Автоматизированная система для регулирования свойств бурового раствора

(19 3(51) Е 21 В 44/00; Е 21 1/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о(21 ) 3439080/22-03 входов дополнительного сумматора ве (22) 17.05.82 посредственно и через пврвый блок памя (46) 15.09.83. Бюл.34 ти с одним из входов сумматора, выход (72) Е.И.Тарабрнн и А.Л,Ульянов . которого через первый и второй омпара- (71) Всесоюзный научно-исследоватеп торы соответственно соединен с первыми, кнй институт по креплению скважин и входами первого и второго э емента И, буровым растворам выход дополнительного сумматора подкпю- (53) 622.276 (088.8) чен к информационному входу второго (56) 1. "Азербайджанское нефтяное хо-ключа и через третий и четвертый комзяйство". 1976,7, с. 17, параторы к. вторым входам соответственф"2. Авторское свидетельство СССР нопервого и второго элементов И, вы 659722, кл. Р 21 В 21/06, 1974 ходы которых через элемент ИЛИ соеди( прототип) . нбны с первым входом третьего элемента,И, выход которого через второй блок па- (54)(57) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИС мяти соединен с управляющим входом ТЕМА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ второго ключа непосредственно и через . е БУРОВОГО РАСТВОРА, содержащая дат- элемент НЕ с вторым входом третьего чик и задатчик параметров бурового расэлемента И, выход второго кпкна через твора, регулятор, блок дозирования, сое- регулятор соединен с входом блока до диненный с насосом, сумматор и ключи, . зирования, выход задатчика временит и и ч а ю щ а я с я тем, что, с: соединен с входом бпока управления к)по- Я целью повышения надежности регулирова- . чами, выходы которого соединены с упння свойств бурового раствора, в нее ревляющимн входами первого и второго введены блок усреднения, блоки памяти, ключей, выход задатчика параметров дополнительный сумматор, блок управ-: бурового раствора соединен с ииформацепения ключами, задатчнк времени, эпе- онным входом третьего ключа и с другим менты НЕ,И,ИЛИ и компараторы, причем: входом сумматора, выход третьего кикяа выход датчика параметров бурового рас- соединен с другим входом допопнитепьно-, твора через блок усреднения подключен . го сумматора, выход датчика параметрв к информационному входу первого ключа, бурового раствора соединен с блоком выход которого подключен к одному из . " дозирования.Изобретение относится к системам ре гупирования свойств бурового раствораиспопьзуемого при бурении нефтяных игазовых скважин.Известно устройство дпя регупировани 5свойств бурового раствора вкпючающеедатчик, задатчик, сумматор, регупятор,блок дозирующих устройств 111 .Наибопее близким техниеским решением к изобретению является автоматизи 1 Ороваиная система дпя регулированиясвойств бурового раствора, содержащаяназемную циркупяционную систему, расходомер, датчик и задатчик параметровбурового раствора, два блока выдепения 15модуня, два блока выделения знака, блокумножения, сумматор, регулятор четырекпюча, погический бпок управпения кпючвми и испопнительный эпемент 2,В известных системах регупирование 20происходит сразу после откпонения свойствпромывочной жидкости от заданных, Однако немедпенный ввод реагентов после откцонения свойств раствора от заданныхявляется неоправданным, так как часто, 25совер 1 иив один-два цикпа циркупяции, буровой раствор беэ вмешатепьства извнестабипизируется. В этой ситуации происходит неоправданный перерасход химичес, ких реагентов. За счет этого снижается З 0 качество обработки .бурового раствора, так как чем больше в него введено химк ческих реагентов, тем вероятнее, что он потеряет необходимые технопогические качества и потребуется замена его на новый, а это связано со значитекьными материапьными затратами. Цель изобретения - повышение надежности регулирования свойств бурового раствора и снижение потерь химических. реагентов.