Система для автоматического измерения расхода бурового раствора в процессе бурения скважин Советский патент 1983 года по МПК E21B45/00 

Изобретение относится к системам контроля параметров режима промывки при бурении нефтяных и газовых скважин .

Известны система и устройства дл измерения дифференциального расхода бурового раствора Cl.

Известна также система для автоматического измерения дифференциального расхода бурового раствора в процессе бурения, содержащая циркуляционную систему, датчики расход бурового раствора на входе в скважину и на выходе скважины, датчик уровня бурового раствора в приемной емкости, сумматор и регистратор 2

Недостатком данной системы является низкая точность определения дифференциального расхода, так какон использует принцип вычисления раности двух, отличающихся на небольшую величину сигналов независимых датчиков,

Цель изобретения - повышение точности определения дифференциального расхода бурового раствора в процессе бурения. I Поставленная цель достигается тем, что система, содержащая циркуляционную систему, датчики расхода бурового раствора на входе в скважину и на выходе скважины, датчик уроня бурового раствора в приемной емкости, сумматор и регистратор, снажена дифференцирующимзвеном, блоко выделения модуля, компаратором, логическим блоком, блоком памяти, линией задержки и тремя ключами, при этом выход датчика уровня через дифференцирующее звено подключен к блоку выделения модуля, выход последнего подсоединен к входу компаратора, выход компаратора связан с входом логического блока, выходы датчиков расхода бурового раствора связаны с входами сумматора, выход сумматора соединен с входом линии задержки и,через первый с регистратором, выход линии задержки через второй-КЛЮЧ связан с входом блока памяти, выход последнего через третий ключ соединен с третьим входом сумматора, а выходы логического блока соединены с управляющими входами ключей.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемой системы.

Система содержит датчик 1 расхода бурового раствора на входе в скважину, датчик 2 расхода бурового раствора на выходе скважины, сумматор 3, .датчик 4 уровня бурового раствора приемной емкости циркуляционной системы 5, дифференцирующее звено б, блок 7 выделения модуля, компаратор 8, логический блок 9, блок 10 памяти, линию 11

задержки, ключи 12 - 14 и регистратор 15.

Система работает следующим образом.

В исходном состоянии ключ 13/ открыт, а ключи 12 и 14 закрыты. Сигналы с датчиков 1 и 2 расхода поступают на сумматор 3, который определяет мгновенное значение дифференциального расхода как.разность между значениями расхода на входе и выходе скважины. Однако наличие разности показаний датчиков расхода может иметь место и при отсутствии фактического дифференциал нЬго расхода вследствие систематической погрешности этих датчиков. Поэтому сигнал с выхода сумматора 3 подается на регистратор. 15 через ключ 12, который находится в закрытом состоянии до тех пор, пока не будет получено косвенное подтверждение наличия дифференциального рас хода от датчика 4 уровня бурового раствора в приемной емкости циркуляционной системы 5.

С выхода сумматора 3 значение дифференциального расхода через линию 11 задержки и открытый ключ 13 поступает в блок 10 памяти, который хранит последнее введенное в него значение дифференциального расхода,. Время -задержки определя- t е.тся характеристиками элементов 4 и 6, о чем будет сказано ниже.

При изменении уровня бурового раствора в приемной емкости циркулйционной системы 5 сигнал от датчика 4 уровня поступает через дифференцирующее звено б и блок 7 выделения модуля на компаратор 8, где пол ченное значение модуля скорости изменения уровня сравнивается с заранее установленным контрольным значением. Такое сравнение вызвано сшёдующей причиной: контроль дифференциального расхода при бурении имеет цель обнаружить поглощения eiypoBoro раствора или газонефтеводопроявления. Однако в процессе бурения имеют место также относительно более малые и медленные колебания дифференциального расхода и связанные с ним медленные изменения уровня,вызванные изменением объ ма скважины при бурении, потерями раствора на фильтрацию и образованием глинистой корки и т.п. Такие изменения затрудняют контроль технологически наиболее важной составляквдей дифференциального расхода связанной с проявлениями и поглощениями, а их учет не имеет самостоятельного интереса, так как связан с большими погрешностями измерений. Величина контрольного значения модуля скорости.изменения уровня, определякхцая порог срабатывания компаратора, устанавливается исходя из возможного увеличения объема скважины при бурении, потерь бурового раствора при его фильтрации в пласт и в системе очистки и т.п.

В случае, если модуль скорости изменения уровня превышает контрольное значение, компаратор 8 выдает сигнал, поступающий на логический блок 9.

Логический блок 9 вырабатывает управляющий сигнал, запирающий ключ 13 и отпирающий ключи 12 и 14. При этом значение дифференциального расхода, хранящегося в блоке 10 памяти, через открытый ключ 14 поступае На сумматор 3, где вычитается из текущего значения измеренного дифференциального расхода.

Время задержки сигнала в линии 11 задержки должно превышать сумму постоянных времени датчика, уровня и дифференцирующего звена 6. Тогда из блока 19 памяти на сумматор 3 поступит значение измеренного дифференциального расхода в момент

начала поглощения бурового раствора или газонефтеводопроявления, зафик- сированного датчиком 4 и блоками 6-8 Таким образом, в сумматоре 3 производится корректировка дифференциального расхода, заключающаяся в том, что отсчет величины дифференциального расхода производится от значения, соответствующего началу процесса поглощения или проявления.

0 Откорректированное таким образом значение измеренного дифференциального расхода через открытый ключ 12 поступает на вход регистратора 15. Использование элементов, осуществляющих корректировку величины дифференциального расхода, обеспечивает бол.ее высокую точность измерения дифференциального расхода, что, в конечном счете, позволяет обнаруживать проявления и поглощения бурово0го раствора на более ранней стадии их развития. Экономический эффект при этом определяется сокращением материальных затрат на восстановление

5 заданного технологического режима бурения скважин.

СИСТЕМА ЯЯЯАЙФОМАТИЧЕеКО .Го РАСХОЙА БУ1РбВЬГО PACTi ВОРА В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, содсфжёлцая {(иркуляцйонмую систему, датчики расхода бурового раствора на входе в скважину и на выходе скважины, датчик уровня бурового раствора в приёмной ёмкости, сумматор И регистратор, о т л и ч а to щ а я с я тем, что, с целью повышения точности определения дифференциального расхода, она снабжена дифференцирующим звеном, блоком внделения модуля, компаратором, логическим блоком, блоком памяти, линией задержки и тремя ключами, при этом выход датчика уровня через дифференцируквдее звено подключен К блоку выделения модуля, выход последнего подсоединен к входу компаратора, выход компаратора связан с входом логического блока, выхоДы датчиков расхода бурового раствора связаны с входами сумматора, выход су№1атора соединен с входом линии задержки и через первый ключ - с регистраторе, выход линии задержки через второй :ключ связан-с входом СГ) блока памяти, выход последнего через третий ключ соединен с третьим входом сумматора, а выходы логического блока соединены с управляющими входами ключей.