Технология приготовления высокостабильных тампонажных растворов

Данная технология исключает недостатки «традиционного» способа затворения тампонажных растворов с использованием цементосмесительных установок (СУ) и водоподающих насосов насосных установок (НУ).

Основные недостатки такой технологии следующие. Низкая мощность водоподающего насоса и несовершенство смесительного узла СУ не обеспечивают необходимую энергию для полного смешивания и смачивания цемента жидкостью затворения. Это приводит к образованию агрегатированных частиц цемента, большим колебаниям плотности раствора и снижению качества тампонажного камня. При использовании частично скомковавшегося цемента или утяжеленных цементов выход на необходимый режим затворения и необходимую плотность раствора зачастую не удается. Значительно усложняется управление одновременно работающими машинами.

Сущность усовершенствованной технологии заключается в использовании насоса высокого давления НУ для подачи жидкости затворения на стандартный гидровакуумный смеситель СУ при повышенном давлении и возможность рециркуляции приготавливаемого раствора до полной его гомогенизации.

На рис. П6.2 представлена принципиальная схема обвязки цементировочного оборудования по осуществлению данной технологии. Цементировочный агрегат 1 насосом высокого давления подает жидкость затворения в гидросмеситель СУ 2 по нагнетательной линии высокого давления 3. Подачу тампонажного материала в смесительное устройство следует начинать после обеспечения стабильного режима работы водоподающего насоса. Раствор, приготавливаемый цементосмесительным агрегатом 2, за счет кинетической энергии струи рабочей жидкости затворения транспортируется по гидроэлеватору 4 диаметром 100 мм в осреднительную емкость 5. Когда в осреднительной емкости накопится объем раствора 2 м³ и более заданных параметров, приступают к откачиванию его в скважину одним или двумя цементировочными агрегатами 6 и 7.

Приемные люки осреднительной емкости оборудованы съемной сеткой, предупреждающей попадание в емкость посторонних включений. Сита приводятся в движение (встряхиваются) кратковременными ударами лопастей вала, обеспечивая свободное прохождение даже высоковязких пачек цементного раствора. Емкость оборудована уровнеуказателем поплавкового типа и патрубками с кранами, через которые производится отбор проб цементного раствора для замера его плотности.

Отбор готового раствора из осреднительной емкости производится через приемные патрубки, которые оборудованы донными клапанами.

В зависимости от типа и плотности приготавливаемого раствора по табл. П6.9 выбирают насадок смесителя соответствующего диаметра и режим затворения (давление затворения).

 

Таблица П6.9

 

Тип тампонажного материала	Плотность, г/см^3		Водосмесевое отношение	Диаметр насадка, мм	Давление нагнетания жидкости затворения, МПа
	сухого материала	приготавливаемого раствора
Облегченный	2,65-2,81	1,45-1,60	0,90-1,10	15-18	2,5-3,5
Нормальный	2,90-3,15	1,78-1,90	0,45-0,55	13-15	3,5-5,5
Утяжеленный	3,45-3,60	1,96-2,25	0,31-0,35	10-12	5,0-8,0

 

Правильно выбранные насадок и режим затворения позволяют сразу же выйти на приготовление раствора максимально допустимой плотности из применяемого тампонажного материала.

В случае, если плотность накапливаемого в осреднительной емкости тампонажного раствора окажется ниже проектного значения, технология предусматривает возможность повышения плотности раствора методом рециркуляции раствора с дополнительным вводом тампонажного материала.

 

 

Рис. П6.2. Принципиальная схема обвязки цементировочного оборудования при повышенных давлениях затворения

1, 6, 7 - цементировочные агрегаты; 2, 8 - смесительные машины; 3, 9 - нагнетательный высоконапорный трубопровод; 4 - гидроэлеватор; 5 - осреднительная емкость; 10 - фильтр высоконапорный

 

 

К рис. П6.2. Высоконапорный фильтр.

1 - корпус фильтра; 2 - фильтр; 3 - узел быстросвинчивающегося соединения; 4 - линия высокого давления

 

Накопление раствора в осреднительной емкости, а также возможность осуществления рециркуляции с дополнительным вводом тампонажного материала или жидкости затворения позволяет приготавливать растворы с заданными параметрами в пределах колебаний плотности ± 0,01 г/см³.

Способ приготовления тампонажных растворов повышенной плотности заключается в следующем. Предварительно приготовленный и аккумулированный в осреднительной емкости тампонажный раствор пониженной плотности (см. рис. П6.2) отбирается цементировочным агрегатом 7 и подается на смеситель СУ 8, бункер которого загружен или утяжеляющей добавкой (барит, песок и т.п.), или тампонажным материалом, на котором готовится раствор. Затворение ведут цементировочным насосом на повышенных режимах (давление затворения 5,0-8,0 МПа). Утяжеленный раствор за счет кинетической энергии рабочего раствора транспортируется по гидроэлеватору обратно в осреднительную емкость, где он перемешивается, осредняется и доводится до заданной плотности. Раствор, выведенный на расчетные параметры, откачивают в скважину.

Технология приготовления тампонажных растворов без предварительного смешивания сухих компонентов

 

На рис. П6.3 представлена принципиальная схема обвязки цементировочного оборудования. В воронку 1 одновременно из бункеров 2 цементосмесительных машин 2 и 3 подают цемент и добавку (золу, барит, песок, бентонит и т.п.). Соотношение компонентов регулируют скоростью разгрузочных шнеков каждой машины. Соотношение компонентов может быть подобрано любое: 1:1; 2:1; 3:1 и др.

Одновременно с подачей сухих компонентов в воронку подают жидкость затворения цементировочным насосом агрегата (4). Жидкость затворения подают при давлении 5,0-8,0 МПа, что создает в воронке оптимальное разрежение при установке в гидросмесительном устройстве насадок диаметром 12-13 мм.

Приготовленный в гидросмесителе раствор за счет кинетической энергии затворяющей жидкости транспортируется по гидроэлеватору 5 в осреднительную емкость 6, откуда цементировочными агрегатами откачивается в скважину.

Продолжительность перемешивания приготовленного раствора в осреднительной емкости осуществляют до момента, когда повторные замеры плотности проб раствора, отобранные из различных мест емкости, не разнятся на величину ±0,01 г/см³.

Объем приготавливаемого раствора должен полностью разместиться в осреднительной емкости (одной или нескольких).

Контроль за составом тампонажного раствора осуществляется по конечному расходу компонентов (вяжущее, добавка и жидкость затворения) на каждую осреднительную емкость. Расход материалов должен соответствовать расчетному объему цементного раствора.

Примечание. Спецворонка (поз. 1 на рис. П6.3) представляет собой стандартное гидросмесительное устройство СУ с увеличенной воронкой для размещения одновременно работающих на нее двух машин.