RU2301147C2

RU2301147C2 - Mobile mixing-averaging installation for the grouting mortar preparation

Info

Publication number: RU2301147C2
Application number: RU2004132287/03A
Authority: RU
Inventors: Иван Павлович Гречихин (RU); Иван Павлович Гречихин; Валентина Семеновна Котельникова (RU); Валентина Семеновна Котельникова; Леонид Лаврентьевич Лаврентьев (RU); Леонид Лаврентьевич Лаврентьев; Юрий Иванович Пекин (RU); Юрий Иванович Пекин; Людмила Яковлевна Терещенко (RU); Людмила Яковлевна Терещенко; Виктор Михайлович Шейкин (RU); Виктор Михайлович Шейкин; Ирина Владимировна Шкрылева (RU); Ирина Владимировна Шкрылева; Сергей Михайлович Щербак (RU); Сергей Михайлович Щербак; Екатерина Михайловна Щербашина (RU); Екатерина Михайловна Щербашина
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью ООО "Эскорт"
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2007-06-20
Also published as: RU2004132287A

Abstract

FIELD: petroleum industry; natural gas industry; production of the mobile installation for the grouting mortar preparation.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the devices for agitation and treatment of the grouting mortars. The installation contains the mounted on the transportation vehicle chassis tank with the bottom, the stirrers made in the form of the horizontally located hollow shafts with the transversal hollow traverse beams with the belt-type screw vanes on the butts, the servicing sites, the dispenser for located near to the rear butt wall of the tank with the swivel dampers and the fitting pipes suitable for connection to the hose pipes of the feeding pumping plants, the fitting pipes used for feeding and withdrawal of the heating agent. The tank has the sections of the liquid tempering and the tank compartment for the powdery materials, which has the slant bottom in the form of two chutes. In the chutes the helical conveyors-batchers are disposed. The helical conveyors-batchers are linked by the hinged transmissions to the distributing reduction gear. The invention ensures the improved quality of the grouting mortar.

EFFECT: the invention ensures the increased quality of the grouting mortar.

1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для перемешивания и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности для приготовления и обработки тампонажных растворов для крепления нефтяных и газовых скважин при их освоении и ремонте.The invention relates to devices for mixing and can be used in the oil and gas industry for the preparation and processing of cement slurries for attaching oil and gas wells during their development and repair.

Известна установка мобильная для цементировочных работ, содержащая раму, смонтированную на шасси транспортного средства, установленные на ней емкость для транспортировки порошковых материалов, резервуар для осреднения раствора с размещенными в нем перемешивающим устройством, выполненным в виде ленточной мешалки, при этом резервуар имеет выполненное по форме мешалок днище, мерный бак для аккумулирования обработанного раствора, систему приводов с коробкой отбора мощности, трубопроводы и площадку обслуживания (информационный листок ОАО НПО "Краснодарнефтегаз "Бурение").A known installation is mobile for cementing, containing a frame mounted on the chassis of the vehicle, a container for transporting powder materials mounted on it, a tank for averaging the solution with a stirring device placed in it, made in the form of a belt mixer, while the tank has a shape in the form of mixers bottom, measuring tank for accumulating the treated solution, a drive system with a power take-off, pipelines and a service platform (information sheet О About NGO "KNG" Drilling ").

Недостатками данной установки является то, что она не обеспечивает возможность доставки жидкости затворения к месту производства работ и ее необходимо подвозить отдельным транспортом, включаемым в состав группы цементажа. Установка имеет уменьшенный объем резервуара осреднения, что требует частых остановок на выгрузку тампонажного раствора и приводит к потерям рабочего времени.The disadvantages of this installation is that it does not provide the possibility of delivering the mixing fluid to the place of work and must be transported by separate transport, which is included in the cementing group. The installation has a reduced volume of the averaging tank, which requires frequent stops to unload cement slurry and leads to loss of working time.

