеристика водоподающего блока цементировочного агрегата УНБ 160x40 (ЦА-320А)

Насос центробежный многосекционный марки ЦНС 38-154.

Привод..............................................от двигателя ГАЗ-52А.

Наибольшее развиваемое давление, МПа...........................1,54.

Наибольшая подача, дм3/с..............................................10,5.

Управление водоподающим блоком.................индивидуальное.

Техническая характеристика водоподающего блока цементировочного агрегата УНБ1 400x40

Насос центробежный многосекционный марки ЦНС 60-198.

Наибольшее развиваемое давление, МПа...........................1,98.

Наибольшая подача, дм3/с..............................................16,6.

Привод...............от ходового двигателя шасси несущего автомобиля КрАЗ-65101 посредством коробки отбора мощности, установленной на раздаточную коробку шасси автомобиля. Передаточное отношение..............................................0,46.

Для цементировочных агрегатов стационарного типа с неограниченным электроснабжением и необходимостью применения высокого давления в процессе приготовления тампонажных растворов применяют водоподающие блоки, имеющие следующую техническую характеристику.

Насос центробежный многосекционный марки ЦНС 60-360.

Наибольшее развиваемое давление, МПа.............................36.

Наибольшая подача, дм3/с..............................................17,7.

Привод...................................электродвигатель переменного тока, мощностью 77 кВт, частота вращения ротора - 2900 мин-1.

Мерный бак (рис. 129), являясь одним из основных модулей цементировочного агрегата, должен соответствовать специальным требованиям. Представляя собой тонкостенный сосуд, мерной бак должен обладать достаточной жесткостью, исключающей возможность деформации его стенок при наполнении жидкостью или опустошении. Такая деформация часто приводит к

образованию трещин в сварочных швах крепления перегородки, по которым жидкость способна перетекать из одной секции в другую. Такие перетоки, как правило, остаются незамеченными при нагнетании продавочной жидкости, что приводит к значительным погрешностям в ее учете. Кроме этого, деформация стенок бака приводит к изменению его объема, что так же влияет на точность учета продавочной жидкости при нагнетании ее в скважину.

При выборе конструкции мерного бака с его оснасткой, а также при определении его оптимального объема необходимо выполнение следующих эргономических требований. В первую очередь это касается конструкции и расположения запорных устройств на манифольдах для набора жидкости и ее откачки. При этом требуется, чтобы все краны и задвижки при манипуляциях с ними не требовали больших усилий оператора и были расположены с учетом максимальных удобств.

Большую роль в выполнении эргономических требований играет вместимость мерного бака, которую следует выбирать по возможности большой. При обслуживании мерных баков относительно большой вместимости число переключений для набора и откачки продавочной жидкости соответственно будет меньшим. При нагнетании больших ее объемов, частые переключения иногда приводят к чрезмерной усталости оператора, что в свою очередь способствует допущению ошибок при учете откачиваемых порций.

С целью выполнения этих требований по настоянию тампонажных служб завод «Красный Молот» (г. Грозный) мерные баки вместимостью 4 м3 заменил на шестикубовые. Целесообразность такой замены появилась и в том, что для приготовления тампо-нажного раствора запас воды в двух мерных баках стал достаточным для затворения 20 т цемента, что соответствует полной загрузке бункера цементосмесительной машины УС-6-30.

Зарубежные цементировочные агрегаты оснащены мерными баками вместимостью 20 баррелей (около 3 м3). Частота переключений при учете продавочной жидкости сравнительно велика. Но удобство и упрощение этого учета заключается в том, что каждая порция откачиваемой жидкости равна 10 баррелям ровно,

что легче поддается запоминанию и исключает ошибки при учете.

Кроме того, на многих зарубежных цементировочных агрегатах переключение кранов и задвижек мерного бака механизировано и управление осуществляется с единого пульта.

Манифольд цементировочного агрегата (рис. 130) представляет собой систему трубопроводов, отводов и запорных устройств, обеспечивающих подачу рабочих жидкостей к насосу и распределение потоков на выкид в направлениях, соответствующих рабочему процессу.

Манифольды цементировочного насоса и водоподающего блока не связаны , между собой, а имеют лишь общий исток -мерный бак. Каждый манифольд состоит из двух частей - приемной и нагнетательной. Приемный манифольд цементировочного насоса оснащен дисковыми заслонками для регулирования подачи жидкости в приемный коллектор из двух источников (мерного бака или устройств, расположенных за пределами агрегата) посредством гибкого гофрированного рукава. Внешними источниками рабочих жидкостей могут быть приемный бачок, сливной коллектор осреднительной установки, амбар и т.д.

Упомянутый нагнетательный манифольд рассчитан на высокое давление и требует проведения периодических испытаний опрессовок. Операции по опрессовке манифольда необходимо производить регулярно после окончания ремонтных работ, а также перед выполнением ответственных операций на скважинах. При этом опрессовке подвергают все элементы разборного трубопровода, включая шарнирные колена, которые собирают в единую цепь, на конце которой устанавливают заглушку. Всю работу по опрессовке выполняют в соответствии с правилами техники безопасности, действующими на данный период времени. Независимо от выполнения этих операций на базе перед выездом, по прибытии на скважину, после обвязки с ее устьем, опрессовку производят вновь с учетом условий скважины.

