Измеритель плотности бурового раствора Советский патент 1987 года по МПК G01N9/28 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин для измерения плотности выходящего и нагнетаемого в скважину бурового раствора.

Целью изобретения является повышение надежности работы путем осуществления периодической продувки пьезометрических труб сжатым воздухом, расширение функциональных возможностей путем измерения плотности бурового раствора в двух точках,предотвращение бросков показаний в процессе продувки.

На фиг. 1 представлена структурная схема одноканального измерителя плотности; на фиг. 2 - структурная схема двухканального измерителя плотности.

Одноканальньш измеритель плотности содержит блок 1 подготовки воздуха, регуляторы 2 расхода воздуха, двухканальньй эяектропневмопереклю- чатель 3, преобразователь 4 плотности, таймер 5, пневмоемкости 6, диф- манометр 7 с электрическим унифицированным выходом и показывающий прибор 8, а двухканальньй измеритель содержит дополнительно второй элек- тропневмопереключатель 3, второй преобразователь 4 плотности и переключатель 9 режима работы.

Измеритель плотности работает следующим образом.

Сжатый воздух из буровой пневмо- системы через блок 1 подготовки воздуха, в котором производится очистка воздуха от влаги и механических примесей, а также понижается давление до уровня 0,14 МПа,поступает в нормально включенные каналы двухканального электропневмопереключателя 3. Через данные каналы и соединительные трубопроводы сжатьш воздух высокого давления поступает в соответствующие барботажныетрубки преобразователя 4 плотности, за счет чего осуществляется продувка трубок преобразователя.

Режим измерения плотности осуществляется путем переключения электропневмопереключателя 3 выходным электрическим сигналом таймера 5. При этом барботажныетрубки преобразователя 4 плотности подключаются к выходам регуляторов- 2 расхода воздуха и входам дифманометра 7. Регуляторы

W

15

32071Г2

расхода воздуха стабилизируют и уравнивают расход воздуха в барботажных трубках на уровне 0,04-0,05 м/ч, что в свою очередь позволяет уравнять потери напора в подводящих трубопроводах. В качестве дифманометра используется измеритель разности давления типа Сапфир, в котором предусмотрена механическая зашрта от перегрузки, в связи с чем дифмано- метр не выходит из строя во время режима продувки преобразователя плотности. Период работы таймера составляет 4-6 мин, из них 10-20 с управ- . ляющий сигнал на выходе таймера отсутствует. В это время осуществляется продувка преобразователя, а остальное время занимает режим измерения плотности. Пневмоемкости 6,включенные в измерительные каналы, позволяют существенно уменьшить уровень пульсаций давления, возникающих в процессе барботажа, что в свою очередь существенно снижает погрешность измерения. Унифицированный выходной сигнал с выхода преобразователя 4 подается на выход и может быть использован без дополнительных преобразований в системах сбора информации, а также на вход цифрового измерительного прибора, на индикаторах которого плотность отображается в натураль ных единицах.

20

25

30

. Для измерения плотности раствора в двух точках (фиг. 2) используются дополнительные преобразователи 4 плотности и злектропневмопереключа- тель 3. Переключение режимов осуществляется с помощью тумблера 9, причем в одном случае измеряется плотность выходящего бурового раствора, а в другом - плотность раствора в емкости, из которой раствор отбирается насосами для закачки в скважину. Схема построена таким образом, что при отсутствии электропитания осуществляется продувка обоих преобазователей, а при нормальном функ- ционировании работающий преобразователь продувается периодически в течение 10-20 с с интервалом 4-6 мин, а другой продувается постоянно. Разность плотностей выходящего и нагнетаемого растворов определяется по азности показаний цифрового индикатора. Погрешность измерения разности лотности при измерении перепада давения одним дифманометром существен

но ниже, так как основная составляющая погрешности представляет собой погрешность нелинейности дифманомет- ра, которая практически исключается при определении разности показаний.

Сохранение результатов измерения в процессе продувки достигается тем, что при отсутствии управляющего сигнала от таймера 5 в показывающем приборе 8 запоминается и индуцируется последний результат измерения.

Преобразователь плотности содержит барботажные трубки малого внутреннего диаметра мм, что позволяет в процессе продувки устранить из барботажных трубок остатки буро- Bolro раствора- за счет высокой скорости движения воздуха в них. В режиме измерения плотности частота отделения пузырьков воздуха достаточно высока и составляет 10-20 Гц, в связи с чем пульсации давления, вызванные барботированием воздуха, достаточно эффективно компенсируются пнев моемкостями небольших объемов 1,5- 2 л.

