Автоматизированная циркуляционная система Советский патент 1984 года по МПК E21B44/00 E21B21/00 

Изобретение относится к бурению скважин на нефть и газ, а именно к приготовлению бурового раствора и поддержанию его заданного полезного объема. . Известна циркуляционная система включающая, по меньшей мере два блока: блок очистки и подпорный бло с размещенными в них насосами, коллектор, желоб и напорный трубопровод при этом всасывающие патрубки насоеов связаны со всеми отсеками блоков, а их нагнетательные патрубки . соединены с jianopHbiM трубопроводом и желобом ОУ . Недостатком данной циркуляционной системы является отсутствие автомат |ческого управления поддержанием заданного объема бурового раствора, что требует постоянного присутствия обслуживающего персонала, выполняющего работы по приготовлению бурово раствора и его перекачке в приемную емкость, с большой долей ручного труда. Известна автоматизированная цирку ляционная система, содержащая емкости для сыпучего материала с-Дозирующим устройством и бурового раствора смесительное устройство, клапаны,насос с всасывающим и нагнетательным трубоп ров одами, в651ную магистраль -и блок управления {12 . Недостатком известной циркуляцион ной системы является отсутствие авто матического управления поддержанием заданного объема бурового раствора. Цель изобретения - повышение экономичности путем поддержания заданно го объема бурового раствора. . Поставленная цель достигается тем, что автоматизированная циркуляционная сИсгема, содержащая емкости-для сыпу чего материала с дозирующим устройст вом и бурового раствора, смесительно устройство, управляемые клапаны, насос с всасывающим и нагнетательными трубопроводами, водную магистраль и блок управления, снабжена приемной емкостью и датчиками уровня, которые расположены в емкостях для бурового раствора и приемной, соединены с блоком управления, выход KOTOporov соединен с управляемьами клапанами, установленными в емкости для буровог раствора соответственно на водной магистрали и на всасывающем трубопро ноде насоса, с насосом и. с управляемыми клапанами, установленными на его нагнетательных трубопроводах, сообщающих насос с приемной емкостью и со смесительным устройством, соеди ненным с емкостью для- бурового раствора и с дозирующим устройством емкости для сыпучего материала. На фиг. 1 изображена схема автома тизированной циркуляционной системы/ .на фиг. 2 - структурная схема автоматизации циркуляционной системы в целом и блока автоматического управления. Автоматизированная циркуляционная система содержит емкость 1 для бурового раствора с датчиком 2 уровня, приемную емкость 3 с датчиком 4 уровня, блок 5 автоматического управления, водяную магистраль 6, соединенную через управляемый клапан 7 с емкостью 1 для бурового раствора, емкость 8 для сыпучегр материала (глинопррошка), смесительное устройство 9 с насосом 10, имеющим всасывающий трубопровод 11 с управляемым клапаном 12, установленным в емкости 1 для бурового раствора; нагнетательный трубопровод 13, сообщающий насос 10 через управляемый клапан 14 с приемной емкостью 3, и нагнетательный трубопровод 15, сообщающий насос 10 через управляемый клапан 16 со смеси,тельным устройством 9, сообщающимся |с емкостью 1 для бурового раствора. Емкость 8 для сыпучего материала имеет дозирующее устройство 17, датчик 18 веса и управляемые клапаны 19 и 20. Блок 5 автоматического управления содержит схему 21 логического управления клапаном 7, схему 22 сравнения, схему 23 логического управления насосом 10 к клапанами 12 и 16 соответственно на всасывающем 11 и нагнетательном 15 трубопроводах, схему 24 логического управления клапанами 19 и 20 емкости 8 для сыпучего материала, схему 25 логического управления дозирующим устройством 17, схему 26 сравнения и схему 27 логического управления клапаном 14 нагнетательного трубопровода. 13. Вместе,с блоком 5 автоматического управления в структуру схемы автоматизации циркуляционной сисжемы входят коммутирующие устройства 28 35, задатчик 36 объема, задатчик 37 веса/ вторичные преобразователи 38 40 и-сигнализаторы 41 - 46 положений , .. . Автоматизированная циркуляционная система .