Манифольд водоподающего блока не представляет сложности, его выкидная часть не включает запорных устройств. Ответственным узлом этого манифольда является дисковая заслонка на приеме, установленная у мерного бака. От ее надежности зависит

проникновение в прием бурового раствора или других абразивных жидкостей из мерного бака, которые могут вывести из строя центробежный насос.

ЦЕМЕНТИРОВОЧНЫЕ АГРЕГАТЫ

Для наиболее целесообразного использования цементировочных агрегатов по назначению необходимо Соответствие его характеристики условиям применения. Отличаются они, в первую очередь, необходимой гидравлической мощностью для нагнетания тампонажного раствора в заколонное пространство в расчетном режиме, и во вторых - объемами нагнетаемых рабочих жидкостей.

Условия цементирования скважин весьма разнообразны. В связи с этим, необходим нормальный ряд цементировочных агрегатов с техническими данными, соответствующими всем этим условиям.

Основным показателем технической характеристики цементировочных агрегатов является их полезная (гидравлическая) мощность.

В результате исследований, проведенных научно-иссле-довательскими и производственными организациями, был определен следующий нормальный ряд цементировочных агрегатов, отличающихся полезной мощностью:

- УНБ 160x32, гидравлической мощности, л.с.(кВт) - 106(78);

- УНБ 400x40, гидравлической мощности, л.с.(кВт) - 380(278);

- УНБ 500x50, гидравлической мощности, л.с.(кВт) - 470(345);

- УНБ2-630, гидравлической мощности, л.с.(кВт) - 590(434).

В последующем возникла необходимость пополнить эту номенклатуру цементировочным агрегатом полезной мощности 250 л.с.

Ранее институтом «Азинмаш» разработан стандарт для насосных установок (ГОСТ 28992-91), которым обусловлены основные параметры установки, приведенные в табл.54.

Тем не менее, на протяжении последних десятилетий в составе отечественного парка цементировочных агрегатов преобладали традиционные ЦА-320А (прототип УНБ 160x32). Это объяснялось, в первую очередь, однообразием и несложностью условий

цементирования скважин в Западной Сибири, где сосредоточены основные объемы буровых работ нефтегазовой отрасли России. Нельзя считать, что эти агрегаты в полной мере соответствовали этим условиям. Недостаток их соответствия заключался в необходимости их увеличенного числа при выполнении одной цементировочной операции. Относительно большое число участвующих в процессе цементирования агрегатов не только влечет к удорожанию работ, но и значительно усложняет руководство цементировочной операцией, что нередко приводит к допущению ошибок исполнителями работ и, как следствие - к снижению качества цементирования, а порой и к серьезным осложнениям в скважинах.

Кроме гидравлической мощности, важным является также соответствие прочих показателей цементировочного агрегата (наибольшая подача цементировочного насоса и наибольшее развиваемое давление), которые успешно регулируются путем замены диаметров плунжеров или поршней насоса.

Не менее важным является выбор несущей базы цементировочных агрегатов, которая во многом зависит от географических и дорожных условий обслуживаемых объектов. Для соответствия этим условиям рассматриваются три варианта несущей базы: мобильная (самоходная), являющаяся вариантом для более оперативного обслуживания, рамная и блочная для стационарного базирования. Последняя с возможностью транспортирования поблочно вертолетами на внешней подвеске.

Перечисленные выше модели цементировочных агрегатов являются продукцией серийного производства последних десятилетий, их назначение, устройство и техническая характеристика подробно описаны в технической литературе [2,10 и др].

Ниже изложены сведения о современных типах цементировочных агрегатов, выпускаемых различными предприятиями России.

Насосные установки стационарного базирования (рамные или блочные), выпускаются в двух вариантах по Типу привода цементировочного насоса:

- с приводом от электродвигателя;

- с дизельным приводом.

В условиях бесперебойного снабжения электроэнергией или трудности доставки горючего на буровые наиболее целесообразно применение насосных установок с электроприводом. Обслуживание таких установок значительно проще и экономичней. Насосные установки с дизельным приводом используют в условиях нестабильного снабжения электричеством, когда при внезапном его отключении в процессе цементирования обсадной колонны создается угроза оставления цемента в колонне, что чревато серьезным осложнением в скважине.

Акционерное общество «Костромской завод «Строммаши-на», ранее выпускавшее цементировочные агрегаты УНБ-160 с насосом 9ТМ, в настоящее время перешло на изготовление установок, снабженных более современными и совершенными трехплунжерными насосами. Это значительно повышает технический уровень выпускаемой продукции изготовителя и приводит к соответствию современным требованиям цементирования скважин.

Применяемый на этих установках цементировочный насос НП-160 имеет характеристики, указанные в табл. 55, остальные сведения - в табл. 56.

От ранее выпускаемой модели УНБ-160x40 (ЦА-320М) новые установки отличаются следующими основными особенностями:

- Применено несущее шасси автомобиля высокой проходимости.

- Снабжена установка трехплунжерными насосами НП-160, в том числе для водоподающего блока, что повысило ее КПД на 15 % и долговечность.

