Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Комплекс предназначен для определения основных парамет­ров, характеризующих качество гампонажных растворов и об­разующегося из них тампонажного камня, в условиях, имитиру­ющих скважинные по температуре (250 °С) и давлению (до

Характеристика приборов, входящих в комплекс Потреб­ Габариты, мм Наименование и шифр изделия р max’ МПа т. max’ °С ляемая мощность, кВ-А ширина глуби­ на высота Масса, кг Консистометр КЦ-3 100 250 2 1052 7772 1324 400 Консистометр КЦ-5 40 250 1,4 375 200 555 30 Установка для определения водоотдачи УВЦ-2 100 90 2,5 1052 751 1324 450 Установка для определения сроков схватывания УС-1 100 250 3,5 1052 751 1324 510

100 МПа). Комплекс включает восемь приборов для определе­ния:

консистенции (степень загустевания), характеризующей про — качиваемость раствора;

водоотдачи — способности раствора выделять фильтрат под действием перепада давления;

сроков схватывания — динамики затвердевания раствора и образования из него камня;

прочности при сжатии и изгибе образцов, характеризующей механические свойства тампонажного камня;

объемных изменений — способности тампонажного раствора и камня изменять объем в процессе твердения;

времени ожидания затвердевания раствора, характеризующе­го процесс набора прочности твердеющим камнем.

Комплекс выпускается отдельными не связанными механиче­ски и функционально изделиями, которые можно использовать как в полном комплекте, так и отдельными приборами. Основ­ные характеристики изделий, входящих в комплекс, приведены в табл. 13.

Консистометры

Время загустевания тампонажных растворов определяют в лабораторных условиях при подборе их рецептуры с использо­ванием специальных устройств — консистометров. Наиболее ши­роко применяется консистометр КЦ-3. В основу принципа его действия положено измерение крутящего момента, создаваемого на лопастном устройстве раствором, вращающимся вместе со стаканом. Момент определяется с помощью измерительной пру­жины, угол закручивания которой пропорционален консистенции испытываемого раствора.

На рис. 78 приведена схема консистометра КЦ-3. Измери­тельный узел 3, состоящий из стакана для пробы раствора, лопа-

стного устройства и измерительной пружины, размещается в ав­токлаве 4. Угол закручивания измерительной пружины преобра­зуется в линейное перемещение плунжера 5 датчика, информа­ционная катушка 6 которого расположена вне автоклава. Ста­кан с пробой вращается электродвигателем 11 через коробку скоростей 10 и валик 9. Пробу раствора в стакане нагревают путем подогрева рабочей жидкости в автоклаве с помощью трубчатого электронагревателя 8. Охлаждение автоклава после цикла измерения — водяное.

Автоклав заполняется рабочей жидкостью из бачка 1 с по­мощью ручного плунжерного насоса 13. Давление в системе со­здается с помощью ручного пресса 2 и контролируется мано­метром 14. Имеется предохранительный клапан 12. Для пере­мещения крышки с измерительным узлом используется гидрав­лический подъемник 7. В консистометре линии высокого и низ­

кого давления представляют собой единую гидравлическую си­стему.

Основным узлом консистометра является автоклав, состоя­щий из корпуса, днища и вкладышей. Снаружи находится ка­мера охлаждения. В нижней части корпуса имеется внутренний буртик, на который через упорное кольцо и фторпластовое коль­цо опирается днище. Уплотнение фторпластового кольца осуще­ствляется с помощью двух пар гаек, перемещающихся по шпилькам. В центральном отверстии днища расположен при­водной валик, на котором укреплен подстаканник с наклонны­ми лопастями, и установлена полумуфта для соединения с ко­робкой скоростей. Валик имеет запорный подшипник, располо­женный в верхней части днища. В двух конических отверстиях днища укреплен электронагреватель. В средней части корпуса находится термопара.

