Автоматическая газокароттажная станция Советский патент 1957 года по МПК G01N7/14 G01D1/14 G01F5/00 

Изобретение относится к устройствам для исследований глинистого раствора, выходящего из буровой скважины, на содержание в нем углеводородных газов.

В известных иодобных автоматических самонишуших устройствах диаграмма требует камеральной обработки и перестройки кривой показ тний газоанализатора в соответствии с действительными глуби)1а ми, к которым относятся указанные показания.

Описываемая автоматическая газокаротажная станция обеспечивает запись кривых показаний газоанализатора в функции истинных глубин, к которым эти показания относятся, вследствие чего камеральная обработка указанной диаграммы исключается.

Принциниальная схема автоматической газокаротажной станции представлена на рисунке.

Датчиком расхода глинистого раствора является трапецеидальный слив /с поплавком 2 и потенциометром 3.

Поплавок изменяет положения ползуна потенциометра в соответствии с изменением расхода глинистого раствора. Как известно, высота уровня жидкости в трапецеидальном сляве пропорциональна расходу жидкости. Угол поворота ползуна потенциометра, связанного с поплавком, также пропорционален расходу. Следовательно, расходу пропорционально и напряжение, снимаемое с потенциометра. Это напряжение подается на вход интегрирующего устройства, состоящего из тахогенератора 4, напряжение с которого включено навстречу измеряемому напряжению усилителя 5 и электродвигателя 6, подключенного к выходу усилителя. Тахогенератор связан с электродвигателем передаче; 7. В этой схеме скорость вращения оси 8 электродвигателя пропорциональна входному напряжению, а следовательно, расходу глинистого раствора.

Очевидно, угол поворота оси 8 будет пропорционален интегралу скорости вращения оси по времени, т. е. объему выщедщей из скважины жидкости.

№ 111477

Вращение оси 8 интегратора через редуктор 9, при помощи которого устанавливается масщтаб протяжки ленты в функции объема глинистого раствора, передается оси 10 и через дифференциал 11 и ось 12 лентопротяжному ролику 13. Одновременно с этим через передачу 14, электромагнитную муфту 15 и ось /(5 вращение оси 5 интегратора передается приемному лентропротяжному ролику 17. При помощи роликов j и 17 обеспечивается протяжка бумажной ленты 18 в функции объема глинистого раствора, выщедщего из скважины.

В процессе бурения глубиномером 19, связанным с датчиком проходки 20 (датчиком глубин), производится непрерывное измерение глубины забоя. Через каждые 0,25 м проходки контакты глубиномера замыкают цепь электромагнитного перфоратора 21, которым прокалываются отверстия на ленте. При прохождении ленты с отверстиями мимо читающей головки 22 фотореле и помещенного под лентой осветителя 23, импульс напряжения с головки 22 включает промежуточное реле, замыкающее цепь электромагнитного храпового устройства, протягивающего диаграммную бумагу в регистраторе. В качестве читающей головки может быть использован скользящий контакт или другое устройство. Перфоратор 21 и головка фотореле 22 сближены настолько, что расстояние между ними является минимальным и нредставляет собой постоянное смещение кривой газопоказаний, учитываемое при установке величины отставания.

Для установления величины отставания в начале работ в бурильную колонну помещают ампулу с индикатором, например солью, а затем начинают прокачку глинистого раствора и бурение. Перед началом работ стрелка 24, указывающая на щкале величину отставания, устанавливается в положение, смещенное от нулевого положения стрелки 25 на расстояние, пропорциональное длине ленты в натянутом состоянии между электроперфоратором 21 и голсвко1Й фотореле 22. При этом, лента в натянутом состоянии протягивается роликами 13 и 17.

При прохождении сужения в долоте ампула раздавливается и индикатор попадает в глинистый раствор, создавая локальное изменение удельного сопротивления раствора. При раздавливании ампулы происходит гидравлический удар, улавливаемый датчиком 26 импульса ог забоя (пъезодатчиком). Сигнал от датчика подается через усилитель 27 на реле 28, включающее контактами электромагнитную муфту 29, в результате чего стрелка соединяется через редуктор 30 с осью интегрирующего устройства и начинает вращаться в функции объема глинистого раствора, выходящего из скважины. При срабатывании реле 28 цепь реле замыкается контактами, блокирующими выключение цепи цитация реле 28. При достижении стрелкой 25 стрелки 24 они сцепляются и начинают перемещаться вместе. При этом стрелка 25 замыкает контакты 31 на стрелке 24, включающие реле 32, контактами которого выключается электромагнитная муфта 15, отсоединяющая ролик 17 от оси интегрирующего устройства. В этом положении лента 18, на которой перфоратор 21 пробивает отверстия при сигналах от глубиномера, протягивается только роликом 13 и, опускаясь под действием груза 33, набирает величину отставания.

