Устройство для определения давления в скважине при спуско-подъемных операциях Советский патент 1984 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к контролю бурения и эксплуатации скважин, в частности для определения давления в скважине в процессе спуско-подъемных операций с колоннами труб. Гидродинамическое давление в скважине, вызываемое движением колонн при спуско-подъемных операциях, может привести к осложнениям. При подъеме колонн давление в скважине уменьшается, что способствует поступлен 1ю в буровой раствор пластовых флюидов вплоть до их выброса и открытого фонтанирования. При спуске колонн повышение давления может вызвать гидроразрыв пластов и поглощение бурового раствора. Кроме того, колебания давления, обусловленные движением колон ны, приводят к обвалам стенок скважины, недоспуску пакеров до проектных глубин, смятию обсадных колонн в процессе их спуска и другим осложнениям Известно устройство для определения давления при спуско-подъемных операциях в скважине, включающее первичный узел, содержащий измеритель скорости движения колонны труб, установленный на валу буровой лебедки, и вторичный узел, содержащий блок индикации этой характеристики. Устройство определяет осредненную во времени скорость движения вала буровой лебедки и позволяет при известных реологических параметрах жидкости, диаметрах скважины и колонны и длине последней рассчитать гидродинамическое давление в скважине L1 . Однако данное устройство обладает низкой точностью, так как давление в скважине определяется расчетным путем по осредненным характеристикам движе ния колонны и параметрам жидкости. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения давления к скважине, включающее датчик ускорения с индикатором С 21 . Полученное с помощью устройства ускорение графически осредняют и на средней скорости рассчитывают на дав ление при известных реологических параметрах жидкости, диаметрах скважины и колонны и длине последней по соответствующим формулам. Известное устройство не позволяет с достаточной точностью проводить замер скорости из-за операции графического осреднения и требует значительных затрат времени на обработку результатов, что исключает возможность оперативного контроля величины давления . Целью изобре ения является повьшение точности и обеспечение оперативного определения величины давления в процессе проведения операций. Указанная цель достигается тем, что устройство для определения давления в скважине при спуско-подъемных операциях, включающее датчик ускорения с индикатором, снабжено связанными с датчиком ускорения и последовательно соединенными между собой преобразователем и передатчиком, а также приемником, блоком ускорения, интегрирующим блоком скорости, интегрирующим и суммирующим блоком длины колонны, блоком расчета давления, блоками сравнения, регистрации и сигнализации, при этом индикатор вьтолнен в виде приемника, выход которого подключен к блоку ускорения, последовательно связанного с интегрирующим блоком скорости и интегрирующим и суммирующим блоком длины колонны, а выходы последних трех блоков парааН лельно подключены соответственно к блокам расчета давления, сравнения и регистрации, входы которого соединены с блоком расчета давления непосредственно, а также через блок сигнализации и связанный с ним блок сравнения, при этом передатчик с приемником индикатора связан посредством радиоканала. На фиг.1 представлена схема подвижной части талевой системы буровой установки; на фиг.2 - блок-схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из установленного на таль-блоке 1 передающего узла 2 и индикатора 3. Передающий узел включает в себя датчик 4 ускорения, преобразователь 5 и передатчик 6.Индикатор 3 состоит из приемника 7,блока 8 ускорения, выход которого соединен с блоком регистрации, блоком расчета давления, блоком сравнения и с интегрирукяцим блоком 9 скорости. Выход последнего связан с блоком регистрации, блоком расчета, блоком сравнения и с интегрирующим и суммирующим блоком 10 длины колонны. Выход блока 10 подключен к блоку 11 регистрации, блоку 12 расчета давления и блоку 13 сравнения. Выход блока 12 расчета давления соединен с блоком

11 регистрации и блоком 13 сравнения, который связан с блоком 11 регистрации и блоком 14 сигнализации, выход последнего подключен к блоку 11 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Ускорение движения таль-блока с подвешенной на нем колонной труб воспринимается датчиком 4 ускорения, преобразуется лреобразователем 5 в электрический сигнал, усиливается и с помощью передатчика 6 передается по радиоканалу в индикатор. Полученный приемником 7 сигнал преобразуется блоком 8 в величину напряжения, пропорционального ускорению, и подается в блок 9, где преобразуется в сигнал; скорости. Из блока 9 сигнал скорости поступает в блок 10, где интегрируется и суммируется, давая значение пути, проходимогЬ нижним концом колонны, или - длины колонны, находящейся в скважине.

Таким образом, последовательная обработка сигнала дает основные изменяющиеся в процессе проведения операции спуска или подъема характеристики движения колонны: ускорение, скорость и путь (длина колонны). Параллельно сигналы о значениях этих пара метров подаются в блок 11 регистрации, позволяющий вести оперативный контроль их изменения, и в блок 12 расчета давления, куда дискретно, в зависимости от условий, вводятся остальные сигналы о параметрах, необходимых для расчета; геометрические размеры гидравлического канала, характеристики жидкости и др. Рассчитанная величина давления подается в

блок 11 регистрации и в блок 13 сравнения параметров, куда также поступают значения параметров с блоков 8, 9 и 10. Здесь полученные параметры сопоставляются с заранее рассчитанными их допустимыми значениями, отклонение от заданного значения фиксируется блоком 14 сигнализации и передается на блок 11 регистрации.

Очевидно, что с блока регистрации все значения могут быть поданы на самопишущие приборы для контроля за ходом выполнения операций и на приборы управления при автоматическом режиме работы.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять оперативный контроль величины давления в скважине в процессе выполнения спуско-подъемных операций с колоннами труб, а также основных параметров, участвующих в формировании этого давления, и проводить работы в оптимальном режиме, характеризующимся наименьшими нагрузками на стенки скважи ны.

Использование данного устройства существенно повышает точность и опеРативность определения величины давления в скважине при спуско-подъемных операциях г колоннами труб. Оперативное получение данных о величине давления в скважине в процессе спуско-подъемных операций позволяет сократить число осложнений и аварий (обвалов стенок скважин, газонефтеводопроявлений, гидроразрьшов, поглощений пластов, фонтанов и т.п.) и тем самым увеличить безопасность и скорость проводки скважины.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИНЕ ПРИ СПУСКО-ПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЯХ, включающее датчик ускорения с индикатором, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности и обеспечения one-, ративного определения величины давления в процессе проведения операций. оно снабжено связанными с датчиком ускорения и последовательно соединенными между собой преобразователем и передатчиком, а также приемником, блоком ускорения, интегрирующим блоком скорости, интегрирующим и су1Ф ирующим блоком длины колонны, блоком расчета давления, блоками сравнения, регистрации и сигнализации, при этом индикатор выполнен в виде приемника, выход которого подключен к блоку ускорения, последовательно связанного с интегрирующим блоком скорости и интегрирующим и суммирующим блоком длины колонны, а выходы последних трех блоков параллельно подключены соот- j ветственно к блокам расчета давления, сравнения и регистрации, входы которого соединены с блоком расчета давления непосредственно, а также через блок сигнализации и связанный с ним блок сравнения, при этом передатчик с приемником индикатора связан посредством радиоканала.

//////////

риг. 1

/

/

. 2