Замок служит для удерживания вкладыша в корпусе авто­клава. Вкладыш опирается на стальное кольцо и уплотнитель­ное фторпластовое кольцо. В нижней части полости вкладыша крепятся обойма, узел спиральной измерительной пружины и подвеска измерительного стакана. Внутри последнего на двух опорах установлено лопастное устройство, состоящее из валика, на верхней части которого закреплены кулачок и лопасти, наде­ваемые на нижний конец валика. Над верхним концом лопасти закреплен резиновый разделитель, который служит для разде­ления пробы раствора и рабочей жидкости, заполняющей авто­клав. Корпус датчика выполнен из немагнитной стали. На верх­нем конце корпуса закреплен запорный вентиль, выпускающий воздух при заполнении автоклава.

Для определения консистенции тампонажных растворов должна быть найдена зависимость величины крутящего момен­та на лопастном устройстве от вязкости ньютоновской жидкости при данной частоте вращения стакана. В качестве тарировоч — ных используются полиметилсилоксановые жидкости ПМС.

Установка для определения водоотдачи тампонажных растворов УВЦ-2

Установка УВЦ-2 предназначена для определения водоотда­чи тампонажных растворов под действием заданного перепада давления в условиях, имитирующих скважинные по температу­ре, давлению и перепаду давления. Она используется для про­мысловых испытаний в лабораториях тампонажных и буровых предприятий, а также в научно-исследовательских организаци­ях, занимающихся исследованием и разработкой тампонажных материалов для крепления нефтяных и газовых скважин.

Принцип действия установки основан на определении во вре­мени количества фильтрата, выделившегося из пробы раствора

под действием заданного перепада давления на образец. Пере­пад давления поддерживается автоматически с помощью встро­енного в гидравлическую систему мультипликатора с двумя поршнями разного диаметра. Величина перепада определяется соотношением диаметров поршней.

Стакан с пробой размещен в автоклаве, в котором создают и поддерживают заданные температуру и давление. Для пред­отвращения седиментации проба перемешивается лопастным устройством. Количество фильтрата определяется по перемеще­нию поршней мультипликатора специальным регистратором.

Температура в автоклаве, заполненном водой, создается с помощью внутреннего трубчатого нагревателя типа ТЭН, мощ­ность которого регулируется автотрансформатором. Температу­ра измеряется термопарой хромель — копель и самопишущим прибором типа КСП1.

Заданная температура автоматически поддерживается регу­лирующим устройством прибора КСП1.

Заполнение автоклава водой, создание давления и перепада давления производятся с помощью ручных плунжерного насоса и гидравлического пресса. Давление в автоклаве и под пробой контролируется двумя показывающими манометрами типа МТИ.

Установка для определения сроков схватывания тампонажных растворов УС-1

Установка УС-1 предназначена для определения времени схватывания (образования камня) тампонажных растворов, применяемых при креплении глубоких и сверхглубоких нефтя­ных и газовых скважин, в условиях, имитирующих скважинные по температуре и давлению. Она используется для промысло­вых испытаний в лабораториях тампонажных и буровых пред­приятий, а также в научно-исследовательских организациях, за­нимающихся исследованием и разработкой тампонажных мате­риалов для крепления нефтяных и газовых скважин.

Принцип действия установки основан на известном методе Вика — о начале и конце схватывания судят по глубине погру­жения в пробу иглы диаметром 0,9—1,1 мм под действием груза массой 300 г. Глубина погружения измеряется бесконтактным методом с помощью индукционного датчика и самопишущего прибора типа КСД1, включенных по дифференциально-транс­форматорной схеме (рис. 79).