- Применено дистанционное управление запорной арматурой на приемном и напорном манифольдах.

- Установлены дополнительные приборы для контроля давления, расхода жидкости и ее плотности.

Акционерное общество «СИНЕРГИЯ» (г. Пермь) для цементирования скважин выпускает цементировочные агрегаты ЦА СИН 35, предназначенные для работы в умеренно-холодных климатических районах (ГОСТ 16350-80). Агрегат оснащен трехплунжерным насосом СИН 32 НМ, обладающим следующими рабочими параметрами (табл.57).

Научно-производственная компания «РАНКО» освоила выпуск ряда моделей насосных установок, в том числе цементировочных агрегатов в различных вариантах несущей базы: на шасси автомобилей КрАЗ или УРАЛ, а также для стационарного применения - на раме.

К их числу относятся следующие модели:

- Установка насосная УНБ 125x63 с водоподающим блоком и цементировочным насосом типа АНЦ с подачей 22,8 дм3/с и наибольшим давлением 63 МПа. Несущая база -КрАЗ-65101 или УРАЛ-4320.1912-30.

- Установка насосная УНБ 320x63 с цементировочным насосом типа 14Т1, подача которого достигает 34 дм3/с; развиваемое давление - от 32 до 63 МПа. Несущая база - КрАЗ-65101 или УРАЛ-4320-1912-30.

- Установка насосная в рамном исполнении УНБ 1Р-320x63 с цементировочным насосом типа 14Т2 (рис. 131). В качестве приводного двигателя используют дизель типа В2-500ТК или ЯМЗ 238. При этом шифр установки принимает вид УНБ 1Р 125x63.

Кроме перечисленных, существуют и другие заводы-изготовители цементировочных агрегатов в промышленных регионах России. Как правило, их продукция пока на стадии опытного производства.

К числу изготовителей аналогичной серийной продукции относится также совместное с фирмой Halliburton предприятие в Твери - Халлибуртон-Герс Лтд. Навесное оборудование агрегата поставляет фирма из США, затем монтирует его на шасси автомобиля КрАЗ, используя при этом варианты несущего шасси с различной формулой колес (6x4 или 6x6).

Цементировочный агрегат представляет однонасосную установку с индивидуальным приводом, техническая характеристика
которого содержит следующие данные:

Полезная мощность, кВт (л.с.) - 180 (250)

Наибольшее развиваемое давление,

МПа - 125

Три плунжера диаметром, мм - 105

Тип цементировочного насоса - НТ 400

Тип приводного двигателя - 8V-71

Коробка перемены передач с автоматическим переключением содержит, передач - 5

Подпорный насос - шламовый типа - 6x5x11-10

Наибольшее давление, МПа - 0,3

Наибольшая подача, дм3/с - 50

Вместимость мерного бака, м3 - 3

Габаритные размеры, мм - 10250x2500x3800

Полная масса, кг - 21680

Таблица 59

Диаметр плунжера, мм	152	127	114	101	85
Наибольшее развиваемое давление, МПа	43,5	63	78,5	105	140
Наибольшая подача, дм³/с	50	35	28	22	16
Длина хода плунжера, мм	203
Объём масла в приводной части, дм³	83,3
Масс, кг	2540

К цементировочным агрегатам необходимо также отнести «Установку для производства изоляционных работ на буровых
Основные рабочие параметры насоса НТ-400

скважинах УНЦМ-4» (рис. 132), созданную на базе агрегата ЦА СИН-35, характеристика которого описана выше.

Установка способна транспортировать до 4 ттампон аж но го материала, готовить из него раствор, обеспечивая ему необходимые свойства, и нагнетать его в скважину в расчетном режиме. Как правило, УНЦМ-4 используют для установки цементных мостов как на строящихся скважинах, так и эксплуатационных в период их ремонта. Кроме этого, УНЦМ-4 может быть с успехом применима для цементирования потайных колонн, спускаемых во вторые стволы в скважинах старого фонда, подвергающихся реанимации. Для этих случаев практикой определены необходимые объемы тампонажного раствора, обычно составляющие 6-8 м3. Используя для их приготовления и нагнетания в скважину две установки УНЦМ-4, можно успешно выполнить операцию по цементированию потайной колонны в скважине этой категории. В настоящее время для выполнения таких работ, как правило, применяют два цементировочных агрегата УНБ 160x32 и одну смесительную установку УС6-30. Кроме них с целью обеспечения тампонажному раствору высокого качества привлекают еще к работе и осреднительную установку. Таким образом, при выполнении операции участвуют до 4 установок. Применяя две установки УНЦМ-4, как альтернативу, создается возможность значительно сократить затраты на проведение таких работ.

К числу зарубежных образцов, наиболее широко используемых в мировой практике цементирования скважин, относятся цементировочные агрегаты ведущих фирм США: Halliburton; BJ Hughes Jnc (Buron Jackson), Dowell Schlumberger и Western. Каждая фирма выпускает несколько различных по гидравлической мощности и устройству моделей для разных условий цементирования скважин.

В качестве примера, в табл. 60 приведена характеристика выпускаемых агрегатов фирмы BJ Hughes Jnc.

