Устройство для автоматического измерения объемного газосодержания бурового раствора

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ А 53/23.87.89, Банское25пециальное про бюро Научно-п единения Нефт т -торск ого о вам исполь аз корок -55(0кое с л, С вляет 8.8)идетельство СССР1 М 7/00, 1980.етельство СССР21 В 44/00, 1982 я и щенияавтомагазосодержит е сви кл, Е(54) УСТР 011 СТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГОИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ГАЗОСОДЕРЖАНИЯБУРОВОГО РАСТВОРА Изобретение относится к средконтроля бурового раствора,зуемого при бурении нефтяных вых скважин, Целью изобретегп ся повышение точности измере дежности работы путем упронструкции. Устройство дляческого измерения объемногоржания бурового состава сотборное устройство 1, снаб1492239 женное вытеснителем, рабочим поршнем 2 и продувным клапаном 3, разделителем - плавающим плунжером 4, Образованная разделителем верхняя измери 4 тельная камера 5 заполнена воздухом и связана каналом 6 с преобразователем 7 давления в злектросигнал, а нижняя камера 8 сжатия снабжена отверстиями 9 в крышках 10, Блок 11 10 управления через редуктор 12 соединен механически с пневмодвигателем 13, Кулачок 14 блока управления через подпружиненный толкатель 15 связан Изобретение относится к средствам контроля бурового раствора, используемого при бурении нефтяных и газовых скважин.Цель изобретения - повышение точности измерения и надежности работы путем упрощения конструкции.На фиг, 1 показано устройство, общий вид в продольном разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг, 1; на фиг, 4 - вид В на фиг. 1; на фиг. 5 - отрезок изотермы при низком давлении, т,е. зависимость давления от объемного гаэосодержания бурового раствора при постоянной температуре.Устройство содержит отборное устройство 1, снабженное вытеснителем (рабочим поршнем) 2 и продувным клапаном 3, которое разделено разделителем (плавающим плунжером) 4 на две соответствующие камеры (фиг. 1). Образованная таким образом верхняя измерительная камера 5 заполнена воздухом и сообщена каналом 6 с преобразователем 7 давления в электросигнал . Нижняя камера 8 сжатия представляет короткий прямой сквозной канал, через который, а также через отверстия 9 в крышках 10 самотеком поступает буровой раствор, Блок 11 управления кулачково-пружинного типа соединен механически через редуктор 12 с пневмодвигателем 3, Кулачок 14 блока 11 управления через подпружиненный толкатель 15 связан с рабочим поршнем 2, а кулачки 16 подсоединены через подпружиненные толкатсли 17 и через шатунные кривошипы 18 к задвижкам 25 30 35 40 45 50 55 с рабочим поршнем, а кулачки 16 связаны через подпружиненные толкатели7 и шатунные кривошипы 18 с эадвижками 19, которые прижаты к крышкам1 О фасонными пружинами 20. Устройство также содержит пневматическуюлинию питания 21, датчик 22 давления, обратный клапан 23, емкость 24сжатого воздуха, питательный клапан25, который связан с кулачком 26,трубопровод 27, подъемный механизм28, прибор 29 регистрации показанийи блок 30 электропитания, 5 ил,19, которые рабсчими поверхностями плотно прижаты изнутри к крышкам 10 фасонными пружинами 20. Пневматическая линия 21 питания присоединена к датчику 22 давления, установленному на напорной линии буровых насосов, и через него подключена к пневмосистеме буровой установки линия 21 пита 7ния снабжена обратным клапаном 23, емкостью 24 для сжатого воздуха и подключена к пневмодвигателю 13 и питательному клапану 25, который подсоединен к кулачку 26 блока 11 управления, Питательный клапан 25 и продувной клапан 3 связаны трубопроводом 27.Подъемный механизм 28 закреплен на лотке исходящего из скважины бурового раствора и присоединен к корпусу блока управления с возможностью опускания отборного устройства в протекающий в лотке раствор во время работы, Подъемный механизм через датчик 22 давления подключен к пневмосистеме буровой установки, Преобразователь 7 давления в электросигнал подключен к прибору 29 регистрации показаний и блоку 30 электропитания,Устройство работает следующим образом.После включения бурового насоса 1в напорной линии появляется давление бурового раствора, под действием которого датчик 22 открывает доступ сжатого воздуха из пневмосистемы буровой установки в линию 21 питания и к подъемному механизму 28, который опускает отборное устройство 1 в желоб с вытекающим из скважины буровымрастворс и, а последний, протекая самотеком через открытые отверстия 9 в крышках 1 О, заполцяет камеру 8, Одновременно сжатый ноздух через обрат 5 ный клапан 23 поступает в пцевмодвигатель 13, в емкость 24 и к питательному клапану 25. Пневмодвигатель 13, вращаясь, передает движение через редуктор 12 распределительному валу блока 11 управления. Кулачки 16 распределительного вала действуют ца толкатели 17 и далее через шатуны кривошипов 18 на задвижки 19Послед. ние, плотно прижатые к крышкам 10 пружинами 20, перекрывают отверстия 9. Затем начинает действовать кулачок 14 на толкатель 15, а последнийна рабочий поршень 2, который в загерметизированной камере 8 давит на раствор, а последний давит на плавающий плунжер 4, который, поднимаясь, сжимает воздух в камере 5 до давления, равного давлению в камере 8, Давление сжатого воздуха из камеры 25 5 передается по каналу Ь к преобразователю 7 давления, получающему электропитание от блока 30, а иэ преобразователя 7 давления электро- сигнал поступает к прибору 29 регистрации сигнала. Через определенное время, достаточное для регистрации сигнала, кулачок 14, поворачиваясь, отпускает толкатель 15, и рабочий поршень 2 поднимается. Затем кулачки35 16 опускают толкатели 17, и через шатуны кривошипов 18 задвижки 19 открывают отверстия 9, В зто время кулачок 26 действует на питательный клапан 25, и сжатый воздух поступает 40 по трубопроводу 27 к продувному клапану 3. Преодолев силу пружины клапана 3, воздух устремляется в камеру 8, взбалтывает раствор и частично выбрасывает наружу, Работа клапана 345 кратковременна. Плавающий плунжер 4 под действием сжатого воздуха в.