Известна смесительная установка для приготовления растворов, содержащая установленный на шасси транспортного средства резервуар, размещенные в нем перемешивающие устройства, состоящие из горизонтально расположенных полых валов с поперечными полыми траверсами, к концам которых прикреплены ленточные винтовые лопасти, сетчатый фильтр, мерную линейку, пробоотборник, площадки обслуживания, трубопроводы со специальными приспособлениями, при этом резервуар имеет выполненное по форме мешалок днище, расположенный под ним поддон с шахтой, размещенной у задней торцевой стенки резервуара и снабженной поворотными заслонками и патрубками под шланги на прием насосных установок, установленную перед шахтой торцевую заглушку, образующую герметичную полость между днищем, передней торцевой стенкой и поддоном, снабженную с противоположных ее сторон патрубками для подвода и отвода теплоагента, а концы валов мешалок, установленные на опорно-концевые подшипники, закрепленные на торцевых стенках резервуара, соединены специальными приводными валами с приводом от ходового транспортного средства через коробку отбора мощности и цепные передачи, кроме того, она дополнительно снабжена гидросмесителями гидронапорного и/или гидропневматического типа, сливные патрубки которых направлены на фильтры, выполненные в виде сетчатых емкостей, установленных над резервуаром, а на наружных кромках взаимно противоположных ленточных винтовых лопастей, выполненных сплошными витками, направленными в сторону шахты, в шахматном порядке закреплены эластичные накладки так, что они соприкасаются с поверхностью днища и перекрывают при вращении мешалок всю его длину, кроме того, траверсы снабжены сплошными на всю длину резервуара ленточными винтовыми лопастями, размещенными между указанными наружными лопастями и валами, витки которых направлены в сторону, противоположную направлению витков наружных лопастей с равнозначными площадями, при этом полости валов и траверс выполнены герметичными (патент №2150379, МПК⁷ В28С 5/39, 1999 г. - прототип).Known mixing installation for the preparation of solutions, containing a tank mounted on the chassis of the vehicle, mixing devices placed in it, consisting of horizontally arranged hollow shafts with transverse hollow traverses, tape screw blades, a strainer, a measuring ruler, a sampler, service platforms are attached to their ends pipelines with special devices, while the tank has a bottom made in the form of mixers, a pallet with a shaft located under it, located at the rear end wall of the tank and equipped with rotary dampers and hose fittings for receiving pump installations, an end cap installed in front of the shaft forming an airtight cavity between the bottom, front end wall and the pallet, equipped on its opposite sides with nozzles for supplying and removing the heat agent, and the ends of the shafts of the stirrers mounted on thrust bearings mounted on the end walls of the tank are connected by special drive shafts driven by a running transport about the means through the power take-off and chain gears, in addition, it is additionally equipped with hydraulic mixers of hydraulic and / or hydropneumatic type, the drain pipes of which are directed to filters made in the form of mesh containers installed above the tank, and on the outer edges of mutually opposite tape screw blades made in continuous turns directed towards the shaft, elastic pads are fixed in a checkerboard pattern so that they touch the surface of the bottom and overlap when When stirring, the entire length of the mixer, in addition, the traverses are equipped with continuous for the entire length of the tank tape screw blades placed between the specified outer blades and shafts, the turns of which are directed in the opposite direction to the turns of the outer blades with equal areas, while the cavity of the shafts and traverses are made leakproof (patent No. 2150379, IPC ⁷ В28С 5/39, 1999 - prototype).

Основными недостатками приведенной в качестве прототипа смесительной установки для приготовления раствора является то, что она не обеспечивает доставку его компонентов к месту производства работ, так как в конструкции отсутствуют емкости (отсеки) для их накопления и транспортировки, и его приготовление без насосного агрегата. Размещение дополнительных агрегатов на площадке у скважин требует дополнительных эксплуатационных и капитальных затрат.The main disadvantages of a mixing unit for preparing a solution given as a prototype are that it does not provide delivery of its components to the place of work, since there are no containers (compartments) for their accumulation and transportation in the design, and its preparation without a pump unit. The placement of additional units on the site at the wells requires additional operational and capital costs.