Рис. 132 Установка для производства изоляционных работ на скважинах УНЦМ-4

б) Для обслуживания отдаленных буровых объектов. Обладая массой 13154 кг, может доставляться вертолетом соответствующей грузоподъемности

Рис. 135. Цементировочный агрегат фирмы Dowell Schhuhberger для условий стационара, главным образом, для обслуживания морских скважин

Большинство моделей американских агрегатов оснащены двумя цементировочными насосами, привод которых осуществляется дизельными двигателями, установленными на платформе шасси, посредством коробки перемены передач с автоматическим переключением (рис. 133, 134 и 135). Кроме пяти передач, коробка оснащена демультипликатором, при включении которого число оборотов каждой передачи сокращается примерно вдвое. Таким образом, нагнетание жидкости в скважину может осуществляться на дести скоростях, которые переключаются автоматически в зависимости от роста или снижения давления.

Каждая модель агрегата снабжена цементировочными насосами одного типа: на агрегатах BJ Hughes Jnc - насосами пейсмейкер, фирмы Halliburton - НТ 400 и т.д. Насосы агрегатов, модифицированных по гидравлической мощности, отличаются только диаметром устанавливаемых плунжеров и соответствующей им гидравлической части насоса.

По такому же признаку модификации выбирают приводные двигатели к цементировочным насосам. Как правило, применяют два их типа, отличающихся числом цилиндров и развиваемой мощностью: GM8V71 (340 л.с.) и GM12V71 (420 л.с.).

Зарубежные цементировочные агрегаты, рекомендуемые в качестве аналогов при разработке отечественных образцов имеют технические характеристики, указанные в табл. 61.

Для применения в арктических условиях фирма Halliburton выпускает контейнезированные цементировочные агрегаты, смонтированные на автоприцепе (рис. 133 б).

КОМПЛЕКСЫ СТАЦИОНАРНОГО ЦЕМЕНТИРОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Для локальных условий дислокации буковых объектов: кустовое и морское бурение, отдаленные разведочные экспедиции и др. для производства цементировочных работ наиболее целесообразно использование комплексов стационарного цементировочного оборудования, расположенного непосредственно на площадке буровой с постоянной обвязкой с ее основными коммуникациями. Состав комплекса определяют соответственно с условиями цементирования обсадных колонн, предусмотренных конструкцией скважины, а также с условиями проведения прочих работ с участием комплекса или его элементов (продавки, промывки, опрессовки и др.). Кроме того, учитывают вид тары там-понажного материала. Если эта тара представлена в виде бумажных мешков, в состав комплекса включают смесительные установки 1СМРт-20 (рис.77) для аккумулирования цемента, его просеивания при загрузке и приготовления из него раствора. Такие установки выпускает фирма «ЭСКОРТ» г. Новочеркасск.

При использовании цемента, затаренного в мягкие контейнеры, вместо этих установок более целесообразно использовать специальные бункеры-накопители (рис. 137).

Бункер-накопитель в нижней части оборудован гидровакуумным смесителем, а в верхней - конической сеткой с установленным на верхнем конце ножом для вскрытия оболочек контейнеров. Коническая сетка способна перемещаться в бункере по вертикали. Опускание сетки вниз производится за счет нагрузки, создаваемой сверху массой загруженного цементом контейнера, подаваемого подъемными средствами. После вскрытия контейнера ножом, цемент из него просыпается сквозь ячейки сетки, оставляя на ней комки затвердевшего цемента. Опустошенная оболочка контейнера остается на сетке, которая под действием массы контргрузов поднимается вверх, устанавливаясь в исходное положение. Подъемным средством оболочка контейнера удаляется, а комки затвердевшего цемента скатываются вниз по наклонным ребрам. После загрузки бункера на 2/3 объема подают жидкость затворения в гидровакуумный смеситель и начинают приготовление тампонажного раствора. Подъемное средство, главным образом электротельфер, и метод его обслуживания выбирают таким образом, чтобы время загрузки в бункер одного контейнера соответствовало производительности гидровакуумного смесителя. При выполнении этого условия процесс приготовления тампонажного раствора будет протекать Непрерывно.

Расположение одного из вариантов комплекса стационарного цементировочного оборудования с обвязкой показано на рис. 86.

Одним из наиболее экономичных, но превосходящих по сложности организации работ вариантов, является комплекс с

заменой в нем одной насосной установки буровым насосом. Схема расположения и обвязки комплекса показаны на рис. 137.

Если в плане работ предусмотрено приготовление тампонаж-ного раствора методом рециркуляции с накоплением всего расчетного его объема до начала нагнетания в скважину, то работу выполняют в следующем порядке.

В осреднительно-накопительные емкости 1 и 2 набирают расчетный объем воды и готовят жидкость затворения. Затем подают ее насосной установкой 3 в гидровакуумный смеситель 4 из емкости 1. При выходе смесителя на рабочий режим в бункер-накопитель 5 начинают подавать цемент. Получаемый раствор подают в емкость 1 и нарабатывают его там до получения заданной плотности и прочих необходимых свойств. Затем переключаются на наработку тампонажного раствора в емкости 2 в таком же порядке, а из емкости 1 готовый раствор шламовым насосом 7 подают в прием бурового насоса 8, которым начинают нагнетание его в скважину.

