Вискозиметр для исследования реологических характеристик буровых растворов

,1 0500 9) В) 4 6 01 й 11/О ОМИТЕТ ССС ИЙ И ОТНРЫТ СУД АРСТВЕННЫЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН Н ти);. систему рев газовойра перепад ени лировани амест магистрали, са дав ениящую обе емк в емкостях ости магист л и ч а юнныхАН АзС и соедин с третьщ и й сширенияностей им краном, о я тем, что целью р возможя Ин- нстиункциональнь ре и ор в уровня б мента ИЛИ анов,Б,И.Есь анал ак Яр о ряж и, магистралодающую емко др Гидравликаей, М.: Недра,сть, м, и ма- приемной кра аствор гистраль ели емкости, снабженн причем все краны,пятымсключая аном,ретий,ления систем ирования да рали выполн в газово нь дистанционным нием, а показь ера и систе ления в емкостях - выходом, первый вх ектрическим рвого элеодом "Пуск"первым вхосоединен а, а выходмент устр м блок за авля тверто танционным злект кранов суправлени пято ческ й выход ателей м локом включения етии выход - свторого крана ок, т ходом ющим станционнь нием еским управл тый выходы -элек твер одами нтои и ПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт проблем глубинефтегазовых месторожденийСпециальное конструкторскоегеофизического приборостроеститута геологии АН АЗССР итут нефтехимических процессим. акад. Ю.Г.Мамедалиева(54)(57) ВИСКОЗИМЕТР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКБУРОВЫХ РАСТВОРОВ, содержащий подающую и приемную термостабилизированные емкости с мешалками, измерительную трубку с расходомером,один конец которой установлен в нижней части подающей емкости, а другоконец - в верхней части приемнойемкости и выше предельно возможного уровня раствора в этой емкости,газовую магистраль, соединенную через первый кран с верхней частью премкой емкости,а через второйкран - с нижней частью подающейемкости, причем соответствующиеконцы измерительной трубы и газовоймагистрали установлены в подающейемкости на одном и том же уровне,повышения точности и его введены сигнализ лок управления, два эле,два элемента задержки,гоцифровых преобразоватерегистров памяти, устройсения, вычислительный блок, блок индикацподачи раствора вснабженная четверт лектрическим управлеающие приборы расходозамера перепада давравления, второи вх которого соединен с сиги уровня, первый выход - с ющими входами первого, ч1205000 20 35 рого элемента ИЛИ а шес.той выхсщс управляющим входом системы регулирования давления в газовой магистрали, стробирующие входы аналого-цифровых преобразователей подключенык выходу второго элемента ИЛИ, информационные входы - к выходам показывающих приборов расходомера и системы замера перепада давления в емкостях, а выходы через последовательно соединенные блоки регистров памяти и устройство сопряжения - к входам вычислительного блока, выходы Изобретение отйосится к области реологии и может быть использовано в информационно-измерительных системах контроля технологических парамет-. ров процесса бурения.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и повышение точности измерения,На фиг. показана структурная схема предлагаемого вискозиметра для исследования реологических характеристик буровых растворов; на фиг.2 временные диаграммы работы блока управления,Вискозиметр содержит подающую 1и приемную 2 термостабилизированныеемкости с мешалками 3, измеритель:=ную трубку 4, один конец которойустановлен в нижней части подающейемкости, а другой конец - в верхней части приемной емкости, выше предельно возможного уровня раствора в этой емкости, расходомер 5,состоящий из первичного преобразователя б электромагнитного типа ипоказывающего прибора 7 с электрическим выходом, газовую магистраль 8,соединенную через первый кран 9 сверхней частью приемной емкости, ачерез второй кран 10 -с нижней ча"стью подающей емкости таким образом,что соответствующие концы измерительной трубы и газовой магистрали находятся в подающей емкости наодном и том же уровне, систему 1регулирования давления в газовой магистрали с дистанционным электрическим управлением, систему замера которого соединены с входами блокаиндикации, вход первого элементазадержки подключен к четвертому выходу блока управления, а выход - к первому управляющему входу блока регистров памяти, вход второго элемента задержки подключен к пятому выходу блока управленияа выход - к второму управляющему входу блока регистров памяти, к управляющему входу устройства сопряжения и к второму входу первого элемента ИЛИ. перепада давления в емкостях, состоящую из трубок 12, первичныхизмерительных преобразователей 13и датчика 4 перепада давления с показывающим