«Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса»

Разработка и внедрение кавитационного диспергатора-смесителя в процессах приготовления тампонажного раствора для ремонта скважин месторождений Краснодарского края

УДК: 622.279.7
DOI: -

Авторы:

¹ Кубанский государственный технологический университет, Краснодар, Россия

Ключевые слова: диспергирование, гомогенизация, тампонажный раствор, кавитация, ударные волны, микроструи, прочность, кавитационный диспергатор-смеситель

Аннотация:

Проблема оснащения работ по капитальному ремонту скважин современными технологиями для приготовления тампонажных растворов небольших объемов становится все более актуальной. Это связано с ежегодным увеличением объема работ на закрытых и старых добывающих скважинах на газонефтяных месторождениях. Простое смешивание цемента с водой не гарантирует требуемого качества раствора. Необходимо внедрение процессов диспергирования и гомогенизации смеси, что в конечном счете повышает прочность раствора, уменьшает водоотдачу и обеспечивает долговременную и безопасную эксплуатацию скважин. Решение этой проблемы связано с разработкой высокотехнологичных устройств – диспергаторов, в которых сочетаются кавитационные и вихревые эффекты. В статье выполнен расчет максимального динамического давления микроструи на внутреннюю стенку пузырька и твердую поверхность примыкающей частицы. Приводится принцип работы и технические характеристики кавитационного диспергатора-смесителя, новизна и уникальность которого подтверждается патентом. В скважинах Краснодарского края были проведены опытно-промышленные испытания разработанного устройства для обработки тампонажного раствора в рамках ремонтно-изоляционных работ. Целью испытаний было проверить кавитационные свойства устройства и оценить их влияние на прочность цементного камня при тампонажных работах. В ходе лабораторного тестирования раствора водоотделение снизилось в 3...5 раз, а предел прочности цементного камня в среднем вырос на 15 %.

Список литературы:

1. Булатов А.И., Макаренко П.П., Проселков Ю.М. Буровые промывочные и тампонажные растворы. – М.: Недра, 1999. – 424 с.
2. Проселков Ю.М., Пахлян И.А., Мищенко С.В. Прогрессивные технологические схемы приготовления тампонажных растворов // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2013. – № 4. – С. 37–46.
3. Соболев А.С. Тампонажные работы: оптимизация оборудования // Бурение и нефть. – 2008. – № 12. – С. 47–48.
4. Patent US 6454457, Int. Cl. B01F 5/04, B01F 5/10. Mixing apparatus with rotary jet water valve / M.J. Banse, P.O. Padgett, C. Sneed; Assignee: Halliburton Energy Services Inc. – Appl. No.: 09/687,556; Filed: Oct. 13, 2000; Date of Patent: Sep. 24, 2002.
5. Plesset M.S., Chapman R.B. Collapse of an initially spherical vapour cavity in the neighbourhood of a solid boundary // J. of Fluid Mechanics. – 1971. – Vol. 47, Issue 2. – P. 283–290. – DOI: 10.1017/s0022112071001058
6. Chahine G.L. Modeling of Cavitation Dynamics and Interaction with Material // Advanced Experimental and Numerical Techniques for Cavitation Erosion Prediction. – Springer, 2014. – P. 123–161. – DOI: 10.1007/978-94-017-8539-6_6
7. Linzheng Ye, Xijing Zhu. Analysis of the effect of impact of near-wall acoustic bubble collapse micro-jet on Al 1060 // Ultrasonics Sonochemistry. – 2017. – Vol. 36. – P. 507–516. – DOI: 10.1016/j.ultsonch.2016.12.030
8. Peters A., Lantermann U., el Moctar O. Numerical Modelling and Prediction of Erosion Induced by Hydrodynamic Cavitation // J. of Physics: Conf. Series. – 2015. – Vol. 656. 9th Int. Symposium on Cavitation (CAV2015), Lausanne, Switzerland, Dec. 6–10, 2015. – DOI: 10.1088/1742-6596/656/1/012054
9. Пат. на полез. модель 116068 Рос. Федерация, МПК B01F 5/00. Кавитационный диспергатор-смеситель / М.В. Омельянюк, И.А. Пахлян; патентообладатель ФГБОУ ВПО "Кубанский гос. технолог. ун-т". – № 2011143283/05; заявл. 26.10.2011; опубл. 20.05.2012, Бюл. № 14.