Если расчетный объем тампонажного раствора превышает общую вместимость емкостей 1 и 2, то раствор продолжают готовить поочередно, используя освободившуюся емкость.

В процессе нагнетания тампонажного раствора в скважину, поступающий из нее буровой раствор направляют по желобам в специально подготовленную приемную емкость 10, предварительно очистив ее, уточнив вместимость и снабдив тарированной линейкой. Заполнив емкость до определенного уровня, направляют поток бурового раствора в другую приемную емкость 11. После окончания закачки тампонажного раствора в скважину и пуска цементировочной пробки, нагнетание продавочной жидкости начинают из приемной емкости 10 буровым насосом. Последнюю порцию продавочной жидкости нагнетают насосной установкой до получения сигнала «стоп».

Если планом работ наработка тампонажного раствора методом рециркуляции не предусмотрена, то в комплексе достаточно ходной осреднительной емкости для выравнивания плотности
понажного раствора, приготовленного с одновременным нагнетанием его в скважину.

Для условий кустового бурения существуют два варианта комплексов, один из которых располагают в непосредственной близости стационарно расположенных буровых насосов. Другой, для цементирования скважин, строительство которых осуществляют буровой установкой БУ 3000 ЭУК-I или другими в поэше-лонном варианте, где насосная установка включена в состав эшелона, комплекс монтируют на отдельной платформе, включенной в состав этого эшелона.

Для условий морского бурения комплекс располагают на уровне второй палубы в непосредственной близости от цементо-хранилища и устья скважины. Примерное расположение элементов комплекса показано на рис. 138.

По условиям цементирования морских скважин за одни сутки до начала работ требуется провести подготовку тампонажного материала. Она заключается, главным образом, в перебункеровке всего расчетного количества цемента с одновременным его просеиванием с целью отделения затвердевших комков недопустимых размеров. Для этой цели силосы должны быть оборудованы специальными устройствами (рис. 139).

Возможность расхаживания обсадных колонн в процессе их цементирования обеспечивают установкой дополнительного стояка на буровой, снабженного гибким металлическим шлангом для подключения к цементировочной головке. Этот стояк является одним из основных элементов нагнетательного манифольда комплекса.

Цементирование интервалов с низкими пластовыми давлениями требует применения облегченных тампонажных растворов, а интервалы продуктивной зоны, расположения башмака или других ответственных участков ствола скважины - тампонажных растворов с другими свойствами.

Изменение температуры по всей высоте ствола также требует применения растворов с различными сроками схватывания. Учитывая условия скважины, для цементирования каждой колонны кроме направления требуется применение двух или трех видов тампонажного раствора, включая облегченный.

Приготовление сухих тампонажных смесей для облегченных растворов в условиях морского бурения чрезвычайно сложно. Наиболее целесообразным способом приготовления таких растворов

является так называемый «мокрый способ», который заключается в следующем. Резервуар осреднительной установки заполняют водой с замером ее объема. Включают мешалки и подают в воду бентонитовый глинопорошок в количестве 3-5 % от массы воды. Затем делают выдержку во времени (6-8 часов) до полного роспуска глины в воде. Для цементирования высокотемпературных интервалов вместо глинопорошка можно использовать КМЦ, которая, кроме стабилизирующих свойств, обеспечивает раствору замедленное схватывание. После готовности жидкости затворения открывают соответствующие заслонки и краны на манифольдах и создают циркуляцию в системе: резервуар установки 10 - насос 13 - насос 3 - гидровакуумный смеситель бункера 12 - резервуар установки 10. Получив устойчивый режим циркуляции, открывают задвижку под бункером 12 и подают цемент в гидровакуммный смеситель, расположенный под ним. Циркулируя в системе с одновременным обогащением цементом, раствор постепенно набирает плотность. Такой процесс называют рециркуляцией. По достижении заданной плотности раствора, подачу цемента прекращают и продолжают циркуляцию с одновременной работой мешалок. После достижения однородности свойств раствора по всему объему делают переключение запорной арматуры манифольдов «на откачку в скважину» или на приготовление второй порции раствора в другом резервуаре гомогенизатора.

Комплекс с его обвязкой дает возможность готовить тампо-нажные растворы с любыми свойствами различными способами.

Если расчетный объем тампонажного раствора превышает общую вместимость двух резервуаров осреднительных установок, то его готовят комбинированным способом. Вначале в одном резервуаре методом рециркуляции готовят порцию для цементирования нижних интервалов, главным образом продуктивных пластов, затем готовят раствор для верхней части заколонного пространства с одновременным нагнетанием его в скважину. В это время раствор в первом резервуаре подвергают постоянному перемешиванию и закачивают в скважину во вторую очередь.

ГЛАВА VII
ОРГАНИЗАЦИЯ ЦЕМЕНТИРОВОЧНЫХ РАБОТ

Предприятия, выполняющие услуги по цементированию скважин для буровых организаций, называют по-разному. В период Миннефтепрома они именовались тампонажными управлениями, конторами, цехами и т.д. В данной работе назовем его условно: тампонажным предприятием (по тексту - предприятие).

