Автоматизированная циркуляционная система

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 Ш Е 21 В 44/ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР Г 21) 3485233/22-03(7.2) А.М.Котляров, М.М.КузьменКО, Р.Ю.Равич-Щербо и Л.Г.Шраго (71) Специальное проектно-конструк торское бюро автоматизации глубокого разведочного бурения Министерства геологии СССР(56) 1. Авторское свидетельство СССР Ф 541017, кл. Е 21 В 21/00, 1976.2. Современные способы приготовления и очистки буровых растворов и . технологические схемы циркуляционных систем, применяемые за рубежом, Обзор зарубежной литературы. Сер. Бурение. М., ВНИИОЭНГ, 1975, с.33 (прототип).(54)(57) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА, содержащая емкостидля сыпучего материала с дозирующимустройством и бурового, раствора,9) О ЯОсмесительное устройство, управляемыеклапаны, насос с всасывающим и нагиетательными трубопроводами, воднуюмагистраль и блок управления, о т -л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения экономичности путем,йоддержания заданного объема бурового раствора, она снабжена приемнойемкостью и датчиками уровня, которыерасположены в емкостях для буровогораствора и приемной, соединены сблоком управления, выход которогосоединен с управляемыми клапанами,установленными в емкости для бурового раствора соответственно на водноймагистрали и на всасывающем трубопроводе насоса, с насосом и с управляемыми клапанами, установленными наего нагнетательных трубопроводах,сообщающих насос с приемной емкостьюи со смесительным устройствомсоединенным с емкостью для буровогораствора и с дозирующим устройствомемкости для сыпучего материала.Изобретение относится к бурениюскважин на нефть и газ, а именно кприготовлению бурового раствора иподдержанию его заданного полезногообъема.Известна циркуляционная системавключающая, по меньшей мере дваблока: блок очистки и подпорный блокс размещенными в них насосами, коллектор, желоб и напорный трубопроводпри этом всасывающие патрубки насосов связаны со всеми отсеками блоков, а их нагнетательные патрубкисоединены с напорным трубопроводоми желобом Ц .Недостатком данной циркуляционной 15системы является отсутствие автоматического управления поддержанием заданного объема бурового раствора,что требует постоянного присутствияобслуживающего персонала, выполняющего работы по приготовлению буровогсраствора и его перекачке в приемнуюемкость, с большой долей ручноготруда.Известна автоматизированная цирку ляционная система, содержащая емкости для сыпучего материала с дозирующим устройством и бурового раствора,смесительное устройство, клапаны,насос с всасывающим и нагнетательнымтрубопроводами, воЪную магистраль иблок управления 2 .Недостатком известной циркуляционной системы является отсутствие автоматического управления поддержаниемзаданного объема бурового раствора.Цель изобретения - повышение экономичности путем поддержания заданно-го объема бурового раствора,Поставленная цель достигается тем,что автоматизированная циркуляцион ная 40система, соцержащая емкости для сыпу-чего материала с дозирующим устройством и бурового раствора, смесительноеустройство, управляемые клапаны, насос с всасывающим и нагнетательными 45трубопроводами, водную магистраль иблок управления, снабжена приемнойемкостью и датчиками уровня, которыерасположены в емкостях для буровогораствора и приемной, соединены с 50блоком управления, выход которого;соединен с управляемыми клапанами,установленными в емкости для буровогораствора соответственно на водноймагистрали и на всасывающем трубопро воде насоса, с насосом и,с управляемыми клапанами, установленными наего нагнетательных трубопроводах,сообщающих насос с приемной емкостьюи со смесительным устройством, соеди-,.ненным с емкостью для бурового раствора и с доэирующим устройством ем, кости для сыпучего материала.На фиг. 1 изображена схема автоматизированной циркуляционной системы, 65.на фиг. 2 - структурная схема автоматизации циркуляционной системы в целом и блока автоматического управления.Автоматизированная циркуляционная система содержит емкость 1 для бурового раствора с датчиком 2 уровня, приемную емкость 3 с датчиком 4 уровня, блок 5 автоматического управления, водяную магистраль 6, соединенную через управляемый клапан 7 с емкостью 1 для бурового раствора, емкость 8 для сыпучего материала (глинопорошка), смесительное устройство 9 с насосом 10, имеющим всасывающий трубопровод 11 с управляемым клапаном 12, установленным вемкости 1 для бурового раствора; нагнетательный трубопровод 13, сообщающий насос 10 через управляемый клапан 14 с приемной емкостью 3, и нагнетательный трубопровод 15, сообщающий насос 10 через управляемый клапан 16 со смесительным. устрОйством 9, сообщающимся с емкостью 1 для бурового раствора. Емкость 8 для сыпучего материала имеет дозирующее устройство 17, датчик 18 веса и управляемые клапаны 19 и 20.