Цементировочная муфта МЦ -102/ 124 КР-МОДЕРНИЗАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

В данном дипломном проекте предложена компоновка для крепления ствола горизонтальных и боковых направленных скважин хвостовиками, содержащая оборудование для завершения скважин и их крепления. Это оборудование включает в себя пакер верхний; подвеску; трубы НКТ; цементировочное скважинное оборудование; обратные клапаны; пакер заколоный нижний, фильтра или глухие трубы, башмак колоны. В проекте приведена модернизация цементировочной муфты путем увеличения числа отверстий в корпусе цементировочной муфты, с целью обеспечения оптимального режима закачки цементного раствора, направленная на осуществление возможности оптимизации цикла цементирования и уменьшение времени на ожидание затвердевание цемента.
Настоящий дипломный проект содержит 10 листов графической части, 111 листов пояснительной записки. При работе над проектом использована информация из 14 литературных источников.
В состав центральным отверстием под цилиндрический конец штока и пятью радиальными отверстиями для прохождения жидкости. Гайка установлена таким образом что нижний конец штока всегда находится в радиальном отверстии.
Клапан работает следующим образом: находясь в составе оснастки хвостовика жидкость давит на грибковую часть штока шток смещается вниз сжимая пружину и жидкость свободно перемещается вниз компоновки, но не позволяет перемещения жидкости вверх выше клапана так как грибковая часть штока под действием жесткости пружины и давления созданного жидкостью с забойной стороны пласта плотно прижимается к гнезду клапана тем самым перекрывая трубное пространство.
Оба клапана после проведения цементирования и затвердевания цементного камня разбуриваются по диаметр обсадной колоны и выполняют функции обсадной колоны.
Комплекс технических средств типа ПХЦЗ изображенный на рисунке 2.2.1 предназначен для подвески и цементирования хвостовиков диаметром 102, 114 и 127 мм в обсадных колоннах диаметром 146, 168 мм в вертикальных, наклонно направленных и горизонтальных стволах диаметром соответственно 120,6—124, 139,7—142,9 и 149,2—152,4 мм.
ПХЦЗ (подвеска хвостовика цементируемая защищенная) состоит из четырех функционально законченных и работающих независимо друг от друга узлов, размещенных на общем корпусе:
узла гидравлической подвески, обеспечивающего подвеску хвостовика в технической колонне;
узла гидромеханического пакера, обеспечивающего герметизацию межтрубного пространства;
узла разъединителя, обеспечивающего спуск узлов устройства в скважину вместе с хвостовиком, проведение технологических операций, связанных с проведением промывок, приведение в действие всех устройств с последующим автоматическим разъединением транспортировочной колонны от устройства.
узла аварийного разъединения в случае невозможности создания внутреннего давления. Предусмотрено два варианта применения ПХЦ, каждый из которых отличается комплектностью и набором выполняемых операций.


Рассмотрим технические характеристики оборудования входящего в состав комплекса технических средств:
Инструмент посадочный предназначен для спуска "хвостовика" в скважину, привидения в действие технологической оснастки «хвостовика».  Пакер верхний предназначен для уплотнения межтрубного пространства между верхом “хвостовика” и обсадной колонной, вытеснения цементного раствора через верх колонны от давления задавливания, исключающий миграцию газа в процессе ОЗЦ и смещение “хвостовика” из установленного положения.
Пробка прочистная предназначена для посадки продавочной пробки, разделения цементного раствора от бурового, выдавливания цементного раствора из “хвостовика” в затрубное пространство, очистки внутренних стенок “хвостовика” от цементного раствора в процессе перемещения от установочного инструмента до посадочной муфты внутри муфты цементиророчной. Муфта цементировочная предназначена для цементирования потайных обсадных колонн "хвостовиков". Применяется при манжетном цементировании вместе с пакером заколоным, внутренние механизмы после цементирования разбуриваются под диаметр 89 мм. Предназначен для перекрытия затрубного пространства в результате раздутия, для повышения качества изоляции продуктивных пластов при креплении скважин с целью предотвращения межпластовых перетоков и затрубных проявлений пластовых флюидов в период твердения цементного раствора, освоения и эксплуатации скважин.
Пакер спускается в скважину в составе эксплуатационной колонны и устанавливается в заданном интервале. В полость уплотнительного элемента пакера в заводских условиях закачивается отверждаемый гидрофобный полимерный состав (ОГПС), полимеризация которого происходит только в присутствии продавочной жидкости, попадающей в пакер из внутреннего колонного пространства при его срабатывании. Таким образом, существенно повышается долговечность и надежность работы пакера.
Предназначен для направления обсадной колонны при спуске, промывки забоя и затрубного пространства, выхода бурового раствора в процессе спуска "хвостовика". Башмак колонный состоит из корпуса и неразъёмной головы в которой выполнены радиальные отверстия для дополнительной проходки промывочной жидкости. Голова башмака выполняется из легко разбуриваемых материалов.
Центраторы предназначены для обеспечения концентричного размещения обсадной колонны в скважине с целью достижения качественного разобщения пластов при цементировании. Кроме того, центраторы способствуют
Рисунок 2.7.1 - Центратор ЦЦ-1

