Автоматизированная система управления процессом цементирования скважин

 

Своз Советских

Социал истееския

Ресву6аии () 5б5986 (61) Дополнительное к авт. свил-ву

v (22) Заявлено 261275 (21) 2302864/03 (51) М. Кл.

Е 21 В 33/l3 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 250777 Бюллетень № 27 (45} Дата опубликования описания l?.l0.77

Государствввиый каетвт

6оовта Иииистооа ССС0 ов двааи изоорвтввив и отиритио (53) УДК б22.276277 (088. 8) в

О. Н. Обоэин, A.È. Булатов, В. И. Крылов, l0. ф. Зайцев и М. В. Рогожина

I (72) Авторы изобретения (73) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к системаМ контроля и управления процессом цементировання нефтяных и газовых скважин.

Известны автоматизированные системы приготовления тампонажных растворов (1 7. Ь

Известны устройство и способ для автоматического перемешивания и приготовления бурового раствора, используемые при бурении скважин E 2 7.

Эти системы могут быть применены только для приготовления буровых и тампонажных растворов они не разрешают проблемы автоматизированного контроля и управления цементирования скважины в целом.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является автоматизированная система управления про-, цессом цементирования скважин, включающая цементнровочные агрегаты, блок манифольда с датчиками расхода и давления, записывающие измерительные при« боры давления и плотности эакачиваемого в скважину цементного и глинисто-. го растворов, прибор, записывающий ко личество закачиваемого в единицу времени раствора и его суммарный расход f3), Однако такая система преднаэначе- ъя на лишаь для обеспечения контроля за протеканием процесса закачки и продавливания раствора при цементировании.

При этом она не обеспечивает регулирования давления и расхода закачиваемо,го раствора, что затрудняет управле ние процессом в оптимальном режиме, исключающим поглощение раствора скважиной, а также проявления пластовых флюидов при цементировании ° В обоих случаях это приводит к осложнениям и дополнительным капитальным затратам для их устранения. Поглощение обусловливает снижение качества цементирования иэ-эа недостаточного подъема тампонажной смеси в заколонном пространстве.

Целью изобретения является улучшение качества цементирования.

Достигается это тем, что система снабжена дифференциальным регистратором расхода, регистратором давления

f узлом возврата жидкости от манифольда к цементировочным агрегатам, дросселирующими задвижками, блоком управления и дополнительными датчиками расхода н давления, которые установлены на выходе из заколонного пространства скважины, причем первый вход блока управления соединен с выходом дополнительногс

565986 датчика давления через регистратор давления, второй вход- с выходами допол-: нительного- датчика расхода и датчика расхода манифольда через дифференциальный регистратор расхода, третий вход блока управления подключен к выходу датчика давления мачифольда через записывающий измерительный прибор давления, при этом выходы блока управления сое- динены с дросселирующими задвижками, одна из которых установлена на линии, соединяющей блок манифольда с узлом возврата жидкости, а другая — на линий выхода иэ эаколонного пространства скважины. 15

Автоматическое регулирование про" цессом производится на основе непрерывного сравнивания режимных параметров процессов (расхода и давления) на вхо; де в колонну с аналогичными параметра 20 ми на выходе из заколонного. пространства скважины, На чертеже приведена,принцйпиальная схема предложенной системам.

Система содержит цементировочные агрегаты 1, цементосмесительные машины 2, блок.манифольдов 3, линии 4 и 5 низкого и высокого давления для перекачки жидкостей, станцию 6 контроля и уп равления процессом цементирования, це " ментировочную головку 7. Давление жид - ЗО кости.на входе в скважину контролируется и регистрируется прибором 8, секундный объем эаканчиваемой жидкости- при,— бором 9, суммарный расход- прибором 10.

Контроль плотности эакачиваемой жидкосс45 ти осуществляется прибором 11. Устье скважины под превентор 12 оборудуется напорными трубопроводами 13 и 14 — линией выхода из заколонного пространства скважины. 40

Линия 14 снабжена датчиком расхода 15 и датчиком давления 16 жидкости, а также дросселирующей задвижкой 17 с ручным и автоматическим дистанционным управлением. Такой же задвижкой 18 45 оснащен и блок манифольдов. На цементировочной головке установлен датчик давления 19. На.блоке манифольдов предусмотрен узел возврата жидкости, в который входят распределительная гре-50 бенка 20 и трубопроводы 21, а также имеется осреднительная емкость 22.

