МОДЕРНИЗАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ. Модернизация Цементировочной муфты МЦ -102/ 124 КР-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

МОДЕРНИЗАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ. Модернизация Цементировочной муфты МЦ -102/ 124 КР-Курсовая 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.
2 Оборудование, применяемое при манжетном цементировании


Оборудование для манжетного цементирования в данное время на рынке России представлено такими производителями: ТОКС томская компания; Baker; Smith; и нашим Красноярским производителем ЗАО «ОКБ Зенит».
Рассмотрим оборудование предлагаемого красноярским производителем, так как оно на данный момент самое востребованное и всё больше и больше приобретает востребованность на территории России а в частности широко применяется при капитальных ремонтах старого фонда скважен в Западной Сибири, и на севере нашего края.


2.1 Пробка продавочная






Предназначена для разделения бурового и цементного растворов в бурильной колонне, перекрывания проходного отверстия в прочистной пробке и перемещения вместе с ней к посадочной муфте в процессе выдавливания цементного раствора в затрубное пространство “хвостовика”. Технические характеристики данной пробки представлены в таблице 1.


Таблица 2.1.1 - Технические характеристики пробки продавочной.

No п/п Наименование Обозначения
  ЗХБ14.00.00.000
1 Диаметр манжет верхнего яруса D, мм 65
2 Диаметр манжет нижнего яруса D1, мм 46
3 Очищаемый диаметр, мм 44 – 51
4 Посадочный диаметр наконечника D2, мм 30
5 Длина L, мм 295
6 Масса, кг 0,5
7 Максимальная рабочая температура, К (С) 273 (100)



2.2 Комплекс технических средств, предназнасенных для головы хвостовика

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.
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.


Рисунок 2.3.1 - Муфта цементировочная

Таблица 2.3. 1 Внутренний диаметр промежуточной обсадной колонны, мм 126 – 135
2 Наружный диаметр D, мм 115
3 Посадочный диаметр под пробку продавочную d, мм 35 +0,062
4 Диаметр проходного канала d1, мм 22
5 Длина L, мм 1051
6 Присоединительная резьба ОТТМ 102
ТУ 14-161-163-96
7 Масса, кг 30
8 Максимальная рабочая температура, К (С) 273 (100)


2.4 Пакер заколонный


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.

Рисунок 2.4.1 - Пакер заколоный

Пакер срабатывает при посадке алюминиевого шарика в посадочное седло, входящее в состав пакера, при повышении давления до 17 МПа внутри колоны шар вместе с седлом смещается вниз и открывает штуцер в который начинает поступать промывочная жидкость и по системе каналов и мелких клапанов начинается заполнение манжеты. После выдержки 10 минут давление в колоне сбрасывают дав возможность закрыться системе клапанов.


2.5 Клапан обратный


Предназначен для предотвращения самопроизвольного заполнения “хвостовика” буровым раствором или пластовой жидкостью, исключения возвратного перетекания раствора и пластовой жидкости из затрубного пространства внутрь “хвостовика”.



Рисунок 2.5.1 - Клапан обратный

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.



Таблица 2.5.1 - Технические характеристики клапана обратного

пп/п Наименование ЗХБ 10.05.00.000
1 Условный диаметр потайной обсадной колонны ("хвостовика"), мм 102
2 Внутренний диаметр промежуточной обсадной колонны, мм 126 – 135
3 Наружный диаметр клапана D, мм 110
4 Внутренний диаметр корпуса d, мм 88
5 Длина клапана L, мм 275
6 Присоединительная резьба ОТТМ 102
ТУ 14-161-163-96
7 Масса, кг 8,4
8 Класс герметичности по ГОСТ 9544-93 D
9 Максимальная рабочая температура, К (С) 283 (100)


2.6 Башмак хвостовика


Предназначен для направления обсадной колонны при спуске, промывки забоя и затрубного пространства, выхода бурового раствора в процессе спуска "хвостовика".



Рисунок 2.6.1 - Башмак.

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.

Таблица 2.6 - Технические характеристики клапана обратного

No п/п Наименование ЗХБ 10.08.00.00
1 Условный диаметр потайной обсадной колонны ("хвостовика"), мм 102
2 Внутренний диаметр промежуточной обсадной колонны, мм 126 – 135
3 Наружный диаметр D, мм 110
4 Наружный диаметр наконечника, мм 114
5 Диаметр проходного канала d, мм 58
6 Длина L, мм 340
7 Присоединительная резьба ОТТМ 102
ТУ14-161-163-96
8 Масса, кг 7,2


2.7 Центраторы


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.

Рисунок 3.1.6 - Цементировочная муфта МЦ -102/ 124 КР

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
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.