Данный центратор состоит из: 1 - петлевые проушины; 2 - гвозди; 3 - спиральные клинья; 4 - ограничительные кольца; 5 - пружинные планки; 6 -пазы сегментов.
Цетраторы устанавливают в местах на обсадной колоне согласно плану программы но обязательно устанавливают в ответственных местах это перед пакерами и после них , чтоб при прохождении технологического окна в старой обсадной колоне не повредить резиновую манжету пакера.

Цементировочная муфта МЦ -102/ 124 КР

Даная цементировочная муфта состоит: 1- верхний переводник; 2 корпус; 3 муфта посадочная; 4 втулка закрывающая; 5 втулка открывающая;6 переводник нижний; 7 манжета ; 8 хомут;9 винты предохраняющие ; 10 винты срезные; 11 цементировочные окна; 12 циркуляционные окна; 13 уплотнительные кольца; 14 выступы и впадины. Даная муфта предназначена для цементирования 102 и 114 хвостовиков.
Работает следующим образом . При создании давления внутри колоны через промывочные окна жидкость давит на кольцо происходит срез винтов и втулка открывающая смещается вниз что приводит к открыванию цементировочных окон что свидетельствуется падением давления внутри колоны восстанавливается циркуляция промывочной жидкости в трубном и затрубном пространстве. После закачивают цементный раствор и сбрасывают продавочную которая срезает прочистную пробку и вместе с ней движется до посадки поседней в муфту посадочную. Создается давление и происходит срез винтов втулки закрывающей и система втулка муфта пробка смещается вниз закрывая цементировочные окна.
Даная цементировочная муфта имеет недостаток короткий верхний переводник что усложняет монтаж муфты в компановку.
4 Описаниепредлагаемой конструкции цементировочной муфты


4.1 Общие сведенья


Проведя патентно-информационый обзор и проанализировав принципы работы цементировочных муфт для дальнейшей модернизации была взята цементировочная муфта МЦ-102/124 КР. В которой мной производится удлинение нижнего переводника путем увеличения количества шагов резьбы что приведет к удобству её монтажа и возможности наворота резьбы ключом гидравлическим, что нельзя было сделать или по крайней мере происходило трудоёмко до проведения данной модернизации.
Данная цементировочная муфта предназначена для проведения работ при манжетном цементировании затрубного пространства хвостовика в открытом стволе диаметром 124 мм применяется совместно с пакером заколонным как рукавного, так и манжетного исполнения.

Даная цементировочная муфта включает 1 цилиндрический корпус (рисунок 4.1.1) с пятью цементировочными отверстиями диаметром 12мм, четыре отверстия диаметрами 4мм, 6 отверстий с резьбой М6 под срезные винты открывающей втулки и восемь отверстий по четыре с каждого конца корпуса под предохранительные винты с резьбой М10. Внутри корпуса расположены:
открывающая втулка 5 наружным диаметром 105 мм и внутренним 89мм, с наружной стороны втулки выполнены две кольцевых канавки шириной 10мм под уплотнительные кольца и одна канавка под срезные концы винтов, с забойной стороны на втулке выполнены радиальные выступы в виде зубцов;
втулка закрывающая 6 наружным диаметром 105 мм с двумя канавками под уплотнительные кольца шириной по 10мм, на внутренней поверхности имеется резьба М 90 под муфту посадочную;
во втулке установлена и скреплена при помощи резьбы со втулкой муфта посадочная 4 под пробку прочистную, с пятью промывочными отверстиями и резьбой на нижнем конце для центрирующей гайки.
над циркуляционными отверстиями располагается манжета 12 из эластичного материала закрепленная на муфте посадочной при помощи хомута 8 и поджата к посадочной части муфты грибковой поверхностью;
центрирующая гайка 7 присоединенная к нижнему концу муфты посадочной резьбой предназначена для центрации муфты посадочной внутри втулки открывающей;
переводник верхний 2 длиной 1624 мм с устьевой стороны имеет внутринию резьбу ОТТМ 102 , а со стороны забоя наружную резьбу прямоугольную 108*3,5 , в концевой части выполнены четыре отверстия, под срезные винты которыми подвешивают муфту посадочную, с резьбой М8, имеет кольцевой канал под уплотнительный элемент, канал под предохранительные, предохраняющие от откручивания, переводника от корпуса болты;
нижний переводник 3 в устьевой части которого выполнены выступы в виде зубцов по всему диаметру переводника, имеется канал под предохранительные болты, и резьбу ОТТМ 102 с забойной стороны. Переводник соединен с корпусом резьбой прямоугольной 108*3,5.
Все резьбовые смазывают уплотнительной смазкой типа литол- 24 и затягивают должным моментом 2940 Н х м (300 кгс х м).