Проба размещается в конусе АзНИИ, установленном в ав­токлаве, в котором создаются и поддерживаются заданные тем­пература и давления. В крышке конуса АзНИИ установлены

Рис. 79. Установка УС-1:

1—термопара; 2— съемный стакан; 3 — иглы; 4 — кронштейн; 5 — валик; 6 — уплотни­тель; 7—зубчатая передача; 8 — редуктор; 9 — катушка; 10 — защелка; 11 — шток; 12 — корпус; /3 —катушка; 14 — плунжер; 15 — замок-вилка: 16 — груз: 17 — вкладыш; 18 — теплоизоляционный корпус автоклава

12 игл, поочередно погружаемых в пробу раствора на глубину 40 мм под действием одного груза, который поднимается в пер­воначальное (верхнее) положение с помощью соленоидной ка­тушки. Цикл сброс груза — подъем груза — поворот конуса с пробой на 30° осуществляется автоматически.

Температура в автоклаве, заполненном водой, создается с помощью внутреннего трубчатого нагревателя типа ТЭН, мощ­ность которого регулируется автотрансформатором типаАОМН. Измерение и регистрация температур производятся термопарой хромель — копель и самопишущим прибором типа КСП1. За­данная температура автоматически поддерживается регулирую­щим устройством прибора КСП1. Заполнение автоклава и созда­ние давления производятся с помощью ручных плунжерного на­соса и гидравлического пресса. Давление в автоклаве контроли­руется показывающим манометром типа МТИ. Установка снаб­жена двумя автоклавами. Управление циклом и контроль тем­пературы в каждом автоклаве объединены в единую систему.

Установка для определения прочности тампонажного камня ПЦК-1

Установка ПЦК-1 предназначена для определения прочнос­ти тампонажного камня при изгибе и сжатии образцов, сформи­рованных в условиях, имитирующих скважинные по давлению и температуре. Она используется для промысловых испытаний в лабораториях тампонажных и буровых предприятий, а также в на­учно-исследовательских организациях, занимающихся исследо­ванием и разработкой тампонажных материалов для крепления глубоких и сверхглубоких нефтяных и газовых скважин.

Установка ПЦК-1 состоит из двух отдельных блоков: фор­мирования и определения прочности. В первом блоке, оснащен­ном двумя автоклавами, формируются образцы — балочки раз­мером 110 X 20 X 20 мм. В каждом автоклаве размещаются шесть образцов. После окончания формирования при заданных температуре и давлении образцы подвергаются испытаниям на прочность в блоке определения прочности, состоящем из двух приспособлений (для испытаний на изгиб и сжатие) и двух ма­нометров типа МТИ, связанных гидравлической системой. О прочности судят по давлению, при котором происходит разру­шение образца. После испытания образца на изгиб обе половин­ки его испытывают на разрушение при сжатии между опорны­ми пластинами площадью 5 см2.

Температура в автоклавах, заполненных индустриальным маслом марки И-50А, создается с помощью внутренних трубча­тых электронагревателей типа ТЭН, мощность которых регули­руется автотрансформатором типа АОМН. Температура измеря­ется и регистрируется термопарами хромель — копель и само­пишущим прибором КСП1. Заданная температура автоматиче­

ски поддерживается регулирующим устройством прибора КСП1.

Заполнение автоклавов и создание давления в них и в при­способлениях для испытания образцов производятся с помощью ручных плунжерного насоса и гидравлического пресса. Давле­ние в автоклавах контролируется показывающими манометра­ми типа МТИ.

Техническая характеристика ПЦК-1

40—3000 50—40 000 110X20X20 80 5 5 2 250 100 Масло 7 1290X632X1324 550 x 340 x 340 450 40

Диапазоны определения прочности в Н при испытании:

на изгиб…………………………………………….

на сжатие……………………………………………

Размеры форм для образцов, мм. . .

Расстояние между опорами при испытании об

разцов на изгиб, мм………………………………..

Площадь опорных пластин при испытании об

разцов на сжатие, см2……………………………..

Число образцов, формируемых в одном авто

клаве……………………………………………………..

Число автоклавов…………………………………………

Максимальная рабочая температура форми

рования образцов, °С……………………………..