работает следующим образом. -Оператор задатчиками на пульте управления (не показано) устанавливает необходимый объем приготавливаемого раствора и необходимый для зтого объема вес глинопорошка и нажимает пусковую кнопку. По сигналу управляемый клапан 7 открывается и вода из водяной магистрали 6 поступает в емкость 1 для бурового раствора. При заполнении ее до заданного уровня датчик 2 уровня выдает сигнал, поступающий через его аналого-дискретный преобразователь на блок 5 автоматического управления, сигнал с которого поступает на закрытие упра ляемого клапана 7 и на открытие управляемьи клапанов 12 и 16, а также на включение центробежного насоса 1 В результате вода из емкости 1 для бурового раствора через управля мыйклапан 12 поступает во всасываю щий трубопровод 11, в центробежный .насос 10 и нагнетается им через уп. равляемый клапан 16 в смесительное устройство 9, а из него вода поступ ет в емкость 1 для бурового раствор После включения центробежного насос 10 открывается управляемый клапан 19, Й-, Сжатый воздух, нагнетаемый компрессором (не показан), поступае на аэрацию.; гли.нопррошка. Через уста новленное время управляемый клапан 19 закрывается,.:а.клапан 20 открыва ется, рдновременно; включается дозирующее устройство 17. Выгружаемый дозируювцим устройство 17 глинопорошок подхватывается возд хом, нагнетаемым компрессором, и транспортируется им в смесительное устройство 9/ где подхватывается водой, нагнетаемой центробежным насосом 10, транспортируется в емкост 1 для бурового раствора и перемешивается с водой механическими перемешиваталями (не показаны). После загрузки заданного веса глинопорошка датчик 18-веса выдает сигнал на остановку дозирующего уст ройства 17 и на.закрытие управляемо го клапана 20. . , . Полученная суспензия прокачивает чррез смесительное устройство 9 в . заданное программой время, после чего центробежный насос 10;отключае ся, а управляемые клапаны 12 и 16 закрываются.. При снижении уровня бурового рас вора в приемной емкости 3 до заданной программой величины да.тчик 4 уровня вьздает сигнал, поступающий. через его аналого-дискретный преобр зователь на блок 5 автоматического управления, сигнал с которого посту пает на открытие клапана .1.2, включе ние центробежного насоса 10 и одновременное открытие управляемого клапана 14. Приготовленный, раствор из ёмкости 1 для бурового раствора перекачивается в приемную емкость 3 При достижении уровня бурового раст вора в приемной .емкости 3 заданной . программой величиныДатчик 4 уровня выдает сигнал н.а отключение центробежного насоса 10 и закрытие упр вляемых клапанов 12 и 14. Перекачивание бурового раствора в приемную емкость 3 из емкости 1 для бурового раствора происходит периодически на всем протяжении раз буриваёмой скважины. при опорожнении емкости; 1 для бурового раствора датчик 2 уровня выдает сигнал на открытие управляемого клапана 7, в результате происходит приготовление новой порции бурового раствора в указанной последовательности и перекачивание его в приемную емкость 3 при ее опорожнении до установленного программой уровня Система управления: процессом поддержания заданного объема бурового раствора работает следующим образом. Оператор задатчиком 36 устанавливает необходимый объем приготавливаемого раствора, а задатчиком 37.необходимый для этого вес глинопорсмака. При этом на выходе вторичных преобразователей 38 и 40 появляется сигнал разности фактических и заданных величин объема и веса. Оператор нажимает пусковую кнопку, установленную на пульте управления. Сигнал с пульта управления посту-, пает на схему 21 логического управления,на коммутирующее устройство 28 и на клапан 7, установленный на водяной магистрали 6. Клапан 7 открывается, и сигнал с сигнализа1,ора 41 положения поступает на устройство световой и звуковойсигнализации, установленное на пульте управления. .При заполнении емкости 1 водой показания датчика 2 уровня, поступающие через вторичный преобразователь 38 в схему 22 сравнения, сопоставляются с заданной с помощью задатчика 36 величи Гой объема приготавливаемого раствора. Одновременно .. показания датчика 2 уровня поступают на показывающий прибор и устройство световой и звуковой сигнализации, ус-тановленные на пульте управления. При достижении заданного объема . водой в емкости 1 разность фактической и заданной величин объема равна нулю. Сигнал из схемы 22 сравнения поступает на схему 21логического управления. I . - - . . . .Из схемы 21 логического управления сигнал поступает на коммутирующее устройство 28 и на клапан 7, который закрывается, выдавая сигнал сигнализатору 41 положения. С. лизатора 41 положения сигнал поступает на пульт управления и через схему 21 логического управления на схему 23 логического управления, откуда сигнал поступает на. коммутирующие устройства 29,30 и 31 и соответственно на клапан,12, установленный на всасывающем трубопроводе 11, на насос 10 и на клапан 16, установленный на нагнетательном трубопроводе 15 перед смесительным устройством 9. Клапаны. 