Целью изобретения является расширение технологических и эксплуатационных возможностей, повышение производительности установки при снижении трудозатрат и капитальных вложений в процессе цементирования скважин.The aim of the invention is the expansion of technological and operational capabilities, increasing the productivity of the installation while reducing labor costs and capital investment in the process of cementing wells.

Поставленная цель достигается тем, что в установке мобильной смесительно-осреднительной для приготовления растворов, включающей установленный на шасси транспортного средства резервуар, размещенные в нем мешалки, состоящие из горизонтально расположенных полых валов с поперечными полыми траверсами, к концам которых прикреплены ленточные винтовые лопасти, мерную линейку, пробоотборник, площадки обслуживания, трубопроводы со специальными приспособлениями, при этом резервуар имеет выполненное по форме мешалок днище, раздаточное устройство у задней торцевой стенки резервуара, снабженное поворотными заслонками и патрубками под шланги на прием установок, установленную перед задней стенкой торцевую заглушку, образующую герметичную полость между днищем, передней торцевой стенкой и поддоном, снабженную с противоположных ее сторон патрубками для подвода и отвода теплоагента, а концы валов мешалок, установленные на опорно-концевые подшипники, закрепленные на торцевых стенках резервуара, через цепные передачи соединены специальными приводными валами с двигателем ходового транспортного средства через коробку отбора мощности и раздаточный редуктор, кроме того, она снабжена гидросмесителем гидронапорного типа, установленным на задней стенке резервуара, сливной патрубок которого направлен в резервуар, а на наружных кромках ленточных винтовых лопастей, выполненных сплошными витками, в шахматном порядке закреплены эластичные накладки, так что они соприкасаются с поверхностью днища и перекрывают при вращении мешалок всю его длину, резервуар снабжен отсеком порошковых материалов, выполненным с наклонным днищем в виде двух желобов, в которых размещены винтовые конвейеры-дозаторы, проходящие через резервуар на приемную камеру, расположенную за его задней стенкой, и секциями жидкости затворения, симметрично расположенными на боковых стенках отсека порошковых материалов, при этом винтовые конвейеры-дозаторы связаны шарнирными передачами с раздаточным редуктором, осуществляющим передачу вращения на мешалки и винтовые конвейеры как совместно, так и поочередно, в соответствии с выбором режимов работы установки. Установка дополнительно снабжена насосом, приводимым от раздаточного редуктора, для подачи жидкости затворения из секций резервуара на гидросмесительное устройство в процессе приготовления тампонажного раствора и заправки секций при повторении операций.This goal is achieved by the fact that in the installation of a mobile mixing and homogenizing for the preparation of solutions, including a tank mounted on the vehicle chassis, stirrers placed in it, consisting of horizontally arranged hollow shafts with transverse hollow traverses, to the ends of which are fastened screw blades, a measuring line , a sampler, service sites, pipelines with special devices, while the tank has a bottom made in the form of mixers, a dispensing device at the rear end wall of the tank, equipped with rotary shutters and nozzles for hoses for receiving installations, an end cap installed in front of the rear wall, forming an airtight cavity between the bottom, front end wall and the pallet, equipped on its opposite sides with nozzles for supplying and removing the heat agent, and the ends of the shafts of the stirrers mounted on thrust bearings mounted on the end walls of the tank are connected via special gears to the drive motor through special gear shafts the vehicle through the power take-off box and the transfer gearbox, in addition, it is equipped with a hydraulic-type hydraulic mixer mounted on the rear wall of the tank, the drain pipe of which is directed into the tank, and elastic overlays are fixed in a checkerboard pattern on the outer edges of the tape screw blades made in continuous turns so that they are in contact with the surface of the bottom and overlap during the rotation of the mixers its entire length, the tank is equipped with a compartment of powder materials made with an inclined bottom in the form of two troughs in which screw conveyor-dispensers are placed passing through the tank to a receiving chamber located behind its rear wall and sections of mixing liquid symmetrically located on the side walls of the powder materials compartment, while screw conveyor-dispensers are connected by articulated gears with a transfer gearbox, transmitting rotation to the mixers and screw conveyors, both jointly and alternately, in accordance with the choice of plant operating modes. The installation is additionally equipped with a pump driven by a transfer gearbox to supply mixing fluid from the tank sections to the hydraulic mixing device during the preparation of the grouting mortar and to fill the sections when repeating operations.