Основой предприятия является парк цементировочной техники и обслуживающий ее персонал. Численность парка и его состав, главным образом зависят от объема выполняемых работ. Кроме этого, при определении необходимой численности парка учитывают степень неравномерности загрузок его работой во времени.

Число готовых к цементированию скважин на определенный момент колеблется в широких пределах. При больших скоплениях, их обслуживание предприятием одновременно не представляется возможным, что приводит к организационным простоям скважин со спущенными колоннами в ожидании цементирования. В данном случае имеет значение количественный фактор, то есть, чем больший объем выполняемых работ, тем менее ощутима эта неравномерность.

В связи с этим более целесообразно создание централизованного предприятия с парком для выполнения большого объема работ вместо небольших тампонажных цехов при каждой буровой организации, если их в регионе больше одной.

Парк цементировочной техники включает до четырех типов мобильных установок различных по назначению:

- цементировочные агрегаты различной гидравлической

мощности;

- смесительные установки УС-6-30; УС-5-30 и др.;

- осреднительные установки;

- цементовозы.

Включение в состав парка мощных цементировочных агрегатов продиктовано особыми условиями работ, главным образом, высокой энергоемкостью цементировочных операций, работами по гидроразрыву пластов и т.д. Однако их доля в парке должна быть ограничена экономической целесообразностью, так как содержание и обслуживание установок большой гидравлической мощности на 30-40% дороже, чем агрегатов ЦА-320М или УНБ 160x32.

На вооружении большинства предприятий в качестве цементосмесительной техники применяют установки УС-6-30, приспособленные к загрузке цементом из тары любого вида, способные к дозированной подаче материала на смешение и т.д.

Количество осреднительных установок в составе парка и вместимость их резервуаров выбирают также в зависимости от условий цементирования. Если по условиям работы предусмотрен рециркуляционный метод приготовления тампонажных растворов с их накоплением, возникает необходимость в содержании увеличенного числа таких установок, с вместимостью их резервуаров до 25 м3.

Состав тампонажного предприятия и его структура определяются объемом выполняемых работ, а также особенностями технологии их выполнения. При выполнении сложных цементировочных операций в больших объемах, наиболее приемлема структура, изображенная схемой на рис. 140.

Функции отделов, цехов и служб предприятия заключаются в следующем.

Директор осуществляет общее руководство предприятием. Деятельность его не ограничивается административными функциями, а способствует находить целесообразные решения по всем вопросам, соответствующим специфике тампонажного предприятия.

Главный инженер - заместитель директора осуществляет контроль и руководство за технико-технологическими службами. Руководит подготовкой и выполнением сложных цементировочных операций. Организует и контролирует выполнение мероприятий по подготовке кадров. Осуществляет постоянный контроль над службой охраны труда и техники безопасности. При отсутствии директора выполняет все его обязанности.

Технологическая служба, возглавляемая главным технологом, выполняет следующие функции:

■ осуществляет связь с технологическими службами обслуживаемых буровых организаций, получая от них необходимую информацию об условиях цементирования каждой конкретной скважины;

■ планирует порядок выполнения каждой цементировочной операции, выбирает для ее осуществления рецептуру тампонажного раствора силами подведомственной лаборатории, определяет режимы нагнетания тампонажных растворов и прочих рабочих жидкостей в скважину, определяя для этого количество и состав цементировочной техники;

■ анализирует результаты проведенных цементировочных операций по сведениям, предоставленным соответствующими буровыми организациями;

■ осуществляет контроль за подготовкой скважин к цементированию, выделяя для этой цели представителя службы для участия в спуске обсадной колонны в период оснащения ее элементами технологической оснастки, промывки скважины в процессе спуска колонны и по его окончании.

На производственно-технический отдел возложены следующие функции. Распределение цементировочной техники для выполнения работ на скважинах. Осуществление связи с обслуживаемыми буровыми организациями с целью уточнения сроков доставки тампонажных материалов и цементировочной техники

на буровые. Обеспечение контроля за расходом тампонажного материала по предприятию с целью бесперебойного снабжения для нужд цементирования скважин. Обеспечение проведения подготовительных работ перед выполнением сложных ответственных цементировочных операций. При этом проводит испытание насосной и смесительной техники на работоспособность и гидравлические испытания напорных трубопроводов, включая все элементы нагнетательных линий.

Осуществление строгого учета рабочего времени по каждому работнику парка в течение текущего месяца. Обеспечение равномерного распределения работы исполнителей. Несет ответственность за своевременную доставку работников парка к месту работы в неурочное время и к месту жительства (или отдыха) после выполнения работ на скважине.

Отдел возглавляет начальник, в подчинении которого находится группа инженеров, руководящих работой агрегатов на скважинах, и бригада старших операторов (машинистов), в обязанности которых входит обслуживание цементировочных головок в процессе цементирования (переключение кранов, освобождение и пуск цементировочных пробок и т.д.), распределение продавочной жидкости при подаче ее в мерные баки цементировочных агрегатов, опрессовка сборного трубопровода, подключенного к цементировочной головке и т.п.

Диспетчерская служба производственно-технического отдела выполняет работу по оформлению путевых документов подвижного состава парка. Осуществляет круглосуточную связь с экипажами цементировочных агрегатов, выполняющих различную работу на скважинах, находящихся в аварийном состоянии. Организует срочные выезды цементировочных агрегатов в неурочное время для выполнения работ по ликвидации аварий на скважинах. В случае необходимости организует смену экипажей или замену агрегатов, не способных продолжать работу.

