Система для автоматического измерения объемного газосодержания бурового раствора Советский патент 1983 года по МПК E21B44/00 E21B21/08 

Изобретение относится к системам контроля и регулирования свойств бурового раствора, используемого пр бурении нефтяных и газовых скважин-. Известны устройства для измерения объемного газосодержания бурово го раствора, содержащие емкость с буровым раствором и отборное устрой ство 1 . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является прибор для определения количества свободного газа э.промывочном растворе, содержащими емкость с буровым раствором, отборное устройство в виде насоса, камеру сжатия, два клапана для отсечки пробы, .устройство ретистрации блок управления, а также пневматическую и гидравлическую линии питания 2. Однако в этом приборе в качестве отборного устройства используется насос, которыйбыстро выходит из строя вследствие абразивнести бурово го раствора. Кроме того, буровой раствор не удаляется полностью из ка меры сжатия из-за образования застой ных ЗОН, обусловленных тиксотропными свойствами бурового раствора, оставшаяся часть которого вносит значительные искажения при последующих измерениях. Известный прибор не поз.воляет непосредственно получать значение объемного газосодержания бурового раствора. . Цель изобретения - повышение надежности в работе и точности измерения объемного газосодержания бурового раствора. . Поставленная цель достигается тем, что в систему для.автоматического измерения объемного газосодержа ния бурового раствора, содержащую отборное устройство, камеру сжатия, соединенную с первым и вторым клапанами, гидравлическую и.пневматическую линии питания, блок управления и устройство регистрации, введены датчик давления и уровня, блок определения объемного газосодержания про бы бурового раствора и шесть клапанов, причем датчики давления и уровня установлены в камере сжатия и соединены с входами блока управления и блока определения объемного газосодержания пробы бурового раствора, выход которого подключен JK устройству регистрации, а управляющий вход соединен с одним выходом блока управления, другие выходы которого под ключены к клапанам, при этом камера сжатия и отборное устройство выполнены в виде V-образных трубок, одно колено камеры сжатия подключено через третий клапан к пневматической линии питания, другое колено камеры сжатия через четвертый клапан соединено с пневматической линией питания одно колено отборного устройства соединено через пятый клапан с гидравлической линией питания, через шестой клапан с пневматической .линией питания и через седьмой клапан с атмосферой, другое колено отборного устройства соединено с первым клапаном, а второй клапан соединен с линией сброса, восьмой клапан соединен с основанием отборного устройства, установленного в емкости с -буровым раствором. На чертеже изображена блок-схема предлагаемой системы для автоматического измерения объемного газосо держания бурового раствора. Система содержит отборное устройство 1, ка-, меры 2 сжатия, клапаны 3 и 4 для отсечки пробы, устройство 5 регистрации, блок 6 управления, датчик 7 давления, датчик 8 уровня, блок 9 определения объемного газосодержания пррбы бурового раствора, клапаны 10«15, гидравлическую 16 и пневматичеЧ:;кую 17 линии питания. Отборное устройство 1 выполнено в виде v-образной трубки, в нижней части которой установлен перепускной клапан 12. Ьтборное устройство 1 с клапанами 12 погружено в емкость (желоб) цир15Уляционной системы под уровень бурового раствор.а. Камера 2 .сжатия выполнена также в виде V-образной трубки, внутренняя поверхность которой имеет фторопластовое покрыг тие.Отборное устройство 1 и камера 2 сжатия через клапаны связаны с пневматической и гидравлической линиями питаиия. Система работает следующим образом, .. В исходном состоянии открыты клапаны 3, 4, 12 и 15, все остальшле закрыты. Через клапан 12 происходит заполнение буровым раствором отборного устройства 1. Через время, достаточное для заполнения отборйого устройства 1, блок б управления производит переключение клапанов таким образом, что клапаны 3, 4 и 11 оказываются открытыми, остальные клапаны закрыты. Начинается цикл подачипробы бурового раствора изотборного устройства 1 в камеру 2 сжаия. После окончания этого цикла блок 6 управления производит переключение клапанов таким образ.ом, что клапаны 13 и 14 оказываются открытыми, остальные клапаны закрыты. Тем самым производится подача газообразного агента в оба колена камеры 2 сжатия. Когда сигнал с датчика 7 давления примет заданное значение Р, , блок б управления включит блок 9, который произведет вычисление объемного газосодержания пробы бурового раствора и индикацию его на устройстве 5 регистрации.