Указанная цепь достигается тем, что в систему автоматизированного регупиро- вания свойств бурового раствора, содер 45 жащую датчик и задатчик параметров бурового раствора, регупятор, блок дозирования, соединенный с насосом, сумматор и кпючи, введены блок усреднения, бпок памяти, дополнитепьный сумматор, бпок управления ключами, эадатчик времени,50 эпементы НЕ,И,ИЛИ и компараторы, при чем выход датчика параметров бурового- раствора через бпок усреднения подключу чен к информационному входу первого кпюча, выход которого цодкпючен к од 55 ному из входов допопнитепьного сумматора непосредственно и через первый бпок памяти с одним из входов сумматора,выход которого через первый и второйкомпараторы соответственно соединен спервыми входами первого и второго элемента И, выход дополнитепьного сумматора подкпючен к информационному входувторого ключа и через третий и четвертыйкомпараторы к вторым входам соответственно первого и второго эпементов И,выходы которых через эпемент ИЛИ соединены с первым входом третьего эпемента И, выход которого через второй блокпамяти соединен с управляющим входомвторого кпюча непосредственно и черезэпемент НЕ с вторым входом третьегоэлемента И, выход второго ключа черезрегупятор соединен с входом,бпока,до-.эирования, выход задатчика времени соединен с входом бпока управления ключами,выходы которого соединены с управпяюними входами первого и второго кпючей,выход задатчика параметров бурового раствора соединен с информационным входомтретьего кпюча и с другим входом сумматора, выход третьего ключа соединен сдругим входом дополнительного сумматора, выход датчика параметров буровогораствора соединен с бпоком доэирования,На фиг, 1 изображена бпок-схемаавтоматизированной системы дпя регулирования свойств бурового раствора; иафиг. 2 - временная диаграмма работысистемы,Система содержит датчик 1, бпокусреднения 2, ключи 3-5, блоки памяти6 и 7, сумматоры 8 и 9, задатчик времени 10 и эадатчик параметров бурового раствора 11 бпок управления 12ключами, компараторы 13-16, эпементыИ 17-19, элемент ИЛИ 20, элементНЕ 21, регупятор 22, блок дозирования23.Система работает спедующим образом.В исходном состоянии кпючи 3-5 заперты.,Измеренное значение регулируемого параметра бурового раствора, подаваемого насосом через скважину, сдатчика 1 поступает в бпок усреднения2 регупируемого параметра, где.происходит его усреднение за цикп циркупяции бурового раствора1- 1 схв+цгде Т Т - время пребывания буровоО(5го раствора в скважинеи наземной циркупяционной системе соответстве нно аЭти параметры вычиспяются по формулам3 10,41Фгде 7 схя,Чц - объемы скважины и цир-:куляпионной системы со-.ответственно;Я - расход бурового раствора.Вычисленное по формулам (1) и (2) значение Т выставляется на задатчике 1 Ь. Блок управления 12 ключами в конце каждого цикла циркуляции открывает ключи 3 и 4,В этот момент на сумматоре В. происходит сравнение .усредненного зна Очения параметра бурового раствора эацикл с заданным значением, поступающим .- с зацатчика 11, Одновременно на сумматоторе 9 происходит сравнение усредненногозначения параметра за предыдущий цикл 35с заданным, поступающим с эадатчика 11,Кроме того, в блок памяти 6 эаписываеп- .ся усредненное значение параметра теку-щего цикла. Сигнал с выхода сумматора9 Е поступает на входы компараторов:. 2 О13 и 14. Единичный сигнал на выходекомпараторы 13 появитсяесли выполнит-,ся условие Е 1, а сигнал на выходе . компаратора 14 появится, если выполнится условие Ес . Значение + Г яв- . у 5 ляется технологическим допуском на иэменение регулируемого параметра. Одно-- временно сигнал с выхода сумматора 8 Е . поступает на выходы компараторов15 и 16. Единичный сигнал на выхоце компаратора 1 5 появится, если выполнит-. ся условие Е3 Р, а сигналф на вы ходе компаратора 1 6 появится, если выполнится условие Е с -. Сигнал на выходе логического элеменга И 17 появится то только в том случае, если имеется поло- З 5 жительное отклонение регулируемого па-, . раметра от заданного значения в текущем. и прецыцущем циклах, т.е, Е 1 и Е. Сигнал на выходе логического элемента И 18 появится только в томслучае, если имеется отрицательное отклЬ-.:. некие регулируемого параметра от, задан-ного значения в текущем и прецыдущем циклах, т.е, Е- 1 и Е с - .0 . Сигнапь 1 с выходов элементов И 17 и 18 постуш 45 ют на входы элемента ИЛИ 20, а с его,: выхода на первый вход логического эле мента И 19, а сигнал с выхода последне;. . го поступает на блок памяти 7. В блоке" 7 хранится логический ноль, если в пре-:ФО дыдущем цикле буровой раствор не подвер- гается управляющему воздействию .