Максимальное рабочее давление, МПа.

Рабочая жидкость………………………………………..

Потребляемая мощность, кВ А, не более.

Габариты, мм:

блока формирования…………………………..

блока определения прочности. .

Масса, кг:

блока формирования……………………………

блока определения прочности. .

Установка для определения объемных изменений тампонажных материалов ОЦК-1

Установка ОЦК-1 предназначена для определения изменений высоты образцов (пропорциональных объемным изменениям) тампонажных материалов, твердеющих в условиях, имитирую­щих скважинные по температуре, давлению. Она используется для промысловых испытаний в лабораториях тампонажных и буровых предприятий, а также в научно-исследовательских ор­ганизациях, занимающихся исследованием и разработкой там­понажных материалов для крепления глубоких и сверхглубоких нефтяных и газовых скважин.

Принцип действия установки основан на измерении измене­ния высоты образца, размещенного в автоклаве с заданными температурой и давлением. Одновременно испытываются три образца, размещенных в трех автоклавах, которые в свою оче­редь установлены в общий термостат. Изменения высоты образ­цов измеряются и регистрируются индукционными датчиками и самопишущим прибором типа КСП1.

Заданная противодействующая расширению образцов на­грузка создается и автоматически поддерживается следящими

системами, включающими индукционные датчики, электродви­гатели с редукторами и регулирующее устройство прибора КСУ1. Измерение изменений высоты образцов и регулирование нагрузки на образцы производятся прибором К. СУ1 поочередно по команде реле времени.

Температура в термостате, заполненном индустриальным маслом И-50А, создается с помощью внутреннего трубчатого электронагревателя типа ТЭН, мощность которого регулируется автотрансформатором. Температура измеряется и регистриру­ется термопарой хромель — копель и самопишущим прибором типа КСП1. Заполнение автоклавов водой и создание в них дав­ления производятся с помощью ручных плунжерного насоса и гидравлического пресса. Давление в автоклавах контролируется показывающим манометром типа МТИ, в термостате — мано­метром типа МТП.

Техническая характеристика ОЦК-1

Диапазон определения высоты образцов, мм 0,3—2,7

TOC o "1-5" h z Размер образцов (диаметрХвысота), мм. . 30×15

Число образцов………………………………………………… 3

Диапазон создания противодействующей рас­ширению нагрузки, Н 0—800

Максимальная рабочая температура, °С. . 250

Максимальное рабочее давление, МПа. . 100

Рабочая жидкость…………………………………………….. Вода

Потребляемая мощность, кВ-А, не более. . 3

Габариты, мм…………………………………………………………. 1032X 772X1324

Масса, кг, не более…………………………………………… 350

Установка для определения времени ожидания затвердевания цементных растворов ОЗЦ-1

Установка ОЗЦ-1 предназначена для определения прочности образцов цементного раствора в начальный период твердения. Формирование, твердение и испытание образцов проводятся в условиях, приближенных к скважинным. Установка ОЗЦ-1 ис­пользуется для промысловых испытаний в лабораториях тампо­нажных и буровых предприятий, а также научно-исследователь­ских организациях, занимающихся исследованием и разработ­кой тампонажных материалов для крепления глубоких и сверх­глубоких нефтяных и газовых скважин.

Принцип действия установки основан на поочередном испы­тании на прочность при сжатии четырех образцов, размещае­мых и испытываемых в автоклаве при заданных температуре и давлении. В процессе испытания регистрируются прочность и деформация образцов при их разрушении индукционными дат­чиками и самопишущим прибором типа КСП1, которые вклю­чены по дифференциально-трансформаторной схеме. Об опти­мальном времени ожидания затвердевания цемента (период

ОЗЦ) судят по времени, за которое образцы наберут прочность, обеспечивающую возобновление работ в стволе скважины после цементирования.