прибором, имеющимэлектрический выход, соединяющуюобе емкости магистраль 15 с третьимкраном 16, магистраль 17 подачи раствора в подающую емкость, снабженную четвертым краном 18,магистраль19 слива раствора из приемной емкости, снабженную пятым краном 20,сигнализатор 21 уровня, установленный в стенке подающей емкостис возможностью контакта с заполняющим эту емкость раствором, первыйэлемент ИЛИ 22, первый вход которого соединен с входом вПускв устройства, а выход - с первым входом блока 23 управления, второй вход которого соединен с сигнализаторомуровня, первый выход - с управляющими входами первого, четвертогои пятого кранов с дистанционнымэлектрическим управлением, второйвыход - с блоком включения двигателей мешалок (не показан), третийвыход - с управляющим входом второго крана с дистанционным.электрическим управлением, четвертый и пятый выходы - с входами второгоэлемента ИЛИ 24, а шестой выход -с управляющим входом системы регулирования давления в газовой магистрали, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 25 и 2 б, стробирующие входы которых подключены к выходу второго элемента ИЛИ, информа.1205000, ционные входы - к выходам показывающих приборов расходомера и системы замера перепада давления в емкостях, а выходы через последовательно соединенные блок 27 регистров памяти и устройство 28 сопряжения - к входам вычислительного блока 29, выходы которого соединены с входами блока 30 индикации, элемент 31 задержки, вход которого подключен к четвертому выходу блока управления, а выход - к первому управляющему входу блока регистров памяти, и элемент 32 задержки, вход которого подключен к пятому выходу блока управления, а выход - к второму управляющему входу блока регистров памяти, к управляющему входу устройства сопряжения и к второму входу первого элемента ИЛИ.Вискозиметр работает следующим образом.Сигнал "Пуск" (фиг.2 а) с установочного входа устройства проходит через элемент ИЛИ 22 и запускает блок 23 управления, импульс с первого выхода которого (фиг,2 б) поступает на управляющие входы кранов 9, 18 и 30 с дистанционным электрическим управлением и открывает их. При этом раствор через магистраль 17 поступает в подающую емкость 1 и заполняет ее до тех пор, пока уровень раствора в емкости не достигает уровня, на котором установлен сигнализатор 21. Одновременно включается система термостабилизации емкостей 1 и 2, которые устанавливаются либо одна под другой. либо горизонтально; подается потенциал определенного уровня Ч с шестого выхода блока 23 (фиг.2 ж) на управляющий вход системы 11 регулирования давления, поддерживающей давление сжатого воздуха в газовой магистрали 8 на заданном уровне РПри срабатывании сигнализатора 21 импульс с его выхода (фиг,2 в) поступает на второй вход блока 23 управления и, во-первых, формирует задний фронт первого выходного импульса блока 23 (фиг.2 б), при этом краны 9,18 и 20 закрываются, прекращается подача раствора в емкость 1 и сжатого воздуха - в приемную емкость 2 (пустую в данный момент времени): во-вторых, формирует передний фронт следующего выходного импульса блока 23 (фиг.2 г), постугющс 1 0 с в Орс 0 выхОда этого бло:1 ерез инте"вал времени А 1 с мо:;е:;та срабатывания сигнализаторауровня. когда рас.твор в подающей емкости достигаст требуемой температувь и конси"тенции начинается перв:д;. такт (1) цикла измерения (начало 10 цикла условно показано короткимимпульсом на фиг.2 д), при этом импульс с третьего выхода блока 23 управления (фиг.2 е, момент времени1:,1 поступает нг управляющий входкрана 1 О с дистанционным электрическим управлением и открывает его.Сжатым воздухом, поступающим через магистраль 8 в подающую емкость1,осуществляется выдавливание раствора из падающей емкости в приемную емкость 2 через измерительнуювискозиетрическую трубку 4 с расхсдомсром 5, .состоящим из первичного преобразогателя 6 и показывающего прибора 7 с электрическим выходом, Параллельно с измерением расхода производится замер перепадацавления в емкостях. Система, предназкаченегя Гля этой цели, состоитЗОиз трубок 12, первичных преобразоват,:.