или логическая единица, - если подвергается. С выхода блока памяти 7 сигнал через элемент НЕ 21 поступает на второй .55 вход элемента И 19, Одновременно выход блока 7 связан с управляющим входом. ключа 5. Совокупность элементов 7,19 : 677 4и 21 обеспечивает открытие ключа 5только в том случае, если на предыдущемцикле раствор не. подвергался управляющему воздействию. После открытия ключа5 рассогласование Е поступает на регулятор 22, функция которого заключаетсяво включении блока дозирующих устройствна время цикла Т и поддержании заданногорасхода химического реагента. По истечении времени цикла Т регулятор 22 отключает блок дозирующих устройств. Кроме того, регулятор устанавливает расходхимического реагента пропорциональнымотклонению Е.Принцип цействия системы поясняетсявременной диаграммой на фиг. 2. В случае, когца. регулируемый параметр выхоцит за верхнюю границу допуска + 3(фиг.2 а), в первом цикле управляющиевозцействия отсутствуют, Во второмцикле имеются отклонения параметров отзаданных эа текущий и предыдущий циклза верхнюю границу допуска. Поскольку .во втором цикле управление отсутствовало, то в третьем цикле система управления вырабатывает управляющий сигнал О,В четвертом цикле регулируемый параметр бурового раствора оказался в заданных границах. При дальнейшем ростерегулируемого параметра и выходе егоэа границу допуска работа системы осуществляется аналогично описанному выше,В случае, когда ввод химического реа.гента за один цикл циркуляции йе обеспечивает возвращение регулируемого параметра в зону допусков (фиг.2 б), цотретьего цикла включительно процесспротекает аналогично .описанному выше,В четвертом цикле. имеются отклоненияпараметров за текущий и предыдущийциклы. Поскольку в этом интервале управление отсутствовало, то в пятом цикле регулятор 22 с помощью блока доэирующих устройств 23 осуществляетввод химического реагента в буровой раствор, В шестом цикле отклонение регулируемого параметра попацает в зону допусков, и процесс регулирования заканчивается. В случае, когда после подачи управляющего возцействия регулируемый параметр отклонился эа нижнюю границу зоны допусков (фиг.2 в), в первых трех циклах процесс протекает аналогично описанному выше, Ввод химического реагента будет осуществлен в шестом цикле, так как в пятом цикле наблюдались откпонения параметра за текущнй и првщдыдущий цикпы циркупяции и управпение в етом цикле отсутствовапо. Вцоспедующих цикпах регулируемый параметр бурового раствора входит в зону допусков и управляющее воздействие не вдается. Итак, датчик 1 измеряет регупируемый параметр, который бпоком усреднения 2 усредняется эа цикл циркупяцин буровогс раствора. Попученное значение и явпяет О ся регупируемой вепичщюй. Дапее эЫ значение фиксируется в бпоке памяти и одновременно производится сравнение этого усредненного значения с заданным, а также сравнивается усредненное значение 15 ре удируемого параметра за предыдущий цикл с заданным. формируется отклонение Регупируемого параметра от заданного значения за предыдущий и текущий циклы, Еспи эти откпоюния одного знака и, кро ме того, иа предыдущем цикле управпе юю отсутствовапо, то производится ввод химического реагента в буровой раствор. Во всбх остальных спучаях регупирование параметра не производится.Система может быть исюпьэована, например, дпя регупирования таких параметров бурового раствора, как ппастическая вязкость, динамическое напряжение сдвига, статическое напряжение сдвига, усповная вязкость,водоотдача и т.д,При необходимости регупирования нескопьких параметров может быть использовано нескопь, ко таких систем-по одной на каждый регупируемый параметрПредпагаемая система может быть реапнэоваю с помощью микроЭВМ пнбо на унифицированны х эпектро-пневматичес ких элементах ГСП. Испопьзование в процессе регупнрования параметра бурового раствора значения откпонвния от заданного не топько в текущем цикпе, но и в предыдущем, выгодно отличает предлагаемую систему от прототипа. Вводя химический реагент через цикл цнркупяции контролируют результат воздействия на буровой раствор, Предпагаемая система не реагирует на случайные флюктуации регулируемого параметра бурового раствора, что позвопяет снизить расход химического реагента н цовысйФь качество обработки бурового раствора.1041677Тираж 603 Подписно НИИПИ Заказ 7084/32 Филиал ППП "Патент" город, уоектная