Станция контроля процессом цементирования дополнительно оснащена регистратором давления 23 в линии выа5 хода из эаколонного пространства скважины, регистратором дифференциального расхода 24- между блоком манифольдов и линией выхода из эаколонного пространства и блоком управления 25. Система предусматривает двустороннюю связь 60 по селектору 26.

Автоматизированная система рабо. тает следующим образом.

Тампонажный раствор, приготавливаемый цементосмесительными машинами 2,65 из осреднительной емкости 22 подают в насосы цементировочных агрегатов 1, которые, обеспечивая необходимую скорость восходящего потока жидкости в эаколонном пространстве, по линии высокого давления 5 и блоку манифольдов 3 закачивают тампонажную смесь в скважину. Контроль эа расходом поступающей в скважину жидкости обеспечивается нриборами 9 и 10. Одновременно прибором 24 осуществляется дифференциальная регистрация и запись расхода жидкости на входе в колонну и на выходе из заколонного пространства скважины.. Сигнал на регистратор дифференциального расхода 24 поступает от датчика расхода жидкости, установленного на блоке манифольдов 3, и датчика расхода 15. Информация о давлении жидкости на цементировочной головке 7 и в трубопроводе 14 передается на регистраторы давления 8 и 23.

Полученные сведения о расходе и давлении жидкости на входе и выходе иэ скважины поступают в блок управления 25, сигнал от которого далее передается на приводы. Управляемых задвижек 17 и 18 системы.

При поглощении раствора скважиной, в результате высоких гидродинами" ческих давлений на пласты, блок управления 25 подает команду на открытие задвижки 18. При этом происходит частичный возврат жидкости к агрегатам, снижение ее подачи н скважину и умень. шение гидродинамической нагрузки на пласты.

В случае проявления пластовых флюидов гидродинамические давления на пласты увеличивают, что обеспечивается выдачей команды блока управления 25 на прикрытие задвижки 18 и увеличение подачи жидкости н колонну. Если полное прикрытие задвижки 18 не привело к прекращению проявления флюидов, то блЬк управления 25 подает дополнительную команду на частичное прикрытие задвижки 17, что приводит к увеличению гид-! родинамического противодавления на стенКи скважины и препятствует проявлению пластовых флюидов при цементировании.

В случае возникновения в цементировочной головке давления выше допустимого блоком управления 25 выдается команда на открытие задвижки 18, подача жидкости уменьшается и давление в колонне за счет гидродинамической составляющ и снижается;

Использование новых узлов í as-. томатиэированной системе управления процессом цементирования скважин отли-.чает ее от известных систем и повышает надежность осуществления качественного цементированин скважин без осложнений

565986

ИИПИ Заказ 2335/19 раж 757 Подписное

Формула изобретения

Автоматизированная система управЛения процессом цементирования скважин, Включающая цементировочные агрегаты, блок манифольда с датчиками расхода и 5 давления, записывающие приборы давления и плотности закачиваемого в скважину цементного и глинистого растворов, прибор, записывающий количество закачиваемого в единицу времени раствора )р и его суммарный расход,о т л и ч а юal а я с я тем, что, с целью улучшения качества цементирования скважин, она снабжена дифференциальным регистратором расхода, регистраторам давле 1 ния, узлом возврата жидкости от мани фольда к це!..;pнzнровочнг-г атгрегg óам. дросселирующ ми задвижками, блоком управления и дополнительными датчиками расхода н давления, которые ус-; тановлены на выходе из эаколонного йространства скважины, причем первый вход блока управления соединен с выходом дополнительного датчика давления через регистратор давления, второй вход- с выходами дополнительного датчика расхода и датчика расхода манифоль- да через дифференциальный регистратор расхода, третий вход блока управления подключен к выходу датчика давления манифольда через записывающий измерительный прибор давления, при этом выходы блока управления соединены с дроссели рующими задвижками, одна из которых установлена на линии, соединяющей блок манифольда с узлом возврата жидкости, а другая — на линии выхода из эаколон ного простРанства скважины.

Источники информации, принятые ао ьп м=! :. -" (; н :)>:. лрт ".Зе .

1: i!I .Ð.iiт гнн 3i. Х Автоматизация прои" родствен> ых процессов М, недра 1968, с.67.

2. Патент США 3591147, кл. 259154. опубл.1971.

3. Авторское свидетельство

9 126835, кл. Е 21 В 33/13, 1972. лиал ППП Патент, Ужгород, ул.Проектная,4