Существенным отличием в предложенном устройстве является то, что резервуар снабжен отсеком порошковых материалов, выполненным с наклонным днищем в виде двух желобов, в которых размещены винтовые конвейеры-дозаторы, проходящие через резервуар на приемную камеру, расположенную за его задней стенкой, и секциями жидкости затворения, симметрично расположенными на боковых стенках отсека порошковых материалов, при этом винтовые конвейеры-дозаторы связаны шарнирными передачами с раздаточным редуктором, осуществляющим передачу вращения на мешалки и винтовые конвейеры как совместно, так и поочередно, в соответствии с выбором режимов работы установки, наличием насоса для подачи жидкости затворения.A significant difference in the proposed device is that the tank is equipped with a powder material compartment made with an inclined bottom in the form of two gutters, in which screw conveyor-dispensers are placed, passing through the tank to a receiving chamber located behind its rear wall, and mixing fluid sections, symmetrically located on the side walls of the powder materials compartment, while the screw conveyor-dispensers are connected by articulated gears to a transfer gearbox, transmitting rotation to m mixers and screw conveyors, both jointly and alternately, in accordance with the choice of operating modes of the installation, the presence of a pump for supplying a mixing liquid.

На чертеже представлен общий вид заявляемой установки мобильной смесительно-осреднительной для приготовления растворов.The drawing shows a General view of the inventive installation of a mobile mixing and homogenizing for the preparation of solutions.

На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения:In the drawing and in the text, the following notation: 1 - автомобильное шасси1 - car chassis 12 - напорный рукав12 - pressure head sleeve 2 - рама2 - frame 13 - насос13 - pump 3 - резервуар3 - tank 14 - секции жидкости затворения14 - section fluid mixing 4 - перемешивающие устройства4 - mixing devices 15 - клиноременная передача15 - V-belt drive 5 - подшипниковые опоры5 - bearing bearings 16 - карданный вал16 - driveshaft 6 - отсек порошковых материалов6 - compartment of powder materials 17 - цепные передачи17 - chain transmission 7 - конвейеры-дозаторы7 - metering conveyors 18 - смотровая площадка18 - observation deck 8 - раздаточный редуктор8 - transfer gear 19 - патрубок19 - pipe 9 - шарнирные передачи9 - articulated gears 20 - разборное устройство20 - collapsible device 10 - приемная камера10 - receiving chamber 21 - наполнительная линия21 - filling line 11 - гидросмесительное устройство11 - hydraulic mixing device

