Устройство определения концентрации утяжелителя буровых растворов

(1) ЮВ ) 1 ",1 ф/1 ИС ИЗОБРЕТЕНИЯ У ГОсудАРстВенныЙ кОмитет1 О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) С пециал ьное проектно-конструкторское бюро автоматизации глубокого разведочного бурения Министерства геологииСССР(56) Авторское свидетельства СССРМ 1488433, кл. Е 21 В 21/06, 1987,(54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ УТЯЖЕЛИТЕЛЯ БУРОВЫХРАСТВОРОВ(57) Изобретение относится к бурению скважин. Цель - расширение функциональныхвозможностей, Устр-во содержит дегазатор1, датчики 2, 3 плотности раствора и гаэосодержания, задатчик 8 плотности раствора.Для достижения цели устр-во имеет блоки 4,5 запоминания плотности раствора и гаэосодержания, сумматоры 6, 10, 12, умножители 7, 11, эадатчик 9 плотности утяжелителя, делитель 13, блок 14 индикации концентрации утяжелителя. Установленные на входе дегазатора датчики 2, 3 измеряют объемное содержание газа в растворе и его плотность. Эти параметры фиксируются в блоках 4, 5. Истинная плотность бурового раствора определяется на выходе умножителя 7 с учетом газосодержания, Сумматор 10 фиксирует разность между уставкой и истинной плотностью. Последняя перемножается в умножителе 11 с заданной плотностью утяжелителя, Сумматор 12 определяет разность плотностей уставок. На выходе делителя 13 индицируется величина концентрации утяжелителя, Применение устр-ва позволяет повысить экономичность процесса бурения скважин и уменьшить вероятность аварийных ситуаций. 1 ил,Изобретение относится к бурению скважин на нефть и газ, конкретно, к очисткебуровых растворов от газа.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.На чертеже представлена структурнаясхема устройства.Устройство определения концентрацииутяжелителя включает в себя дегазатор 1,датчик 2 газосодержания в буровом растворе, установленный на выходе иэ дегазатора1, датчик 3 плотности бурового раствора,установленный на выходе из дегазатора 1,блок 4 запоминания газосодержания, блок5 запоминания плотности бурового раствора, первый сумматор б, первый умножитель7, задатчик 8 плотности бурового раствора,эадатчик 9 плотности утяжелителя, второйсумматор 10, второй умножитель 11, третийсумматор 12, делитель 13 и блок 14 индикации концентрации утяжелителя в буровомрастворе,Датчики 2, 3 газосодержания и плотности соединены с блоками 4, 5 запоминаниясоответственно гаэосодержания и пл тности бурового раствора, выход блока 4 запоминания газосодержания соеди ен свходом первого сумматора б, выход которого соединен с вторым входом первого умножителя 7, первый вход которого соединен свыходом блока 5 запоминания плотности,выход первого умножителя 7 соединен спервым входом второго сумматора 10, второй вход которого соединен с задатчиком 8плотности бурового раствора и первым входом третьего сумматора 12, Выход второгосумматора 10 соединен с первым входомвторого умножителя 11, второй вход которого соединен с эадатчиком 9 плотности утяжелителя, а выход подключен к второмувходу делителя 13, первый вход которогосоединен с выходом третьего сумматора 12,а выход делителя 13 соединен с блоком 14индикации концентрации утяжелителя в буровом растворе,Устройство определения концентрацииутяжепителя буровых растворов работаетследующим образом,Загазированный буровой раствор поступает на очистку в дегазатор 1, где освобождается от; аза, При этом качествоочистки бурового раствора от газа зависиткак от реологических свойств раствора, таки от воэможностей самого дегаэатора 1, Впрактике остаточное гаэосодержание доходит до 5% от общео объема раствора, Установленный на выходе из дегазатора 1датчик 2 газосодержания определяет оставшееся после дегазации раствора обьемноесодержание газа, а установленный на выхо 10 15 20 25 30 40 45 50 55 де из дегазатора 1 датчик 3 плотности бурового раствора определяет фактическуюплотность дегаэированного раствора, Замеренные датчиками 2 и 3 параметры (три замера в 1 мин) вводятся в блоки 4 и 5запоминания соответственно остаточногогазосодержания и плотности дегазированного бурового раствора.С блоков 4 и 5 сигналы газосодержанияи плотности идут на обработку по следующему алгоритму;р" = - "-=р-. (1+ ")100где рттст - истинная плотность буровогораствора, г/см ;р - фактическая плотность бурового раствора, измеренная датчиком 3 для определения плотности, г/см;Чост - остаточное газо;.