Патент на изобретение №2255009

(54) ПЕРЕДВИЖНАЯ СМЕСИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для приготовления цементных растворов, в частности, при цементировании скважин. Передвижная смесительная установка содержит емкость 1 для гидродинамического перемешивания, водяной насос 4, гидромотор 3, агрегат объемного гидропривода, взаимодействующий с двигателем автомобиля, заполняемые цементом и/или водой две емкости 9 со шнеками и емкость для загрузки присадок с входным патрубком для воды, воронкой для присадок и выходом. В емкости для гидродинамического перемешивания расположены входные патрубки для подачи раствора подпиточным насосом и подачи присадок и выходной патрубок для поступления раствора на всасывающий патрубок подпиточного насоса. Управление гидромоторами осуществляется на гидропанели в блоке запуска, контроля и сигнализации работы объемного гидропривода. Гидросистема имеет элементы теплоохлаждения, обогрева и продувки. Изобретение расширяет функциональные возможности. 6 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использовано при новом проектировании специальной технологической техники для приготовления растворов при цементировании скважин.

Известны цементировочные агрегаты, содержащие насосы и емкость для приготовления растворов (1).

Известные цементировочные агрегаты имеют ограниченные функциональные возможности. Известна передвижная смесительная установка, содержащая емкость для гидродинамического перемешивания, водяной насос, гидромотор, агрегат объемного гидропривода, взаимодействующий с двигателем автомобиля (патент RU 2097221 C1, Мкл. В 60 Р 3/16). Известная смесительная установка имеет ограничения по объему приготовления раствора, в связи с этим подача раствора в скважину при капитальном ремонте имеет прерывистый характер.

Техническая задача состоит в расширении функциональных возможностей установки, в обеспечении непрерывного процесса приготовления и подачи цементного раствора в больших объемах.

Решение технической задачи достигается тем, что она снабжена заполняемыми цементом и/или водой двумя емкостями со шнеками, расположенными в них на дне, и емкостью для загрузки присадок с входным патрубком для воды, воронкой для присадок и выходом, причем половина витков каждого шнека выполнена левой навивки, а другая – правой навивки и их валы соединены с гидромоторами, а в емкости для гидродинамического перемешивания расположены входные патрубки для подачи раствора подпиточным насосом и подачи присадок и выходной патрубок для поступления раствора на всасывающий патрубок подпиточного насоса, при этом управление гидромоторами осуществляется регуляторами расхода жидкости, установленными на гидропанели в блоке запуска, контроля и сигнализации работы объемного гидропривода, а гидросистема с емкостью и фильтрами для масла имеет элементы теплоохлаждения, обогрева и продувки.

На фиг.1 условно изображена передвижная смесительная установка на шасси автомобиля. Установка имеет агрегат объемного гидропривода, емкость для гидродинамического перемешивания присадок 1, гидросистему с емкостью и фильтрами для масла 2, гидромотор 3, насос 4, гидропанель с регуляторами расхода жидкости 5, гидромоторы 6, соединенные со шнеками, трубы для подачи воды 7, трубы для выдачи цементного раствора 8, смесительные емкости 9 со шнеками, патрубки для загрузки цемента в емкости 10, площадку 11, установленную на шасси автомобиля. Устройство труб 7, 8, 10 имеет коллектор с задвижками и байонетными замками. Элементы теплоохлаждения обогрева и продувки на чертеже условно не показаны.

На фиг.2 изображена принципиальная схема подачи воды и раствора в передвижной смесительной установке. Соединения шлангами изображены прерывистыми линиями.

Оборудование имеет условное обозначение: емкости со шнеками ЕШ, емкость для гидродинамического перемешивания раствора и присадок – смеситель С, водяной насос ВН, подпиточный насос ПН, теплоохладитель масла ТОМ, емкость для загрузки присадок ЗП, установка для цементирования скважин ЦА-320 с насосом СИН32.

На фиг.3 изображена схема гидравлическая. Оборудование имеет условное обозначение: двигатель автомобиля Д, блок управления БУ, агрегат объемного гидропривода АОГП, гидропанель ГП с клапаном К и манометром М, теплоохладитель масла ТОМ и Т, фильтр Ф с клапаном К, гидромоторы ГМ, соединенные с исполнительными элементами.

