Fagstoff

Sementeringsutstyret om bord

Publisert: 31.05.2016, Oppdatert: 20.07.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Sentralt i emnet:

  • Trykkluftsystem
  • Bulk-lagertank
  • Miksestasjon
  • Sementpumpe
  • Sementhode

Sementeringsutstyr. Foto.

Tørr sement transporteres fra bulktank til miksestasjonen ved hjelp av trykkluft. I miksestasjonen for sement (cement skid) blandes tørrstoff, vann og tilsetningsstoff. Når blandingen (cement slurry) er testet og godkjent, pumpes den til brønnen med sementpumpene. 

Sementblandeutstyret

Sement brukes blant annet til å sementere casingen fast til formasjonen, danne en sementplugg i brønnen, eller plugge brønnen og reservoarseksjonen for å stenge ned brønner (Plug and Abandon). For å kunne sementere lange casingseksjoner må sementblandesystemet ha kapasitet til å blande store volum sement, og et kraftig pumpesystem for å pumpe sementen på plass bak casingen.

Sement kan også brukes til reparasjon i brønner der sementeringen ikke lenger er tett, da er det ofte omtalt som en squeeze job.

Offshore-installasjoner har et sementblandesystem som består av bulk-sementtank, trykkluftsystem, sementblander, målestasjoner og sementpumper. Utstyret brukes for å blande sammen sement, vann og tilsettingsstoffer. Miksestasjonen er som regel montert på en skidd, som er en stålramme med flere komponenter som er forbundet med hverandre, vanligvis miksetanker, rør, ventiler, sentrilfugalpumper og styringssystem.
Utenfor miksestasjonen er det større sementpumper (triplexpumper), vanntanker og bulk-lagringssystem for tørrsementen.

Sementering flytskjema. Illustrasjon.Sementeringssløyfe fra bulk til brønn

Trykkluftsystem til transport

Hensyn til det ytre miljø og oljearbeideres helse gjør at sementblandesystemet skal være lukket. Sement og andre tørre tilsetningsstoffer blir derfor håndtert med pneumatiske systemer som betyr at tørrstoffer blir transportert ved hjelp av trykksatt luft.

For å få effektiv transport av tørrstoff gjennom systemet er det en forutsetning at tørrstoffet ikke blir fuktig og danner klumper underveis. Trykkluften tørkes derfor før den går til bulksystemet. 

Sementpulveret lastes om bord i riggen gjennom store slanger som kobles opp til bulksystemet. Fra bulktankene sendes sementpulveret videre til sementblandesystemet.

Lagringstankene trykksettes med luft som tilføres i bunnen av tanken. Trykket økes til maksimalt 5 bar, og bulkmengden som skal transporteres, reguleres av en ventil ved utløpsrøret. Sement blir transportert fra bulksystemet via et rørsystem til den mindre tørrstofftanken for sementblanderen. I tørrstofftanken blir trykkluften separert fra faststoffet og ventilert ut, sementstøv føres over i støvfangertanken, og faststoffet faller til bunn i tanken.

Sementblandere

I sementblanderen blandes tørrstoff og miksevann. Blanding av vann og kjemikalier kalles miksevann. Tørrstoffet føres fra tørrstofftanken, og miksevannet føres fra en mellomlagringstank i mikseskidden.

Tilførselen kan reguleres på to ulike måter. I sirkulasjonsblanderen regulerer en knivventil tilsettingsmengden av tørrstoff, og en strupeventil regulerer væskemengden inn til tanken. En nyere metode bruker en miksemanifold som styrer tilførselen og innsprøytningen av tørrstoff og væske til blandetanken.

Sirkulasjonsblanderen

I sirkulasjonsblandere (recirculating cement mixer) tilsettes tørrstoffet til miksevannet litt etter litt mens blandingen sirkuleres i sementblanderen. Dette fortsetter helt til sementen har fått de egenskapene den skal ha.

Faststoff og miksevann blandes i et miksekammer i sementblanderen. En ejector og dyser sørger for at sementslurryen har høy hastighet. Dette skaper undertrykk i kammeret og gir effektive forhold for blanding av miksevann, tørrstoffer og sementslurryen.

Når sementslurryen er ferdigblandet, blir det foretatt nøyaktige målinger for å kontrollere at densitet er riktig. Dette gjøres i et primært miksesystem (primary mixing tank) og i et sekundært miksesystem (secondary mixing tank). I det primære miksesystemet går sementblandingen ned i en liten miksetank, gjennom sentrifugalpumpe, resirkulasjonssløyfe og en densitetsmåler. Her kontrolleres densiteten, før blandingen blir ført over til det sekundære sementsystemet.