Температура в автоклаве, заполненном индустриальным маслом марки И-50А, создается с помощью внутреннего трубча­того электронагревателя типа ТЭН, мощность которого регули­руется автотрансформатором. Температура измеряется и регист­рируется термопарой хромель — копель и самопишущим прибо­ром типа КСП1.

Заполнение автоклава и создание давления в автоклаве и силовом цилиндре производятся с помощью ручных плунжерно­го насоса и гидравлического пресса. Давление в автоклаве контролируется манометром типа МТИ.

Техническая характеристика ОЗЦ-1 Диапазон определения усилий разрушения об­

разцов, "Н……………………………………………………………… 200—2000

Размеры образцов, мм……………………………………………………. 20X20X20

TOC o "1-5" h z Число образцов. 2

Максимальная рабочая температура, СС . . 250

Максимальное рабочее давление, МПа… 100

Рабочая жидкость…………………………………………………………….. Масло

Потребляемая мощность, кВ-А, не более. . 3

Габариты, мм………………………………………………………….. 1032x772x1460

Масса, кг, не более…………………………………………………………….. 400

Конус АзНИИ КР-1

Конусы АзНИИ типа КР-1 предназначены для определения растекаемости цементного теста (ГОСТ 26798.2—85).

Техническая характеристика КР-1

Предел измерения, мм……………………………………………… —100ч-250

Погрешность измерения, мм……………………………………………….. ±2,5

Габариты, мм……………………………………………………………………. 345×95

Масса прибора с футляром, кг………………………………………………. 5

Установка уровня должна обеспечивать горизонтальность плос­кости шкалы. Отклонение от горизонтальности при центральном расположении пузырька должно быть не более 30′.

Установка для определения тонкости помола цемента

Установка служит для механического просеивания цемента с целью определения тонкости помола в соответствии с ГОСТ 310.2—76. Установка (рис. 80) состоит из следующих основных узлов: станины 1, шатуна 2, скобы с бойками 11, упора 10, электродвигателя 7, предназначенного для вращения набора сит 3. Набор сит в установке закрепляется при помощи тра­версы 8 и прижимного винта 4. Для регулирования натяжения диска 5 служит пружина 13 и винт 14.

Прибор работает следующим образом: горизонтально рас­

ю п 12 13 /4

Рис. 80. Установка для определения тонкости помола цемента

положенный шатун получает поступательно-колебательное дви­жение от эксцентрика, вращаемого электродвигателем через зубчатую передачу. На средней части шатуна расположен диск 5, который предназначен для установки набора сит. Диск, встречая сопротивление упора, поворачивается за каждый ход шатуна на определенный угол; скоба, укрепленная на подвижной стойке 6 и соединенная с помощью пружины 9 с неподвижными стойками 12, ударяет бойками по набору сит, в результате чего кусочки цемента рассыпаются и просеиваются через сито.

Техническая характеристика

Электродвигатель:

тип……………………………………………………… АОЛ-011-4

TOC o "1-5" h z мощность, Вт……………………………………………… 50

напряжение питания, В……………………………. 220/380

ток питающей сети Переменный, трехфаз­

ный, частотой 50 Гц Число встряхиваний набора сит в 1 мин. . . 278

Частота вращения набора сит, об/мин, не менее 26,5

Габариты, мм…………………………………………………. 610x310x382

Масса, кг……………………………………………………………… 47

Станция контроля цементирования скважин СКЦ-2М по данным автоматического измерения основных параметров (ре­жим закачивания тампонажного, буферного и бурового раство­ров, давление и расход, а также плотность тампонажного рас­твора) позволяет производить оперативное управление процес­сом. К станции могут быть подключены 14 цементировочных агрегатов, шесть цементно-смесительных машин и в случае не­обходимости буровые насосы. В нее входят самоходный блок манифольда с датчиками расхода, давления и плотности, мега­фон и узлы связи, узлы контроля агрегатов и смесителей, со­стоящие из переносных телефонных коробок с сигнализацией вызова и бесконтактных датчиков (рис. 81).