На фиг.4 изображена условно емкость для гидродинамического перемешивания раствора и присадок. Смеситель 1 представляет собой прямоугольную емкость с краями, загнутыми по радиусу вовнутрь. Через стенку под углом к боковой стенке и днищу расположены входные патрубки, по которым подается раствор и присадки. В противоположной стенке расположен выходной патрубок достаточно большого проходного сечения. Под действием гидродинамических сил поступающий раствор распределяется вдоль стенок и по радиусным отгибам сливается вовнутрь, происходит активное перемешивание раствора. В центре емкости днище выполнено в виде конуса, который препятствует отложению в центральной части на дне тяжелых частиц из раствора. Контроль за процессом перемешивания осуществляется путем отбора проб. Готовый раствор через выходной патрубок поступает на всасывающий патрубок подпиточного насоса, затем трехплунжерным насосом цементировочного агрегата раствор продавливается в скважину. Процесс перемешивания непрерывный, раствор подается в больших объемах.

На фиг.5 изображена условно емкость для загрузки присадок. Устройство ЗП выполнено в виде конусной трубы. В торце расположены входные патрубки для воды. На боковой поверхности основания трубы жестко закреплена воронка для засыпки или заливки присадок. Крышка воронки не показана. Один короткий входной патрубок для воды своим концом расположен под отверстием воронки, другой входной патрубок для воды расположен по центру корпуса конусной трубы и служит для продавливания раствора на выход. Из емкости для загрузки присадок ЗП раствор поступает в смеситель С. Загрузка устройства может дополнительно осуществляться цементом, затаренным в мешках.

Из смесителя С раствор поступает по гибким трубопроводам в подпиточный насос ПН или непосредственно в насос высокого давления.

На фиг.6 изображено устройство теплоохладителя масла. Устройство ТОМ может быть выполнено в виде масляного радиатора, водяного радиатора Т или, например, в виде трубы, в которой расположены змеевики трубопроводов гидросистемы.

Труба включена в выкидную линию водяного насоса, а змеевики соответственно включены в линии подачи и слива масла от гидромоторов.

Практически передвижная смесительная установка может быть укомплектована различными типами теплоохладителей, в том числе различными устройствами обогрева и продувки гидросистемы.

Передвижная смесительная установка снабжена агрегатом объемного гидропривода АОГП, вал которого соединен с валом дополнительного отбора мощности двигателя автомобиля Д или, например, с валом электродвигателя. Масло из гидросистемы с емкостью и фильтрами подается непосредственно к гидромоторам, соединенным со шнеками и насосами. Возврат масла от гидромоторов осуществляется последовательно через гидропанель ГП, фильтр Ф, теплоохладитель Т. Гидросистема обеспечена теплоохладителем масла ТОМ, связанным трубопроводом с выкидным патрубком водяного насоса ВН.

Работа гидропривода передвижной смесительной установки ПСУ.

АОГП, преобразуя механическую энергию от приводного двигателя Д (М, n) в гидравлическую (Р, Q), сообщает последнюю в гидросистему. Гидравлическая энергия на выходе из насоса распределяется на отдельные контуры подачи рабочей жидкости к гидромоторам ГМ в соответствии с установками регуляторов расхода жидкости РР и может быть перераспределена между ними. Если суммарный расход рабочей жидкости, установленный на регуляторах расхода, не превышает основного потока, то избыток рабочей жидкости перед регуляторами расхода вызывает рост давления на выходе из насоса до величины срабатывания регулятора давления АОГП. После срабатывания регулятора давления насоса его подача падает до величины, требуемой в данный момент. Настройка предохранительного клапана гидросистемы, встроенного в гидропанель, на 1,5…2 МПа большая величины настройки регулятора давления насоса, исключает излишний перегрев рабочей жидкости. При изменении установок регуляторов расхода потоков рабочей жидкости происходит автоматическое изменение подачи насоса до требуемой величины, не превышающей максимальную подачу.

Частота вращения гидромотора в контуре будет определяться установкой “его” регулятора расхода РР, а давление – нагрузкой (моментом) на вал гидромотора, которое ограничивается настройкой регулятора давления насоса.