Блок 5 автоматического управления содержит схему 21 логического управления клапаном 7, схему 22 сравнения, схему 23 логического управления насосом 10 и клапанами 12 и 16 соответственно на всасывающем 11 и нагнетательном 15 трубопроводах, схему 24 логического управления клапанами 19 и 20 емкости 8 для сыпучего материала, схему 25 логического управления дозирующим устройством 17, схему 26 сравнения и схему 27 логического управления клапаном 14 нагнетательного трубопровода. 13.Вместе.с блоком 5 автоматического управления в структуру схемы автоматизации циркуляционной сисжемы входят коммутирующие устройства 28 35, задатчик 36 объема, задатчик 37 веса, вторичные преобразователи 38 40 и-сигнализаторы 41 - 46 положений.Автоматизированная циркуляционная система .работает следующим образом..Оператор задатчиками на пульте управления (не показано) устанавливает необходимый объем приготавливае мого раствора и необходимый для этого объема вес глинопорошка и нажимает пусковую кнопку. По сигналу управ ляемый клапан 7 открывается и вода иэ водяной магистрали б поступает в емкость 1 для бурового раствора. При заполнении ее до заданного уровня датчик 2 уровня выдает сигнал, поступающий через его аналого-дискретный преобразователь на блок 5 автоматического управления, сигнал скоторого поступает на закрытие управ. фляемого клапана 7 и на открытие управляемых клапанов 12 и 16, а также на включение центробежного насоса 10.В результате вода иэ емкости 1 для бурового раствора через управляемый клапан 12 поступает во всасывающий трубопровод 11, в центробежный насос 10 и нагнетается им через уп. равляемый клапан 16 в смесительное устройство 9, а из него воца поступа ет в емкость 1 для бурового раствора. После включения центробежного насоса 10 открывается управляемый клапан 19, и,сжатый воздух, нагнетаемый компрессором (не показан), поступает 15 на аэрацию глинопорошка. Через установленное время управляемый клапан 19 закрывается,. а клапан 20 открывается, одновременно включается дозирующее устройство 17 20Выгружаемый дозирующим устройством.17 глинопорошок подхватывается воздухом, нагнетаемым компрессором, и транспортируется им в смесительное устройство 9, где подхватывается водой, нагнетаемой центробежным насосом 10, транспортируется в емкоСть 1 для бурового раствора и перемешивается а водой механическими перемешивателями не показаны) .После загрузки заданного веса глинопорошка датчик 18 веса выдает сигнал на остановку дозирующего устройства 17 и на. закрытие управляемого клапана 20.35Полученная суспензия прокачивается чррез смесительное устройство 9 в заданное программой время, после чего центробежный насос 10 отключает- . ся, а управляемые клапаны 12 и 16 40 закрываются.При снижении уровня бурового раствора в приемной емкости 3 до заданной программой величины, датчик 4 уровня выдает сигнал, поступающий чеРез его аналого-дискретный преобразователь на блок 5 автоматического управления, сигнал с которого поступает на открытие клапана .1,2, включение центробежного насоса 10 и одно- . временное открытие управляемого клапана 14, Приготовленный раствор из емкости 1 для бурового раствора перекачивается в приемную емкость 3. При достижении уровня бурового раст" вора в приемной емкости З.заданной 55 .программой величиныдатчик 4 уровня выдает сигнал на отключение центробежного насоса 10 и закрытие упрЬВ- ляемых клапанов 12 и 14.60Перекачивание бурового раствора .в приемную емкость 3 из емкости 1для бурового раствора происходитпериодически на всем протяжении раз-,буриваемой скважины.,45 При опорожнении емкости. 1 для бурового раствора датчик 2 уровня выдает сигнал на открытие управляемого клапана 7, в результате происходит приготовление новой пОрции бурового раствора в укаэанной последовательности и перекачивание его в приемную емкость 3 при ее опорожнениидо установленного программой уровня.Система управления процессом поддержания заданного объема бурового раствора работает следующим образом.Оператор задатчиком 36 устанавливает необходимый объем приготавливаемого раствора, а задатчиком 37,- необходимый для этого вес глинопорошка. При этом на выходе вторичных преобразователей 38 и 40 появляется сигнал разности Фактических и заданных величин объема и веса. Оператор нажимает пусковую кнопку, установленную на пульте управления.Сигнал с пульта управления посту-. пает на схему 21 логического управления,на коммутирующее устройство28 и на клапан 7, установленный на водяной магистрали бКлапан 7 открывается, и сигнал с сигнализаЗора 41 положения поступает на устройство световой и звуковойсигнализации, установленное на пульте управления..