Установка мобильная смесительно-осреднительная состоит из автомобильного шасси 1 и технологической навески, включающей раму 2, установленный на ней резервуар 3 с днищем, выполненным по радиусам размещенных в нем перемешивающих устройств 4 спирально-ленточного типа с навивкой лент в противоположные стороны, при этом перемешивающие устройства закреплены в подшипниковых опорах 5, отсек порошковых материалов 6 с наклонным днищем желобчатого типа, в желобах которого расположены винтовые конвейеры-дозаторы 7, закрепленные в подшипниковых опорах с приводом от раздаточного редуктора 8 через шарнирные передачи 9. Конвейеры-дозаторы 7 проходят через резервуар 3 и осуществляют подачу порошковых материалов в приемную камеру 10, расположенную на его задней стенке и связанную с гидросмесительным устройством 11, к которому подводится также жидкость затворения по напорному рукаву 12 от насоса 13. На боковых стенках отсека порошковых материалов 6 симметрично расположены секции жидкости затворения 14, связанные между собой для выравнивания уровня жидкости в секциях и равномерного забора жидкости затворения насосом 13 центробежно-вихревого типа с приводом через клиноременную передачу 15 от раздаточного редуктора 8. Перемешивающие устройства 4 приводятся во вращение от раздаточного редуктора 8 через карданный вал 16 и цепные передачи 17. Для оперативного управления давлением жидкости затворения и наблюдения за поступлением порошковых материалов на задней стенке резервуара 3 смонтирована смотровая площадка 18 с лестницей и ограждениями. Раствор из смесительного устройства 11 в резервуар 3 для осреднения поступает через патрубок 19, а выдача осредненного раствора осуществляется через разборное устройство 20, расположенное на задней стенке резервуара в нижней ее части. Для заполнения резервуара раствором от других агрегатов предусмотрена наполнительная линия 21.The mobile mixing-averaging installation consists of a car chassis 1 and a technological hitch, including a frame 2, a tank 3 mounted on it with a bottom made along the radii of the spiral-tape-type mixing devices 4 placed in it with the tapes being wound in opposite directions, while the mixing devices fixed in the bearing bearings 5, the compartment of powder materials 6 with an inclined bottom of the groove type, in the gutters of which are screw conveyors-dispensers 7, mounted in the bearing bearings ah driven by a transfer gearbox 8 through articulated gears 9. Dispensing conveyors 7 pass through a reservoir 3 and supply powder materials to a receiving chamber 10 located on its rear wall and connected to a hydraulic mixing device 11, to which a mixing fluid is also supplied via pressure head the sleeve 12 from the pump 13. On the side walls of the compartment of powder materials 6 symmetrically located sections of the mixing fluid 14, interconnected to equalize the liquid level in the sections and uniform intake of liquid mixing gate with a centrifugal-vortex type pump 13 with a drive through V-belt drive 15 from the transfer gear 8. The mixing devices 4 are driven from the transfer gear 8 through the driveshaft 16 and chain gears 17. For operational control of the mixing fluid pressure and monitoring the flow of powder materials on the rear wall of the tank 3 mounted observation deck 18 with a ladder and fences. The solution from the mixing device 11 into the tank 3 for averaging enters through the pipe 19, and the delivery of the averaged solution is carried out through a collapsible device 20 located on the back wall of the tank in its lower part. To fill the tank with a solution from other units, a filling line 21 is provided.

Установка мобильная смесительно-осреднительная в процессе приготовления растворов работает следующим образом.Installation mobile mixing and averaging in the process of preparing solutions works as follows.

Исходные материалы для получения тампонажного раствора загружаются в отсек порошковых материалов 6, а жидкость затворения заправляется в секции 14, и установка следует к месту производства работ, где располагается согласно схемы расстановки и обвязывается с цементировочными нагнетательными агрегатами и производится запуск двигателя. При этом обороты двигателя устанавливаются согласно расчету для достижения конвейерами-дозаторами 7 необходимой подачи порошковых материалов. Насосом 13 жидкость затворения под давлением подается из секции 14 на байпасную линию смесительного устройства 11. Регулировка давления в начальный момент производится через байпасную линию с насадком, аналогичным установленному в смесительном устройстве 11, и устанавливается выше требуемого по расчету. Включаются конвейеры-дозаторы 7, и порошковый материал подается в приемную камеру 10, а жидкость затворения переключается на насадок смесительного устройства. Затворенный раствор поступает для осреднения в резервуар 3, и в зависимости от его плотности производится корректировка давления жидкости затворения путем открытия или перекрытия байпасной линии. В резервуаре 3 раствор обрабатывается перемешивающими устройствами 4 и происходит процесс осреднения. По мере выработки порошковых компонентов (жидкость затворения приготавливается с запасом) конвейеры-дозаторы 7 и насос 13 отключаются, а вращение перемешивающих устройств 4 продолжается. По истечении расчетного времени или неизменности плотности проб раствора приготовленный раствор через разборное устройство 20 откачивается в мерные баки цементировочных насосных агрегатов для закачки в скважину, а установка может быть заправлена для приготовления новых порций раствора.The raw materials for producing the grouting mortar are loaded into the powder materials compartment 6, and the mixing liquid is charged in section 14, and the installation should be to the place of work, where it is located according to the arrangement and connected to cementing injection units and the engine is started. In this case, the engine speed is set according to the calculation for the conveyor-dispenser 7 to achieve the necessary supply of powder materials. Pump 13 mixing liquid under pressure is supplied from section 14 to the bypass line of the mixing device 11. The pressure is initially adjusted through the bypass line with a nozzle similar to that installed in the mixing device 11 and is set higher than that required by calculation. The metering conveyors 7 are turned on, and the powder material is supplied to the receiving chamber 10, and the mixing liquid is switched to the nozzles of the mixing device. The closed solution enters the reservoir 3 for averaging, and, depending on its density, the pressure of the mixing liquid is adjusted by opening or closing the bypass line. In the tank 3, the solution is processed by the mixing devices 4 and an averaging process takes place. As the production of powder components (mixing liquid is prepared with a margin), the metering conveyors 7 and the pump 13 are turned off, and the rotation of the mixing devices 4 continues. After the estimated time or the density of the solution samples has not changed, the prepared solution is pumped through a collapsible device 20 into the measuring tanks of cementing pumping units for injection into the well, and the installation can be charged to prepare new portions of the solution.