12 и 16 открываются, насос 10 включается ,и создает циркуляцию воды через смесительное уст-, ройство 9. Сигнал при открытии клаЧ панов 12 и 16 поступает на сигнализатора 42 и 43 положения,. С сигнал и затора 42 положения сигнал поступает на схемы 23 - 25 логического управления. Из схемы 24 логического управления сигнал поступает на коммутирующие устройства 32 и 33, а с них на клапаны 19 и 20, установленные соответственно на трубопроводе для аэрации и на пневмотранспорте Клапаны 19 и 20 открываются иде аэрация глинопорошка и прокачка сжатого воздуха по пневмотранспорт Из схемы 25 логического управления сигнал поступает на коммутирующее устройство 34, а с него - на дозирующее устройство 17, последнее включается. Выгружаемый дозирующим устройством 17 глинопорошок подхватывается сжатым воздухом и по пневмотранспор ту поступает в смесительное устройство 9, а из него - в емкость 1 для бурового раствора. При выгрузке глинопорошка из емкости 8 для сыпучего материала показания датчика 18 веса, поступающие через вторичный преобразователь 40 в схему 26 сравнения, сопоставляются с заданной с помощью.задатчика 37 величиной выгружаемого глимопорошка При рассогласовании,равном нулю, сигнал из схемы 26 сравнения поступает на схемы 23,24 и 25 логического управления, через ко утирующие устройства 29 - 34 на носос 10, дозирующее устройство 17 и клапаны 12, 16, 19 и 20, Отключается дозирующее устройство 17 и закрываются клапаны 19 и 2Qt а через 30 - 40 мин отключается насос 10 и закрываются клапаны 12 и 16. Сигнализаторы 42 - 45 выдают сигнал на устройство световой и звуковой сигнализации. При снижении до заданной .величины уровня бурового раствора в приемной емкости 3 в процессе бурения скважины датчик 4 уровня вьадает сигнал, . поступающий на вторичный преобразователь 39, на схемы 23 и 27 логического управления, на коммутирующие устройства 29,30,35 и соответственно на клапан 12, насос 10 и на клапан 14, установленный на нагнетательном трубопроводе 13, сообщающем насос 10 с приемной емкостью 3, Клапаны 12 и 14 открываются, насос 10 включается, идет перекачка раствора из емкости 1 для бурового раствора в приемную емкость 3, При заполнении приемной емкости датчик 4 уровня выдает сигнал в аналогичной последовательности на закрытие клапанов 12 и 14 и остановку насоса 10. С клапанов 12 и 14 сигналы поступают соответственно на сигнализаторы 42 и 46 положения, а с них на устройство световой и звуковой сигнализации. При опорожнении емкости 1 до уста-i новленного минимального объема датчик 2 уровня, установленный в это0 емкости, выдает с)игнал на открытие клапана 7, и весь процесс повторяется в указанной последовательности. В результате происходит приготовление новой порции бурового раствора и перекачивание его при необходимости в приемную емкость 3, при этом оператор может вмешаться в работу автоматики, взяв управление процессом на себя. Использование изобретения позволит по сравнению с базовым объектом резко сократить объем ручного труда, совместить работы, связанные с приготовлением бурового раствора и его периодическим доливом в приемную емкость, с работами, связанными непосредственно с бурением скважины, что в свою очередь позволит сократить время бурения скважины.

Устройство

cSemoSou и s&yKoBoii сигнализации

I

Дистанцион«оное управдение

I

Покалыёающие приборы

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА, содержащая ёмкости для сыпучего материала с дозирующим устройством и бурового раствора. Ut cxSaxuHH 6 1 « а ойшдя и . ТПХЛ ШЧ(АЯ « «ИВЛНОТЕКА смесительное устройство, управляемые клапаны, насос с всасывающим и нагнетательными трубопроводами, водную магистраль и блок управления, отличающаяся тем, что, с целью повьаиения экономичности путем поддержания заданного объема бурового раствора, она снабжена приёмной ёмкостью и датчиками уровня,- которые расположены в ёмкостях для бурового раствора и приёмной, соединены с блоком управления, выход которого соединен с управляемыми клапанами, установленными в емкости для бурового раствора соответственно на водной магистрали и на всасывающем трубопроводе насоса, с насосом и с управляемыми клапанами, установленными на (Л его нагнетательных трубопроводах, сообщающих насос с приёмной ёмкостью и со С1месительным устройством, . соединенным с емкостью для бурового раствора и с дозирующим устройством Q емкости для сыпучего материала.