При заполнении емкости 1 водой показания датчика 2 уровня,поступающие через вторичный преобразователь 38 в схему 22 сравнения, сопоставляются с заданной с помощью задатчика .Зб величиной объема приготавливаемого раствора. Одновременно показания датчика 2 уровня поступают на показывающий прибор и устройство световой и звуковой сигнализации, установленные на пульте управленияПри достижении заданного объема водой в емкости 1 разность Фактической и заданной величин объема равна нулю. Сигнал из схемы 22 сравнения поступает на схему 21 логического управления.Иэ схемы 21 логического управления сигнал поступает на коммутирую- . щее устройство 28 и на клапан 7, который закрывается, выдавая сигнал сигнализатору 41 положения. С.сигна- . лизатора 41 положения сигнал поступает на пульт управления и через схему 21 логического управления " на схему 23 логического управления, откуда сигнал поступает на коммутирующие устройства 2930 и 31 и соответственно на клапан 12, установленный на всасывающем трубопроводе 11, на насос 10 и на клапан 16, установленный на нагнетательном трубойрбводе 15 перед смесительным устройством 9. Клапаны. 12 и 16 открываются, насос 10 включается и создает циркуляцию воды через смесительное уст-., ройство 9. Сигнал при открытии кла панов 12 и 16 поступает на сигнали" затора 42 и 43 положения,.С сигнали-" эатора,42 положения сигнал поступает на схемы 23 - 25 логического управления.Иэ схемы 24 логического управления сигнал поступает на.коммутирую щие устройства 32 и 33, а с нихна клапаны 19 и 20, установленные соответственно на трубопроводе для аэрации и на пневмотранспорте.Клапаны 19 и 20 открываются: идет аэрация глинопорошка и прокачка сжатого воздуха по пневмотранспорту 15Из схемы 25 логического управления сигнал поступает на коммутирующее устройство 34, а с него - на дозирующее устройство 17, последнее включается. 20Выгружаемый дозирующим устройством 17.глинопорошок подхватывается сжатым воздухом и по пневмотранспорту поступает в смесительное устройство 9, а из него - в емкость 1 для 25 бурового раствора.При выгрузке глинопорошка из емкости.8 для сыпучего материала показания датчика 18 веса, поступающие через вторичный преобразователь 40 в схему 26 сравнения, сопоставляюжся с заданной с помощью.задавчика 37 . величиной выгружаемого глинопорошка. При рассогласовании,равном нулю, сигнал иэ схемы 26 сравнения поступает на схемы 23,24 и 25 логического управления, через коммутирующие устройства 29 - 34 на носос 10, дозирующее устройство 17 и клапаны 12, 16, 19 и 20. Отключается дозирунищее устройство 17 и закрываются клапаны. 40 19 и 20, а через 30 - 40 мин отключается насос 10 и закрываются клапаны 12 и 16.Сигнализатбры 42 - 45 выдают сигнал на устройство световой и звуковой сигнализации. При снижении до заданной .величины уровня бурового раствора в приемной емкости 3 в процессе бурения скважины датчик 4 уровня выдает сигнал, поступающий на вторичный преобразователь 39, на схемы 23 и 27 логического управления, на коммутирующие устройства 29,30,35 и соответственно на клапан 12, насос 10 и на клапан 14, установленный на нагнетательном трубо проводе 13, сообщающем насос 10 с приемной емкостью 3. Клапаны 12 и 14 открываются, насос 10 включается, идет перекачка раствора из емкости 1 для бурового раствора в приемную емкость 3. При заполнении приемной емкости датчик 4 уровня выдает сигнал в аналогичной последовательности на закрытие клапанов 12 и 14 и остановку насоса 10. С клапанов 12 и 14 сигналы поступают соответственно на сигнализаторы 42 и 46 положения, а с них - на устройство световой и звуковой сигнализации.При опорожнении емкости 1 до уста новленного минимального объема датчик 2 уровня,. установленный в этой емкости, выдает сигнал на открытие клапана 7, и весь процесс повторяется в указанной последовательности. В результате происходит приготовление новой порции бурового раствора и перекачивание его при необходимости в приемную емкость 3, при этом оператор может вмешаться в работу автоматики, взяв управление процессом на себя. Использование изобретения позволит по сравнению с базовым объектом резко сократить объем ручного труда, совместить работы, связанные с приготовлением бурового раствораи его периодическим доливом в приемную емкость, с работами, связанными непосредственно с бурением скважины, что в свою очередь позволит сократить время бурения скважины.1082935 Составитель Р. Раховактор Л.филь Техред Т.Маточка Корректор А.Зимокосов4/ Филиал ППП ффПатент тная,Ужгород,.у Тираж .56 4ПИ ГосУдарственногоделам изобретений и35, Москва Ж, Ра Закаэ 1704/3 ВН 11Подписноемитета СССткрытийская наб