камере 5 занимает исходное положение, Задвижки 19 открывают отверстия 9 полностью. Буровой раствор, протекая самотеком в камере 8 через открытые50 отверстия 9, обновляется, Через определенное время, достаточное для за 1 мены раствора в камере 8, цикл повторяется. После отключения буровых насосов давление раствора в напорной55 линии падает и вместе с тем прекращается его ток в желобе. Датчик 22 давления перекрывает доступ сжатого воздуха, и механизм 28 под действием пружины возвращает отборное устройство 1 в исходное положение, С его поверхностей стекает буровой раствор, т.е. глинистая болтушка.Обратный клапан 23 закрывает выход сжатого воздуха из наполненной емкости 24 наружу, а так как она сообщена с пневмодвигателем 13, питательным клапаном 25 и продувным клапаном 3, то устройство продолжает работать определенное время вхолостую, производя самоочистку камеры 8 от остатка раствора.Алгоритм определения гаэосодержаниябурового раствора следует закону Бойля-Мариотта РЧ сопя: при постоянной температуре иэотерма имеет вид равносторонних гипербол. Для реальных газов в виде серо- и углеводородов, проявляющихся при бурении скважин, изотермы имеют более сложный характер, из-за чего в камеру сжатия введен определенный Объем рабочего воздуха, изотерма .которого близка к идеальному газу, и поэтому определение выполняется достаточно приблизительно, Однако оцо тем лучше, чем дальше находится газ от критического состояния. Известно, что для реальных газов уравнение изотермы приходит в уравнение изатермы идеального газа только при малых давлениях, и определение газосодержания ведется при низком давлении с получением более точных результатов по формуле(Чък +Чг) РЧ +Ч,-Чгде Ч . - объем воздуха в верхней камере отборногоустройства, смЧ =Ч -Ч - объем газа в буровомф зрастворе, смЧоч -ЧжЧ- = - объем газа в растЧоворе, 7;Р - давление при заборепробы раствора, ата;Ч - объем рабочего поршРн3.ня, смЧ - объем отборного устЪ,ройства, смЧ - объем раствора в отборцом устройстве,эсмТак, например, ца фцг, 5 изображенотрезок изотермы в едицццах абсолютного давления от 1, 3 до 1,6 ата, чтоформула изобретенияУстройство для автоматического измерения объемного газосодержания 25 бурового раствора, содержащее отборное устройство, устройство регистрации показаний, блок управления, датчик давления и пневматическую линию питания, о т л и ч а ю щ е - 30 е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности работы путем упрощения конструкции, отборное устройство снабжено вытеснителем и продувным клапаном и раздесоответствует газосодержанию бурового раствора в пределах от 35 до ОХ.1Параллельная ординате Рдо, ось пй соответствует выходному электро- сигналу в зависимости от газосодержания бурового раствора.Полученные результаты соответствуют условиям следующей соразмерности в предлагаемом устройстве: Ч 115 см ; Ч=О; Р =1 (абсолютное давление); Ч =43,1 см ; Чо=200 смИспользование предлагаемого устройства обеспечивает без участия человека постоянный надзор эа гаэопроявлением скважины, предоставляет возможность предупреждения выброса бурового раствора и эффективность работ по предупреждению открытого фонтанирования,101520 лено разделителем на две камеры: нижнюю пробоотборную, снабженную двумязадвижками, и верхнюю измерительыую,заполненную газом и сообщающуюся спреобразователем давления, выход которого соединен с устройством регистрации давления, блок управления снабжен приводным пневмодвигателем, редуктором и распределительным валомс кулачками, задвижки нижней измерительной камеры через кривошипно-шатунные механизмы и подпружиненныетолкатели связаны с соответствующимикулачками распределительного валаблока управления, устройство такжеснабжено подъемным механизмом, обратным клапаном, емкостью для сжатоговоздуха и питающим клапаном, причемвход датчика давления связан с трубопроводом бурового раствора, питающаяпневматическая линия через реле давления связана с подъемным устройством, а через обратный клапан связанас приводным пневмодвигателем, емкостью сжатого воздуха и входом питающего клапана, выход которого соединен с продувным клапаном, вытеснитель через подпружиненный толкательсвязан с соответствующим кулачкомраспределительного вала блока управления, а толкатель питающего клапана связан с соответствующим кулачком распределительного вала блокауправления.1492239 ф Эс %ГСоставитель А. Прусковцов Редактор О, 10 рковецкая Техред Л.Сердюкова Корректор Л. ПатайЗаказ 3869/45 Тирам 789 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Узгород, ул. Гагарина, 101