При достижении объемом глинистого раствора (с локальным изменением удельного сопротивления) датчика 34, например проточного резистивиметра, устанавливаемого в трубопроводе 35, в датчике 34 возникнет импульс, передающийся через усилитель 36 на реле 37, которое контактами 37-1 выключает реле 28 и муфту 29. При этом стрелка 24 остается на месте, а стрелка 25 пружиной 38 возвращается в нулевое положение. Одновременна размыкаются контакты 31 и реле 32, обесточиваясь снова контактами 32-1, включает электромагнитную муфту /5 и

ролик 17 к оси интегрирующего устройства, а лента 18 начинает протягиваться роликами 13 и 17 с одинаковой скоростью. Когда мимо головки 22 проходит лепта с отверстиями, происходит срабатывание реле 39, контакты 39-1 которого приводят в действие электромагнит 40, осуществляющий передвижение диаграммной бумаги в регистраторе.

При забрасывании следующей ампулы с индикатором работа происходит аналогичным образом.

При поступлении забойного импульса включается электромагнитпая муфта 29 и стрелка 25 начинает перемещаться. При достижении стрелкой 25 стрелки 24 обе стрелки начинают перемещаться вместе. При этом замыкаются контакты 31, включается электромагнитная муфта /5 и ролик 17 останавливается. При этом груз 33 начинает выбирать ленту 18, протянутую роликом 13, увеличивая величину отставания.

При поступлении импульса от датчика 34 электромагнитная муфта 29 выключается и пружина 38 возвращает стрелку 25 в нулевое положение. Стрелка 24 остается па месте, показывая на щкале установленную величину отставания. При расцеплении стрелок 24 и 25 размыкаются контакты 31, включается электромагнитная муфта 15 и ролик 17 начинает снова протягивать ленту.

При новом забрасывании ампулы с иидикатором процесс повторяется в той же последовательности.

Корректировка величины отставания в интервалах между определением величины отставания при номощи индикаторов производится таким образом. От контакта реле 39-2 срабатывает электромагнитный храповой механизм 41, поворачивающий ось 42 на определенный угол. С этой осью связаны стрелка 24 и сателлит дифференциала //. Таким образом, через каждг ге 0,25 .ч длина петли между роликами 13 и 17 и угол поворота стрелки 24, соответствующие отставанию, увеличиваются.

Редуктор 43 предназначен для изменения величины коррекции при бурении инструментами различного диаметра; для возможности определения камеральным способом времени бурения 1 м (механический каротаж) электромагнитный перфоратор 44, срабатываюни1Й при замыкании контактов часового механизма и через каждые 15 мин. пробивающий отверстия на ленте 18, служит для определения скорости бурения; одновременно отметчик времени регистратора наносит на диаграмму газоноказаний отметки времени, позволяющие привязать участки ленты 18 к участкам кривой газопоказаний.

Онисанное устройство обеспечивает автоматическое определение и сведение поправки на отставание и запись кривой газопоказаний в функции истинных глубин; при этом обеспечивается протяжка диаграммной бумаги в функции скорости проходки, имевщей место во время вскрытия газоносного или нефтеносного пласта. Одновременно происходит регистрация кривых газового каротажа после прекращения бурения при продолжающейся прокачке глинистого раствора. После прекраа ения бурения прекращается подача импульсов на электромагнитный перфоратор 21, но так как прокачка раствора продолжается, лента 18 перемещается, а фотореле 22 посылает импульсы для протяжки диаграмлтной ленты до того момента, когда мимо него пройдет последнее перфорированное отверстие, что соответствует приходу из дегазатора 45 на газоанализатор 46 газа, попавщего в глинистый раствор на забое в момент прекращения бурения.

Описываемое устройство также обеспечивает проведение газового каротажа после бурения, когда в пробуренную скважину опускают трубы и одновременно прокачивают глинистый раствор.

Корректировка величины газопоказаний, записываемых регистратором, в зависимости от объема глинистого раствора, приходящегося на

- 3 -Af 1П477

K 111477

единицу проходки, т. е. на определенный объем выбуренной породы, производится при помощи следующего устройства. При прохождении отверстия на ленте 18, соответствующего какой-либо глубине скважины, мимо головки 22 и фотореле, электромагнитная муфта 47 через редуктор 48 подключает ползунок потенциометра 49 к оси интегрирующего устройства. При этом ползунок потенциометра Т1ачинает вращаться в функции объема глинистого раствора, прощедщего через скважину. За время бурения 0,25 ,и скважины ползунок потенциометра поварачиваепся на угол, пропорциональный объему глинистого раствора, приходящемуся на этот интервал проходки. При поступлении второго импульса от фотореле, т. е. через 0,25 JH проходки, к потенциометру 49 подключается нуль-индикатор 50, и ноложение нолзунка потенциометра отрабатывается на нолзунок потенциометра 51 и связанный с ним механически ползунок потенциометра 52 делителя напряжения, включенного в измерительную диагональ газоанализатора 46.

