Автоматизированная система управления процессом цементирования скважин

Своа Советекив Социал истеесеа Республик(23) Приоритет Гввудввстввввый вветвт 6 вввтв Иввветрвв ИС вв дедам вваарвтввв в втврмтиЯ) Опубликовано 2 Ь 0777, Бюлле5) Дата опубликования описания 10.7 2) Авторы изобретен вБулатов, В. И. КрыловМ. В. Рогожина Обоэин, А Ф, Зайцев инститорам) Заявитель сесоюэный научно-иссл о креплению скважин и овательск уровым ра 4) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН Изобретение относится к системаМ контроля и управления процессом цементирования нефтяных и газовых скважин.Известны автоматизированные системы приготовления тампонажных растворов 113. Ь бИзвестны устройство и способ для автоматического перемешивания и приготовления бурового раствора, используемые при бурении скважин2 2,Эти системы могут быть применены только для приготовления буровых и 9 тампонажных растворов, они не разрешают проблемы автоматизированного контроля и управления цементирования сква" жины в целом.Наиболее близким техническим ре" шением к предлагаемому является автоматизированная система управления про-, цессом цементирования скважин, включающая цементировочные 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 3,Однако такая система преднаэначе-на лишь 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 управление процессом в оптимальном режиме,исключающим поглощение раствора скважиной, а также проявления пластовыхфлюидов при цементированииВ обоихслучаях это приводит к осложнениям идополнительным капитальньм затратамдля 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 узлом возврата жидкости от манифольда к цементировочнцм 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 дополнительногсдатчика давления через регистратор дав.ления, второй вход- с выходами дополнительного датчика расхода и датчикарасхода манифольда через дифференциаль.ный регистратор расхода, третий входблока управления подключен к выходудатчика давления мачифольда через записывающий измерительный прибор давления,при этом выходы блока управления сое-динены с дросселирующими задвижками, родна из которых установлена на линии,соединяющей блок манифольда с узломвозврата жидкости, а другая - на линийвыхода иэ заколонного пространстваскважины. 15Автоматическое регулирование про"цессом производится на основе непрерьв.ного сравнивания режимных параметровпроцессов (расхода и давления) на вхо;де в колонну с аналогичными параметрами на выходе иэ заколонного. простран 20ства скважины,На чертеже приведена,принцйпиальная схема предложеннойсистегн.Система содержит Цементировочныеагрегаты 1, цементосмесительные машины 2, блок.манифольдов 3, линии 4 и 5низкого и высокого давления для перекачки жидкостей, станцию 6 контроля и управления процессом цементирования, це "ментировочную головку 7. Давление жид З 0кости.на входе в скважину контролируется и регистрируется прибором 8, секундный объем эаканчиваемой жидкости- при, -бором 9, суммарный расход- прибором 10.Контроль плотности закачиваемой жидкосс 45ти осуществляется прибором 11. Устьескважины под превентор 12 оборудуетсянапорными трубопроводами 13 и 14 - линией выхода иэ заколонного пространстваскважины, 40Линия 14 снабжена датчиком расхода 15 и датчиком давления 16 жидкости, а также дросселирующей задвижкой 17с ручным и автоматическим дистанционным управлением. Такой же задвижкой 18 46оснащен и блок манифольдов. На цементировочной головке установлен датчикдавления 19. На.блоке манифольдовпредусмотрен узел возврата жидкости,в который входят распределительная гре бенка 20 и трубопроводы 21, а такжеимеется осреднительная емкость 22,Станция контроля процессом цементирования дополнительно оснащенарегистратором давления 23 в линии выхода из заколонного пространства сква.жины, регистратором дифференциальногорасхода 24 между блоком манифольдови линией выхода иэ эаколонного пространства и блоком управления 25. Систе"ма предусматривает двустороннюю связь 60по 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 приборами 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 й в трубопроводе 14 передается на регистраторы давления 8 и 23. IПолученные 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 управ" ления 25 подает команду на открытие задвижки 18, При этом происходит частичный возврат жидкости к агрегатам, снижение ее подачи в 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 задвиж ки 17, что приводит к увеличению гидродинамического 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 гидродинамичес. кой составляющ й снижается;Использование новых узлов н автоматизированной системе управления процессом цементирования скважин отли" чает ее от известных систем и повышае" надежность осуществления качественного цементированин скважин без осложнений565986 1 ИПИ Заказ 2335/1раж 757 Подписное Формула изобретенияАвтоматизированная 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 1 и его суммарный расход,о т л и ч а ю- Ю а я с я тем, что, с целью улучшения качества цементирования скважин, она снабжена дифференциальным регистратором расхода, Регистраторам давле ния, узлом возврата жидкости от мани- фо 4 ьда к цемянтнровдч 1 Р агрегатам. ДРосселируюти И 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, второйвход- с выходами дополнительного датчика расхода и датчика расхода манифоль-да через дифференциальный регистраторрасхода, третий вход блока управленияподключен к выходу датчика давления манифольда через записывающий измеритель.ный прибор давления, при этом выходыблока управления соединены с дросселирующими задвижками, одна из которых у.тановлена на линии, соединяющей блокманифольда с узлом возврата жидкости,а другая - на линии выхода из эаколонного пространства скважины. Источ."нки информации, принятые БО вь.:э .- .орта Зе1, Рх гнн Ы. Х, Автоматизация прок.вг 1 Г танин,1 х тогтаг" с ов Я 1нъдра 1968, с.67.2. Патент США 3591147, кл. 259- 154. опубл.1971.3, Авторское свидетельство Р 126835, кл. Е 21 В 33/13, 1972. лиал ППП Патент,Ужгород, ул.Проектная,4