Исходя из вышеописанного предлагаемое техническое решение позволяет создать установку мобильную сместельно-осреднительную, обладающую высокими технологическими и эксплуатационными возможностями, повысить производительность труда и снизить трудозатраты и капитальные вложения. Установка обеспечивает в кратчайший срок приготовление высококачественного тампонажного раствора из привезенных с собой материалов на месте производства ремонта скважин без участия смесительных, осреднительных машин и водоподающих агрегатов. При этом установка может быть дополнительно использована для работы на отдельных операциях, таких как: смесительная установка при работе с осреднительной установкой или без нее; осреднительная установка при порционном приготовлении раствора и в потоке при работе со смесительными установками; насосный агрегат с закачкой воды с поверхности ниже уровня оси насоса 5 м и менее в собственные отсеки и на сторону; агрегат для приготовления растворов, в том числе для штукатурных работ в строительстве.Based on the above, the proposed technical solution allows you to create a mobile mixed-averaging installation with high technological and operational capabilities, to increase labor productivity and reduce labor costs and capital investments. The installation provides in the shortest possible time the preparation of high-quality cement slurry from the materials brought with it at the site of well repair without the participation of mixing, homogenizing machines and water supply units. At the same time, the installation can be additionally used to work on individual operations, such as: a mixing installation when working with or without an averaging installation; averaging unit for batch preparation of the solution and in the stream when working with mixing plants; a pump unit with water injection from a surface below the level of the pump axis of 5 m or less into its own compartments and to the side; unit for the preparation of mortars, including for plastering in construction.

Claims

A mobile mixing and averaging installation for the preparation of solutions, containing a tank mounted on the vehicle chassis, mixers placed in it, consisting of horizontally arranged hollow shafts with transverse hollow traverses, to which ends screw tape blades are attached, a ruler, sampler, service platforms, pipelines with special devices, while the tank has a bottom made in the form of mixers, a dispenser at the rear end wall of the tank, equipped with rotary dampers and nozzles for hoses for receiving pump installations, an end cap installed in front of the rear wall, forming an airtight cavity between the bottom, front end wall and the pallet, equipped with pipes for supplying and removing the heat agent from its opposite sides, and the ends of the shafts of the agitators installed on pillow block bearings mounted on the end walls of the tank are connected via a chain drive to a motor of a running vehicle via a short drive the power take-off and the transfer gearbox, in addition, it is equipped with a hydraulic-type hydraulic mixer, the drain pipe of which is directed into the tank, and elastic overlays are fixed in a checkerboard pattern on the outer edges of the tape screw blades made in continuous turns so that they touch the surface of the bottom and overlap during the rotation of the mixers its entire length, characterized in that the tank is equipped with a powder materials compartment made with an inclined bottom in the form of two grooves in which screw cones are placed metering fans passing through the reservoir to a receiving chamber located behind its rear wall and mixing fluid sections symmetrically located on the side walls of the powder materials compartment, while metering screw conveyors are connected by articulated gears to a transfer gearbox that transfers rotation to the mixers and screw conveyors, both jointly and alternately, in accordance with the choice of operating modes of the installation.