Служба, возглавляемая главным механиком, на котором лежит ответственность за техническое состояние парка, выполняет следующие функции. Обеспечивает выполнение всех мероприятий по содержанию автомобильной техники в исправном состоянии, выполняя своевременно и качественно все ремонтные и

профилактические работы. Осуществляет связь с местной организацией ГИБДД, выполняя все ее требования в установленном порядке.

Автомобильную службу парка - гараж возглавляет заведующий и его помощники: механик по ремонту и механик по эксплуатации, ответственный за выпуск парка на линию в исправном состоянии.

Профилакторий - цех по производству плановых профилактических работ, проводимых с несущими шасси и навесным оборудованием. Все работы выполняются строго по графику, составленному в соответствии с нормами пробега и наработки на отказ.

Цех по ремонту цементировочного оборудования, кроме работ по ремонту насосной и цементосмесительной техники, производит работу и подготовку к работе цементировочных головок. Осуществляет их сбор на буровых после ОЗЦ на зацементированных скважинах. Цех оснащен опрессовочным стендом для проведения гидравлических испытаний отремонтированного оборудования, предназначенного для работы под давлением, а также цементировочных головок, после их подготовки к работе.

Величина опрессовочного давления при этом должна соответствовать «Правилам безопасности», действующим на данный момент.

В соответствии с «Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности», утвержденными Госгортехнадзором России 14.12.1992, п.1.5.23, нагнетательные трубопроводы, их детали и арматура после сборки на заводе или ремонта подлежат опрессовке в течение трех минут (не менее) при следующих величинах давления:

кгс/см2	<200	200-500	560-650	>650;
с коэффициентом запаса прочности	1,5	1,4	1,3	1,25

В состав администрации, как одной из основных служб предприятия, входят: канцелярия, бухгалтерия, планово-

производственный отдел, отдел охраны труда и техники безопасности, охрана, служба материально-технического снабжения и хозяйственный отдел.

Функции всех отделов соответствуют специфике предприятия.

Функции хозяйственного отдела весьма разнообразны, а масштабы деятельности зависят от финансовых возможностей предприятия. При наличии достаточного количества средств предприятия в порядке развития социальной сферы осуществляет жилищное строительство для своих работников; содержит базу отдыха или подобные ей оздоровительные объекты; организует экскурсионные поездки для членов своего коллектива и т.д.

Развитие социальной сферы является одним из основных факторов, привлекающих высококвалифицированных специалистов и рабочих к работе на данном предприятии; способствует сокращению текучести кадров и поддержанию дисциплины работников на высоком уровне.

Обслуживание комплексов стационарного цементировочного оборудования в условиях кустового бурения и проведение цементировочных операций на скважинах более целесообразно выполнять силами специальных бригад.

В зависимости от объемов выполняемых работ и частоте выполнения цементировочных операций на одном кусте одна бригада может обслуживать 2-3 комплекса на разных кустах. Численность бригады зависит от состава комплекса, количества агрегатов и механизмов, требующих постоянного обслуживания. Возглавлять бригаду и осуществлять руководство проводимыми операциями должен инженер соответствующей специальности, с достаточным опытом работы в области цементирования скважин.

С целью обеспечения надежности охраны и поддержания комплекса в состоянии постоянной работоспособности владельцем его должна быть организация, которой принадлежит куст. Бригада, обслуживающая комплексы на кустах, должна быть в штате этой организации.

Подобный порядок обслуживания стационарных комплексов цементировочного оборудования будет целесообразным и на морских буровых установках. Состав бригады и ее численность будет зависеть от конкретных условий цементирования и прочих особенностей морского бурения.

Порядок расчетов за выполнение цементировочных операций между тампонажным предприятием и обслуживаемыми ими буровыми организациями ранее предусматривал оплату за каждую агрегато-операцию. При этом общая сумма за выполненную операцию зависела от числа участвующих в ней агрегатов. С целью искусственного увеличения этой суммы предприятия часто применяли лишние цементировочные агрегаты, мотивируя необходимостью резерва с целью надежности и пр.

Применение неоправданных излишков техники приводило к удорожанию цементировочных работ, а участие чрезмерно большого числа агрегатов в процессе усложняло управление проводимыми операциями, что способствовало допущению непоправимых ошибок исполнителями работ, приводимых к осложнениям на скважине.

Описанный порядок расчетов существовал в период Мин-нефтепрома и сохранился в некоторых предприятиях до сих пор.

Наиболее целесообразным является порядок расчетов за выполнение цементировочных операций, предусматривающий оплату за выполненную работу независимо от числа участвующих агрегатов. Размер оплаты должен зависеть от сложности технологии выполняемой операции. При этом определяющие сложность параметры должны быть выражены объемами и составом тампонажного раствора, величиной рабочего давления, объемом прода-вочной жидкости и сроком выполнения цементировочной операции.