Для измерения плотности тампонажного раствора использо­ван радиоактивный плотномер. Давление измеряется маномет­ром, состоящим из резинового разделителя, регулирующего дросселя, геликсной пружины, сельсин-датчика и сельсин-при­емника. Манометр монтируется на линии блока манифольда при помощи быстроразъемного герметичного соединения. Предел измерения давления 40 МПа, погрешность ±2,5%.

Для измерения расхода тампонажного раствора использует­ся индукционный расходомер, состоящий из датчика расхода с

Рис. 81. Блок-схема станции СКЦ-2М: 1— радиоактивный источник; 2— трубопровод с раствором; 3 — счетчик v-излучения; 4 — элемент сравнения; 5 — усилитель; 6 — серводвигатель; 7, 15, 25 — сельсин-датчики; 8 — компенсационный клин; 9 — дополнительный источник Y-излучения; 10 — резиновый раз­делитель; И — регулирующий дроссель; 12, 14, 17 — сельсин-приемники; 13 — геликсная пружина; 16 — блок регистрации параметров; 18 — счетчик; 19, 24 — серводвигатели; 20 — датчик расхода с электродами; 21 — элемент сравнения; 22 — усилитель; 23 — устройство обратной связи; 26 — присоединительное устройство

электродами, усилителя, устройства обратной связи, элемента сравнения, серводвигателя, сельсин-датчика и сельсин-прием­ника. В тампонажном растворе, проходящем через трубопровод из немагнитного материала, индуктируется э. д. с., которую пос­ле преобразования измеряют, поскольку она пропорциональна расходу. Диапазон измерения расхода 5—100 дм3/с, погреш­ность ±2,6%.

Значения плотности, давления и расхода тампонажного рас­твора фиксируются регистратором 16. При цементировании скважин станция контролирует и суммарный расход тампонаж­ного раствора. Для этого использован счетчик, на который не­прерывно через присоединительное устройство и серводвигатель подаются сигналы от расходомера. Одновременный контроль расхода и объема закачиваемой в скважину и выходящей из нее жидкости дает возможность обнаружить поглощения и про­явления во время цементирования, оценить влияние различных факторов на их интенсивность и эффективность мероприятий по обеспечению заданной высоты подъема тампонажного рас­твора в затрубном пространстве.

Расход выходящей из скважины жидкости регистрирует вто­ричный прибор. Для определения суммарного объема жидкости встроены частотный преобразователь, преобразующий мгновен­ный расход и частоту, и частотный сумматор времени закачива­ния и объема буферной жидкости, цементного раствора и прода — вочной жидкости. Максимальная приведенная погрешность из­мерения объема не превышает ±2,5%.

Контроль расхода и объема этой жидкости позволяет опера­тивно управлять режимом процесса цементирования и преду­преждать возникающие осложнения. Установление высоты подъ­ема тампонажного раствора в затрубном пространстве с учетом потерь в скважине дает возможность судить о степени замеще­ния бурового раствора тампонажным.

Разработана блок-приставка к станции для измерения объ­ема выходящей из скважины жидкости, состоящая из выносного преобразователя с измерительной пропорциональной щелью, на котором закреплен рычажно-поплавковый уровнемер, датчика уровня и регистрирующего прибора. Ее действие основано на зависимости объемного расхода жидкости от высоты уровня при истечении через незатопленный водослив с тонкой стенкой.

В период закачивания цементного раствора ввиду превыше­ния его плотности над плотностью бурового раствора происхо­дит разрыв столба цементного раствора в колонне, ведущий к тому, что объем выходящей из скважины жидкости оказывается больше, чем объем закачиваемой. После ликвидации разрыва кривые мгновенного расхода на входе в скважину и выходе из нее при отсутствии поглощений или газонефтепроявлений прак­тически совпадают.

Комментарии запрещены.