Сй 13 и датчика 14 перепада давления с показывающим прибором имеЮШИМ ЭЛЕКгпИЧЕСКИЙ ВЫХоп,В момент времени 1 соответствующий окончанию первого такта цикла измерения, импульс с четвертоговыхода блока 23 управления (фиг.2 з)проходит через элемент ИЛИ 24 настробирлОшие вхОды АЦП 25 и 26,разрешая выполнение операции преобразования в код мгновенных значенийсигналов на выходах расходомера Яи системы замера перепада давления вемкостях Л Р, соответственно. Результаты преобразования (Йд с выхода45 слП 25 и 11 лР с выхода АЦП 26) импульсом. задержанным (задержкаобеспечивается элементом 31) отномомента времени 1 на время ,а 1(гце л 1 р - время выполнения операции аналого-цифровога преобразования) заносятся в первый и второй регистры памяти блоПкг г 7,Задним фронтом первого импульса55 считывания (фиг.2 э) потенциал нашестом выходе блока 23 управленияскачком изменяется до уровня Ч1205000 га 123 0 гдеЬР, ЬР 50 55 5механизм системы 11 под действием управляющего потенциала изменяет положение регулирующей заслонки в газовой магистрали 8, задавая тем самым новое значение Р давления сжатого воздуха, соответствующее У . Начинается второй такт ( И ) цикла измерения, который протекает аналогично первому такту, но уже с другой скоростью движения раствора 10 в измерительной трубке 4. В момент времени С, соответствующий окончанию второго такта, импульс с пятого выхода блока 23 управления (фиг.2 и) проходит через элемент 15 ИЛИ 24 на стробирующие входы АЦП 25 и 26,вновь разрешая выполнение операции преобразования в код мгновенных значений сигналов на выходах расходомера Ь Р и системы замера 20 перепада давления в емкостях 6 Р соответственно. Результаты преобразования Ма с выхода АЦП 25 и ЙЬР с выхода АЦП 26) импульсом, задержанным (задержка в данном случае обес печивается элементом 32) относительно момента времени 1 на время 1. =, заносятся в третий и четвертый регистры памяти блока 27, Этим же импульсом включается в работу30 устройство. 28 сопряжения, которое, последовательно опрашивая регистры. памяти блока 27, переписывает информацию в регистры вычислительного блока 29; Массив информации, таким35 образом, составляют упомянутые выше коды Ма, ЙЬр, Н и ЙЬр, а также коды Йр и М 1 которые вводятся в блок 27 предварительно и отображают некоторые необходимые для последующих вычислений константы , дв. В момент времени, соответствующий заднему фронту второго импульса считывания (фиг.2 и), во-первых, импульс с третьего выхода блока 23 снимается (фиг.2 е), врезультате чего кран 1 О закрывается и прекращается подача сжатого воздуха в емкость 1; во-вторых, потенциал на шестом выходе блока 23 изменяется до прежнего уровня /, (фиг.2 ж), а давление газа в магистрали 8 - до прежнего значения Р .Вычислительный блок 29 осуществляет определение искомых параметров по формулам ь а, гоеа, 160" .П дц ( а В структурная вязкость идинамическое напряжение сдвига исследуемого раствора соответственно;диаметр и длина измерительной трубки соответственно;показания системы замера перепада давленияв емкостях, снятыев моменты времениипоказания расходомера,снятые в те же моменты времени.Вычисленные блоком 29 в течение третьего такта (1 И ) цикла измерения (конец цикла условно показан коротким импульсом на фиг.2 к) значения параметров 1, , , выводятся на табло блока 30 индикации, Кроме того, в случае необходимости они могут быть занесены во внешнюю память (дол-говременное запоминающее устройство), выведены на цифропечать, записаны на магнитную ленту и т,д.Чтобы обеспечить циклический режим работы вискозиметра, импульс с выхода элемента 32 через элемент ИЛИ 22 поступает на. вход блока 23 управления и вновь запускает его. При этом появляется импульс на первом выходе блока ( фиг,2 б), в результате чего открываются краны 9,18 и 20 раствор подается в емкость 1 через магистраль 17 и сливается из приемной емкости 2 через магистраль 19 (для ускорения процесса слива его осуществляют под давлением сжатого воздуха, который поступает в верхнюю часть приемной емкости из газовой магистрали 8 при открытом кране 9), срабатывает сигнализатор 21 уров - ня и т.д. Дальнейшая последовательность операции аналогична указанной,Дпя снятия характеристик пробы исследуемой жидкости в лабораторных условиях кран 20 закрыт постоянно, кран 18 открыт только в на 7чале работы - на времяподачи пробы исследуемого раствора в емкость 1 (после этого его закрывают) Возврат исследуемого раствора из приемнои емкости 2 в подающую осуществляют через магистраль 15 с открытым краном 16 (при этом кран 10 закрыт, кран 9 открыт), а вы - давливание раствора из подающей емкости в приемную, как и прежде,1205000 8через измерительную трубку 4 (при этом кран 10 открыт, краны 9 и 16 закрыты). 5 Точность измерения реологических характеристик раствора повышается,так как для измерений используют двухтактную схему : в первом такте снимают показания 1,6 Р;1 О во втором такте - 0. ЬР205000 Корректор Л.Патаи 4 Тираж 896 фГосударственного к делам изобретений и 5, Москва, Ж, Рауш Заказ 8520ВНИИПИ одписн итета СССР ткрытийкая наб 3