производятся по форму100%,

ж

(Н„- , ,

4V

где г - объемное гаэосодержание

бурового раствора, %;

V - объем газа в пробе бурового раствора, определяемый по закону Войля-Мариотта; V - объем жидкой фазы в пробе

.бурового раствора, HQ - -уровень в камере сжатия при атмосферном давлении Рд, измеряемый датчиком 8 уровня;

Н - уровень в камере, сжатия после сжатия до давления Р, измеряемый датчиком 8 УРОВНЯ; F - площадь поперечного сечения

камеры сжатия;

К - конставта, определяемая

-расположением нуля уровнемера и геометрическими характеристиками камеры сжатия. После цикла измерения и регистрации объемного газосодержания пробы бурового раствора блок б управления производит переключение клапанов так что клапаны 4 и 13 оказываются откры тыми, а остальные закрытыми. При этом проба раствора под действием давления газообразного агента удаля|ется из камеры 2 сжатия в линию слива.

После цикла удаления пробы бурового раствора из камеры 2 сжатия бло б управления производит .переключение клапанов так, что клапаны 3, 4 и 10 оказывгиотся открытыми, все остальные закрытыми. При Э.ТОМ происходит промывка отборного устройства 1 и камеры 2 сжатия жидким агентом.

После окончания цикла промывки системы жидким агентом блок б управления производит переключение клапанов так, что клапаны 3, i4 и 15 оказываются открйтыми, остальные клапанн закрыты. При этом происходит продувка камеры 2 сжатия и отборного устрюйства 1 газообразным агентсяи.

После окончания цикла продувки системы газообразным агентом 6 управления переключает клапаны так, что клапаны 3, 4, 12 и 15 оказываются открытыми, а остальные - закрытыми,т.е система приходит в исходное состояние. Дальнейшая работа системы происходит так, как .было описано вшае.

Предлагаемое выполнение отборного устройства позволяет исключить насос в тракте подачи бурового раствора, что значительно повышает надежность системы в работе.

Выгтолнение камеры сжатия в виде V-образной трубки и периодические промывши и продувки ее исключают влияние остатков предыдущей пробы на результат измерения, что повьапает точность измерения.

Предлагаемое устройство мало чувствительно к утечкам в клапанах и их засорению, что также повьалает точность и надежность его в работ.е.

СИСТЕМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ГАЗОСОДЕР7КАНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА, содержащая отбор ное устройство, камеру сжатия, соединенную с первым и вторым клапанами, гидравлическую и, пневматическую линии питания, блок управления и устройство регистрации, о т л и ч а- ,ю ад а я с я тем, что, с целью повышения точности и надежности в работе системы, в нее введены датчики давления и уровня, блок определения объемного газосодерхания пробы бурового раствора и шесть клапанов, причем датчики давления и уровня установлены в камере сжатия и соединены- с входами блока управления и блока определения объемного газосодержания пробы бурового раствора, выход которого подключен к устррйству регистрации, а управляю1чий вход соединен с одним выходом блока управления, другие выходы которого подключены к клапа.нам, при этом камера сжатия и отборное устройство выполнено в виде Vобразных трубок, одно колено камеры сжатия подключено через третий клапан к пневматической линии питания, другое колено камеры сжатия через четвертый клапан соединено с пневматической линией питания,, одно колес $е но отборного устройства-соединено (Л через пятый клапан с гидравлической линией питания, через шестой клапан с с пневматической линией питания и через седьмой клапан с атмосферой, другое колено отборного устройства соединено с первым клапаном, а второй клапан соединен с линией сброса, восьмой клапан соединен с основнанием отборочного устройства, установ ленного в емкости с буровым раствором. о:) 4 00 -si