Регулировка базового расстояния между барботалшыйи трубками осуществляется регулируемыми фиксаторами, что позволяет использовать дифмано- метр.

С помощью крепежного хомута и несущей трубы осуществляется установка преобразователя на требуемую глубину погружения. Защитньй короб предот- ;вращает возможность механической поломки пьезометрических труб, а также устраняет влияние движущегося потока на показания измерителя плотности.

Таким образом, предлагаемый измеритель плотности имеет электрический выход, что позволяет использовать его в системах сбора и обработки информации. Введение продувки пьезометрических трубок позволяет существенно повысить надежность работы пре образователя, сократив до минимума объем работ по обслуживанию преобразователя плотности, связанный с промывкой и чисткой преобразователя. Кроме того, измеритель позволяет определить плотность раствора в двух точках, например на выходе из скважины и в приемной емкости, а по их показаниям - разность значений плотности, причем абсолютная погрешность измерения разности меньше, чем при измерении двумя известными приборами

-. .

10

f5

20

25

30

35

40

45

50

55

114

Формула изобретения

1.Измеритель плотности бурового раствора, содержащий блок подготовки воздуха, выход которого через два регулятора расхода воздуха подключен к плюсовой и минусовой камерам диф- манометра и к соответствующим входам преобразователя плотности, выполненного в виде двух пьезометрических трубок, погруженных в буровой раствор на разную глубину, а выход диф- манометра соединен с входом показывающего прибора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы путем осуществления периодической продувки пьезометрических труб сжатым воздухом, в него дополнительно введены двухканальный электропневмопереклю- чатель, таймер и две пневмоемкости, причем пьезометрические трубки преобразователя плотности через нормально включенные каналы двухканального электропневмопереключателя подключены к выходу блока подготовки воздуха, а через включаемые каналы соединены с выходами соответствующих регуляторов расхода воздуха и пневмо- емкостями, выход таймера соединен с электрическим управляющим входом двухканального электропневмопереключателя, при этом дифманометр выполнен с электрическим унифицированным выходом, а Пьезометрические трубки преобразователя плотности установлены с возможностью относительного перемещения.

2.Измеритель по п.1, отличающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения плотности бурового раствора в двух точках, в измеритель дополнительно введены второй двухканальный электропневмопереключатель, второй преобразователь плотности и переключатель режима работы, причем пьезометрические трубки второго преобразователя плотности через нормально включенные каналы второго двухканального электропневмопереключателя подключены к выходу блока подготовки воздуха, а через включаемые каналы, соединены с выходами соответствующих регуляторов расхода воздуха, а выход таймера соединен с электрическими входами первого и второго электро- пневмопереключателей через переключатель режима работы.

ю щ и и с я тем, что, с целью предотвращения бросков показаний в проФиз.г

Редактор Н. Слободяник

Составитель В. Алексеев

Техред Н.Глущенко Корректор А.Ильин

Заказ 2653/47

Тираж 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

чен к второму входу показЬшающего прибора.

Фаг.Г

Подписное

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин для измерения плотности выходящего и нагнетаемого в скважину бурового раствора. Целью изобретения является повышение надежности работы путем осуществления периодической продувки пьезометрических труб сжатым воздухом, расширение функциональных возможностей путем измерения плотности бурового раствора в двух точках, предотвращение бросков показаний в процессе продувки. Измеритель плотности бурового раствора содержит блок подготовки воздуха, выход которого через два регулятора расхода воздуха подключен к плюсовой и минусовой камерам дифманометра и к соответствующим входам преобразователя плотности, выполненного, в виде двух пьезометрических трубок, установленных с возможностью относительного перемещения в буровом растворе. Пьезометрические трубки через нормально включенные каналы двухканаль- ного электропневмопереключателя подключены к выходу блока подготовки воздуха, а через включаемые каналы соединены с выходами соответствующих регуляторов расхода воздуха и пневмо- емкостями. Выход таймера соединен с электрическим управляющим входом двухканального электропневмопереключателя, гтри этом дифманометр выполнен с электрическим унифицированным выходом. Пьезометрические трубки второго преобразователя плотности через нормально включенные каналы второго двухканального электропневмопереключателя подключены к выходу блока подготовки воздуха, а через включаемые каналы соединены с выходами соответствующих регуляторов расхода воздуха, выход таймера соединен с электрическими входами первого и второго элек- тр опневмопереключателя через переключатель режима работы и подключен к второму входу показывающего прибора. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. I (Л