Кроме этого, при определении размера оплаты за проведенную цементировочную операцию необходимо применять коэффициент качества, который определяется по результатам акустической цементометрии или других методов геофизических исследований. Например, при хорошем контакте цементного камня с породой и колонной по всей высоте подъема может быть применим коэффициент 1,2. В случае отсутствия такого контакта в зоне продуктивного горизонта или над ним - применять коэффициент -0,8, а при допущении осложнений на скважине в результате некачественного цементирования предприятие обязано выполнить соответствующие ремонтные работы за свой счет.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аветисов А.Г., Тарабин Е.И., Бездробный О.И., Кульнев А.С. Выбор технических характеристик устройств для стабилизации плотности тампонажного раствора в процессе приготовления. М., «Нефтегазовая геология, геодезия и бурение, 1985, № 12, с. 35-38.

2. Бездробный О.И., Булатов А.И., Макаренко П.П. Обслуживание наземного цементировочного оборудования. Справочник. М., «Недра», 1996,480 С.

3. Булатов А.И. Тампонажные материалы и технология цементирования скважин. М., «Недра», 1982,295 С.

4. Вишняков В.А., Аваков В.А. Определение подачи поршневых буровых насосов. «Машины и нефтяное оборудование», № 3, М., ВНИИОЭНГ, 1975, с. 21-25.

5. Волков Е.Ф., Демихов В.И., Милыптейн В.М., Шмаков Е.С., Юрьев В.А. Надежность цементировочных агрегатов и це-ментосмесительных машин. «Машины и нефтяное оборудование», № 3, М., ВНИИОЭНГ, 1975, с. 15-18.

6. Ваниггейн С.С., Горн Б.Е. Смесительные машины для приготовления растворов при бурении и эксплуатации скважин. ГОСИНТИ, М., 1958, 58 С.

7. Данюшевский B.C., Толстых И.Ф., Милыптейн В.М. Справочное руководство по тампонажным материалам. М., «Недра», 1973,310 С.

8. Елин В.И., Солдатов К.Н., Соколовский С.М. «Насосы и компрессоры». Гостоптехиздат, М., 1958,370 С.

9. Инструкция по креплению нефтяных и газовых скважин РД 39-00147001-767-2000. М., 2000,270 С.

10. Логвиненко С.В. Техника и технология цементирования скважин. М., «Недра», 1978,384 С.

11. Милыптейн В.М. Сокращение затрат на цементирование при строительстве и капитальном ремонте скважин. «Нефтяное хозяйство», июль, № 6,1999, М., с. 16.

12. Мильштейн В.М., Черняк Ю.В., Макогонов С.А. Пути совершенствования цементировочных насосов с целью увеличения их подачи. «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море», № 1, 2001, М., с. 28.

13. Мильштейн В.М. Практика цементирования нефтяных и газовых скважин за рубежом. Серия «Бурение». Выпуск ВНИИОЭНГ, М., 1986,67 С.

14. Мительман Б.И. Справочник по гидравлическим расчетам в бурении. «Госнаучтехиздательство нефтяной и горнотопливной литературы». М., 1963,253 С.

15. Программа цементирования. Wetherford (США) К/4 0/0/250/3/881/Printed in Federal Republic of Germany.

16. Подборский JI.E., Ильгильсонис B.K. Машины для разгрузки и транспорта порошкообразных материалов. Машгиз, М., 1961, «Госнаучтехиздательство машиностроительной литературы». 192 С.

17. Соловьев Е.М. Заканчивание скважин. М., «Недра», 1979, 303 С.

18. Технология и цементирование скважин аэрированными суспензиями. РД 39-2.1232-84. Краснодар, ВНИИКРнефть.

19. Dean E.Gaddy. Drilling Editor. Burlington reverse circulates cement, sets world record.//Oil and Gas Journal. Week of april 17^2000.- P.58-59.

20. Rudy B.Callihan. Improved Cementing Techniques For Large Diameter Casing. Drilling - DCW. October 1976.

21. Robert C. Smith. Amoco Production Co. Tulsa Checklist aids Successful primary cementing. //Oil and Gas Journal. 1982. - Vol. 80.- №44.-P. 72-75

22. Edwin S. Arnold, Philips Petroleum Co. Cementing: Bridging the Gap From Laboratory Results To Field Operations. //Journal of

/Petroleum Technology. - 1982. - V.34. - № 12. - P. 2843-2852.

23. J.Hartoq, D.R.Davies, R.B.Stewart. An Integrated Approach for Successful Primary Cementations. //Journal of Petroleum Technology.- 1983.- V 35. - № 10.- P.1600-1609.

24. Dowell Schlumberger Technology Conference. 1986. Cementing Job Process, p.57.

25. Dwight К. Smith. Cementing. Monograph volume 4 of the Henry L. Doherty Series. Halliburton Sewices. Second Printing. New-York. 1976/ Dallas, p.61.

26. Terry O'Bannion. Halliburton Energy Services. Bart Gui-droz. Glen Morris-Halliburton Pneumatic Systems. New Orleans Inspection program improves bulk cement system delivery. //Oil and Gas Journal. -• 1993. - Vol.91. - № 51. - P.92-94.

27. Engineered Cementing. BJ - HUGHES Jnc. Asubsidiaiy of Hughes Toll company. Houston, Texas, 1970.

содержание .. 9 10 11