Передвижная смесительная установка в сравнении с базовым объектом имеет расширенные функциональные возможности благодаря применению гидропривода.

Гидропривод обладает динамическими характеристиками, что позволяет плавно регулировать производительность исполнительных органов.

Управление оборудованием ПСУ осуществляется оператором на площадке с пульта 5. Пульт содержит мнемопанель, на которой изображены элементы установки, высвечивается информация от датчиков контроля и сигнализации положения элементов. Оператор имеет возможность дистанционно управлять задвижками и вентилями, расположенными на разных уровнях, или перекрывать краны, находящиеся в зоне рабочего места.

Работа ПСУ заключается в следующем. На объекте по утвержденной технологии капитального ремонта емкости 9 со шнеками заполняют через трубы 10 цементом, а через трубу 7 водяным насосом 4 закачивают воду. При помощи шнеков одновременно в двух емкостях или последовательно в каждой из них готовят раствор. Приготовленный раствор подпиточным насосом ПН подают на насос высокого давления, установленный на цементировочном агрегате, например, ЦА-320, через который раствор закачивают в скважину. При необходимости раствор подают в смеситель 1 для дополнительного гидродинамического перемешивания. Из смесителя подпиточным насосом ПН раствор подают к насосу высокого давления, например, трехплунжерному СИН-32 для закачки в скважину. Расчетное количество воды подают как в емкости со шнеками 9, так и в смеситель 1 (С). Гидродинамическое перемешивание полностью обеспечивает приготовление требуемого раствора цемента с присадками по технологии. В случае приготовления отдельно раствора присадок емкости со шнеками используют для транспортирования запаса воды к месту выполнения работ в процессе бурения или ремонта скважин. Емкость для загрузки присадок ЗП может быть использована для загрузки цемента и гидравлической подачи его в смеситель С.

Передвижная смесительная установка работает в составе технологического комплекса для обеспечения непрерывной подачи раствора в больших объемах. Оборудование ПСУ позволяет выполнять операции по дозировке цемента и воды, механизированному приготовлению заданной плотности, получения однородной смеси и непрерывной подачи раствора к скважине при капитальном ремонте.

Технологический комплекс в процессе капитального ремонта скважины содержит цементовоз с цементом, автоцистерну АЦН-10С-4320 с водой, агрегат промывочный СИН-34 или ЦА-320, в зависимости от требуемого типа насоса.

Передвижная смесительная установка имеет признаки новизны и существенно отличается от базовых объектов широко известных в производстве.

Расширенные функциональные возможности ПСУ позволяют при использовании в производстве получить положительный технико-экономический эффект.

Передвижная смесительная установка найдет спрос на рынке РФ и за рубежом за счет возможности непрерывной подачи раствора при капитальном ремонте скважин.

Литература

1. Каталог “Оборудование, материалы, инструменты”. Концерн “Промснабкомплект”, стр.93, Санкт-Петербург.

2. Скрыпник С.Г. Каталог нефтяного оборудования, средств автоматизации приборов и спецматериалов, т. 2, 1994.

Формула изобретения

Передвижная смесительная установка, содержащая емкость для гидродинамического перемешивания, водяной насос, гидромотор, агрегат объемного гидропривода, взаимодействующий с двигателем автомобиля, отличающаяся тем, что она снабжена заполняемыми цементом и/или водой двумя емкостями со шнеками, расположенными в них на дне, и емкостью для загрузки присадок с входным патрубком для воды, воронкой для присадок и выходом, причем половина витков каждого шнека выполнена левой навивки, а другая – правой, и их валы соединены с гидромоторами, а в емкости для гидродинамического перемешивания расположены входные патрубки для подачи раствора подпиточным насосом и подачи присадок и выходной патрубок для поступления раствора на всасывающий патрубок подпиточного насоса, при этом управление гидромоторами осуществляется на гидропанели в блоке запуска, контроля и сигнализации работы объемного гидропривода, а гидросистема с емкостью и фильтрами для масла имеет элементы теплоохлаждения, обогрева и продувки.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 13.08.2006

Извещение опубликовано: 27.07.2007 БИ: 21/2007