одержание, измеренное датчиком 2 для определения газосодержания, %,При этом Лр =рр - рсгде Лр- разность между заданнпй пло;остью бурового раствора и его истиннойплотностью, г/см;рр - заданная плотность, которую необходимо получить путем утяжеления бурового раствора, г/смз,ЛА значит С =р рргде С - концентрация утяжелителя в буровом растворе, г/см;ру - плотность утяжелителя, г/см,1/о стВеличина 1 + -- определяется100первым сумматором б, а ее умножениена рвых производится первым умножителем 7, с которого сигнал, характеризующийвеличину р 1 тст, поступает на второй сумматор 10, где вычитается из сигнала, характеризующего величину рур, поступающего отэадатчика 8 плотности бурового раствора, Ссумматора 10 сигнал, характеризующий величину Лр поступает на второй умножитель 11, где умножается на сигнал,характеризующий величину ру, поступающий от задатчика 9 плотности утяжелителя,Сигнал, характеризующий величину произведения р Лр поступает с умножителя11 на делитель 13, где производится деление величины р, Лр на величинур - рр, сигнал которой поступает оттретьего сумматора 12. Результат деления сделителя 13 выводится на блок 14 индикации концентрации утяжелителя в буровомрастворе.Практически смысл решаемой задачизаключается в следующем.1670091 Составитель А,РыбаковТехред М,Моргентал Корректор М.Демчик Редактор М,Товтин Заказ 2722 Тираж 356 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производ твенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Предположим, что для скважины глубиной 2500-2800 м требется буровой растворплотностью 1,45 г/см, в то время как циркулирующий на глубине 2500 м этой скважины буровой раствор имеет фактическуюплотность, например, 1,35 г/см . Переходзна более высокую плотность осуществляется путем ввода в буровой раствор утяжелителя, например, Ва 504, При плотностиВа 504, равной 4 г/см для указанной глубизны скважины, чтобЫ поднять плотность бурового раствора на 0,1 г/см потребуетсяз40000 кг ВаЯО 4.В настоящее время ввод утяжелителяосуществляется на основании замереннойфактической плотности бурового раствора,подлежащего утяжелению, без учета содержащегося в растворе остаточного газа.Предположим, что с помощью устройства выявлено наличие остаточного газосодержания величиной 4 . Тогдаопределяется истинная плотность раствора, которая будет уже не 1,35 г/см, а 1,406г/см, т.е, на 0,056 г/см больше фактичезской плотности, В результате утяжелять буровой оаствозо надо не на 0.1 г/см, а всегозна 0,044 г/см, а значи г, утяжелителя(ВаЯО)потребуется на 22400 кг меньше.Устройство позволяет буровикам получить информацию о необходимой концентрации утяжелителя в буровом растворе,Напримезо, блок 14 показал концентрацию0,07 г/см, а расход бурового раствора в этовремя составляет 30 л/с, а значит, буровикдолжен вводить в буровой раствор утяжелитель с производительностью 2,1 кг/с или7560 кг/ч,Применение устройства позволяет повысить экономичность процесса буренияскважины и уменьшить вероятность аварий 5 10 15 20 25 30 35 40 ных ситуаций, вызванных неуравновешенностью пластового давления гидросатическим давлением бурового раствора,Формула изобретения Устройство определения концентрации утяжелителя буровых растворов, содержащее дегазатор, датчики плотности бурового раствора и газосодержания, задатчик плотности бурового раствора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, оно снабжено блоками запоминания плотности бурового раствора и газосодержания, первым, вторым и третьим сумматорами, первым, вторым умножителями, задатчиком плотности утяжелителя, делителем и блоком индикации концентрации утяжелителя, причем датчики плотности бурового раствора и газосодержания установлены на выходе дегазатора и подключены соответственно через блок запоминания плотности бурового раствора к первому входу умножителя и через блок запоминания газосодержания - к входу первого сумматора, выход которого соединен с первым входом первого умножителя, второй вход которого подключен к выходу блока запоминания плотности бурового раствора, выход соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подклгочен к выходу задатчика плотности бурового раствора и первому входу третьего с мматора, выход соединен с первым входом второго умножителя, второй вход котороо подключен к выходу задатчика плотности утяжелителя и второму входу третьего сумматора, выход которого соединен с и .рвым входом делителя, второй вход котпр го под ключен к выходу второго умножителя, в од соединен с блокол индикации концентрации утяжелителя.