Sementslurryen blir ført til sekundærmiksetanken over en regulerbar plate. På platen fjernes eventuelle luftbobler i blandingen. Det sekundære sementsystemet er en stor miksetank med agitator, resirkulasjonssløyfe, en resirkulerende sentrifugalpumpe og en densitetsmåler. Når ønsket densitet er bekreftet, blir sementblandingen ført videre til høytrykkspumper og inn i brønnen.

Miksemanifolden (High Energy Cement Mixer)

Nyere sementmiksesystemer har installert en manifold der tørrstoff (sement) og væske mikses på vei inn i blandetanken. Manifolden styres fra et panel slik at man kan justere væske- eller tørrstofftilførselen i manifolden.

 

Patentert sement mikser. Foto.Manifold for sementmiksing

Som for sirkulasjonsblanderen er også manifolden koblet opp til resirkulasjonssystemet, mengdemålere, og densimeter som gir tilbakemelding til operatørens panel om sementens egenvekt.

 

Miksestasjon for sement. Illustrasjon.Miksestasjon for sement

Mikseskidden

Mikseskidden er en sammenbygd, kompakt enhet som i hovedsak består av styringspanel, mindre lagringstanker for tørrstoff og væske, blandetanker og sentrifugalpumper.

Styringspanelet

På styringspanelet reguleres mengden av væske og tørrstoff som skal føres inn i blandetanken. De fleste mikseskiddene har et styringspanel montert på skidden og et fjernmontert panel som er installert i et operatør-rom.

Tank for støvfangst

På grunn av at det brukes luft som transportmiddel for tørrstoffet, dannes det en god del sementstøv på veien. For å hindre støvet fra å komme ut sammen med trykkluften der den ventileres, samles støvet opp i en egen støvsamlertank som er montert ved tørrstofftanken på mikseskidden. Sementstøvet samles opp og føres tilbake til sementtanken.

Miksevanntanken

I mikseskidden er det en mellomlagringstank (matetank) for miksevann. Tanken fylles opp med renset sjøvann fra hovedsjøvannsystemet om bord, eller ferskvann som er tatt om bord. I tanken tilsettes også flytende tilsetningsstoffer (kjemikalier) fra mindre lagringstanker. Væskene blandes i matetanken før blandingen blir brukt til sementslurryen. De fleste tilsetningsstoffene til sementen kommer i flytende form. Fra matetanken pumpes miksevannet med miksepumper til blandetanken.

Miksepumper

Mellom miksevanntanken og blandetanken brukes det sentrifugalpumper. Det brukes også sentrifulgalpumper til resirkulering av sementblandingen. Når sementblandingen er klar, pumpes den med sentrifugalpumpe (fødepumpe) til de store høytrykks-sementpumpene som leverer sementen til brønnen.

Sementpumper (triplex)

Pumper er essensielt for at sementoperasjonen skal bli vellykket. Når sementen skal plasseres mellom hullet og casingen, oppstår det høy friksjon (trykk) som pumpene skal motvirke. I tillegg skal pumpene reguleres til passende rate slik at sementjobben gjennomføres som planlagt. Om bord i installasjonen er det vanligvis to eller tre høytrykkssementpumper. Det er vanlig med enkeltvirkende triplex-stempelpumper.

En stempelpumpe er en type fortrengningspumpe (positive displacement pumps) som består av stempel, sylinder, innløpsventil og utløpsventil. Væsken suges inn i pumpen når stempelet beveger seg, slik at innstrømningsvolumet i sylinderen øker. Når stempelet beveger seg motsatt vei, presses væsken ut av sylinderen gjennom en utløpsventil.

Prinsippskisse for en stempelpumpePrinsippskisse for en stempelpumpe 

Triplexpumper har tre stempelsylindere. En sementpumpe er som regel utstyrt med mindre dimensjoner på stempelet enn en slampumpe. 

Motoren som driver pumpene, er enten diesel- eller elektriske motorer.

Se mer om triplexpumper (slampumpene).

Eierforholdet

Det er vanligvis serviceselskap (for eksempel Halliburton, Schlumberger, Baker Hughes) som eier, bruker og vedlikeholder sementhåndteringsystemet. Serviceselskapet inngår langtidskontrakter med riggeierselskapet slik at et sementsystem står mange år på samme rigg. Dersom sementeringskontrakten går til et annet serviceselskap, kan den nye leverandøren kjøpe sementeringsutstyret som står om bord på riggen.
Noen oljeselskap eier selv sementutstyret på faste installasjoner.

Fordypning

Ønsker du mer informasjon om utstyr som brukes til sementering? Sjekk denne nettsiden på engelsk:

Sementeringsutstyr