4.1.1 Транспортирование


Даная цементировочная муфта применяется в составе хвостовика с пакером заколоным, и доставляется на куст уже в сборе с пакером перевозится всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах или контейнерах. При транспортировании неупакованных изделий между ярусом должны быть проложены деревянные бруски сечением не менее 80х20 мм перекатывание изделий по брускам должно быть исключено.

4.1.2 Технические характеристики


Условный диаметр потайной обсадной колоны, мм 102
Диаметр наружный, 115
Диаметр внутренний после разбуривания, мм 89
Длина муфты, мм 2438
Давление открытия окон цементировочных, МПа
для пакера рукавного 13….14
для пакера манжетного 17….18
Давление закрытия окон цементировочных, МПа 6…7
Масса , кг 45


4.2 Монтаж и принцип работы


После модернизации цементировочную муфту можно поднимать на площадку буровой при помощи дополнительной буровой лебедки без дополнительного патрубка , а в нутрии площадки при помощи основной лебёдки и элеватора. После поднятия компоновки муфта цементировочная пакер заколоный, ниппель пакера вставляют в резьбовую часть предыдущей обсадной трубы и затягивают. После чего производят спуск до уровня зажимной части автоматического ключа верхней части верхнего переводника цементировочной муфты и подвешивают уже спущенную часть хвостовика на пневмоклиньях чего нельзя было делать до модернизации а после становится возможным, потом поднимают с приёмных мостков следующую свечу обсадной колоны смазывают резьбу переводника специальной смазкой и производят свинчивание при помощи автоматических ключей с моментом затяжки 300 кгс*м (+,- одна нитка), что тоже стало возможным только после модернизации до этого данная операция проводилась цепными и другими ручными ключами. После чего продолжают дальнейший монтаж составных частей хвостовика и спуск хвостовика на плановую глубину. После достижения заданной глубины в колону опускают шар который проходит через цементировочную муфту и садится в седло в пакере заколоном тем самым перекрывая циркуляцию промывочной жидкости после чего производят опресовку хвостовика. После раздутия пакера заколоного, повышают давления до 17 МПа внутри колоны давление начинает действовать на кольцо и происходит срез винтов удерживающих втулку открывающую происходит смещение втулки открывающей 5 (рисунок 22 или сборочный чертёж) вниз тем самым открываются цементировочные окна о чём свидетельствует падение давления внутри колоны и выступы втулки открывающей зацепляются с выступами нижнего переводника что предотвратит прокручивание при разбуривании. Восстанавливают нормальную циркуляцию промывочной жидкости в колоном и заколоном пространстве, после чего производят промывку при этом происходит отклонение эластичной манжеты 12 от муфты посадочной, которая в свою очередь выполняет функции клапана если произойдёт падение давления в колоне эластичная муфта перекроет промывочные окна муфты посадочной плотно прижавшись к ней под действием упругих сил самой манжеты и давления жидкости за колонной. После промывки в скважину закачивают проектный объём тампонажного раствора, после чего из цементировочной головки высвобождают пробку продавочную и та соединившись с пробкой прочистной доходит до муфты посадочной и садится в неё и при повышении давления до 6 МПа происходит срез винтов и система пробки муфта посадочная втулка закрывающая перемещается вниз тем самым перекрывая цементировочные отверстия о чем свидетельствует повыщение давления внутри колоны. После чего сбрасывают давление и убеждаются в отсутствии обратного перетока жидкости из затрубья в колону о чем свидетельствует отсутствие повышения уровня жидкости в колоне. После ОЗЦ пробки и муфта посадочная разбуривается.
Цементировочная муфта является устройством одноразового применения и после разбуривания выполняет функции обсадной колоны.
Внедрение модернизированной цементировочной муфты позволит значительно сократить время на технологический процесс цементирования скважины. Увеличить объем выносимого через цементировочную муфту цемента.
Применение модернизированной цементировочной муфты позволит:
- улучшить качество цементирования (крепления) сважены;
- препятствовать ухудшению коллекторских свойств призабойной зоны пласта в процессе цементирования;
Предположительный экономический эффект при изготовлении составляет 1600 рублей и эффект при технологических операциях цементирования около 50000 рублей, благодаря меньшей работе техники и меньшему простою бригады при ожидании конца технологической операции и ожидании затвердевания цемента.