После того, как будет зафиксирован угол поворота потенциометра 49, он отключается от нуль-индикатора 50, затем выключается электромагнитная муфта 47 и пружина 53 возвращает ползунок потенциометра 49 в нулевое положение. Электромагнитная муфта 47 снова включается, подсоединяя ползунок потенциометра 49 к оси W интегрирующего устройства, и работа устройства продолжается в порядке, изложенном выше.

Управление описанным нроцессом производится при по.мощи следующего устройства. При прохождении отверстия на ленте 18 мимо головки 22 реле 39 срабатывает и контакты 39-4 замыкают цепь электродвигателя 54 типа СД-60. Связанная с электродвигателем через редуктор 55 ось 56 делает 1 оборот за 3 сек. ПРИ начале врандения оси 56 кулачок 57 нереключает контакты 54-1, закорачивающие нуль-индикатор 50 и подключающие нуль-инднкатор к потенциометру 49. Через промежуток времени, достаточный для отрабатывания ноложения ползунка потенциометра 49, кулачок 57 снова отключает нуль-индикатор от потенциометра 49 и закорачивает его. Одновременно кулачком 58 замыкаются контакты 54-2, блокирующие 1выкл очение цепи питания электродвигателя 54 и обеспечивающие его вращение при выключенном фотореле. При дальнейщем вращении оси 56 кулачок 59 контактами размыкает на короткое время цепь электромагнитной муфты 47 и пружина 53 возвращает ползунок потенциометра в нулевое положение. После этого контакты 54-3 вновь замыкают цепь муфты 47 и нолзунок нотенциометра 49 снова подсоединяется к оси 10 интегрирующего устройства. При окончании оборота оси 56 кулачок 58 контактами 54-2 разрывает цень пита1гия элект юдв игателя 54 и электродвигатель останавливается до получения следующего сигнала от фотореле. Для обеспечения выключения электродвигателя после одного оборота оси с кулачками в случае, если лента /6 движется настолько медленно, что после полного оборота оси 56 (3 сек.) отверстие на ленте еще будет находиться под головкой фотореле, при срабатывании реле 39 одновременно с замыканием цепи электродвигателя 54 контактами 39-3 включается реле замедленного действия 60, нормально замкнутые контакты 60-1 которого включеиы последовательпо в цепь питания электродвигателя 54.

Время замедления реле 60 выбрано с таким расчетом, чтобы электродвигатель при своем вращении успел заблокировать себя во включенном состоянии при помощи контактов 54-2. Очевидно, что электродвигатель 54 сможет в этом случае начать второй оборот только после того, как реле 38 сначала выключит, а потом снова включит его.

1.Автоматическая газокаротажная станция с регистрацией кривых показаний газоанализатора на диаграмл-гной ленте, перемещаемой лентопротяжным механизмом в функции скорости проходки, содержащая расходомер, интегрирующее устройство, угол поворота оси которого пропорционален объему выходящего из скважины глинистого раствора, глубиномер, газоанализатор и регистрирующее устройство, отличающаяся тем, что, с целью осуществления записи кривой показаний газоанализатора в функции истинных глубин, в самопищущем аппарате станции применен запоминающий механизм, содержащ,ий ленту, перемещаемую от выходной оси интегрирующего устройства, отметчик, наносящий па эту ленту метки при получении сигналов от глубиномера и смещенный по ленте на расстояние, соответствующее величине отставания, датчик, срабатывающий от указанных меток и подающий на электромагнитный привод лентроиротяжного механизма регистратора электрические импульсы, приводящие в движение ленту записи газопоказаний.

2.Автоматическая газокаротажная станция по п. 1, о т л и ч а ю щ а яся тем, что, с целью уменьщения погрещности в величине отставания глинистого раствора, изменяющейся в процессе углубления скважины, в запоминающем механизме применено корректирующее устройство, состоящее из электромагнитного механизма, поворачивающего ось ролика запоминающего механизма и изменяющего длину ленты между двумя роликами указанного механизма, увеличивающего вследствие этого величину запаздывания движения лепты для записи кривой газопоказаний в соответствии с увеличением глубины скважины.

№ 111477

Предмет изобретения