Гидроциклонная установка для регулирования плотности бурового раствора Советский патент 1989 года по МПК E21B21/06 E21B44/00 

14

Изобретение относится к буровой технике, а именно к элементам циркуляционной системы буровой скважины.

Цепью изобретения является обеспечение автоматического регулирования плотности бурового раствора за счет регенерации тяжелой фракции и ввода ее в буровой раствор.

На чертеже приведена схема гидроциклонной установки.

Гидроциклонная установка содержит гидравлический насос 1, комплект 2 гидроциклонов, механический перемеши- ватель 3 и гидроэжектор 4. На входе в комплект 2 гидроциклонов на нагнетательной линии 5 установлен измеритель 6 давления. Перед измерителем 6 давления в нагнетательную линию 5 встроен четвертый запорный элемент 7. К нагнетательной линии 5 присоединены первая отводная линия 8 с первым запорным элементом 9 и вторая отводная линия 10, в которую последовательно вмонтированы второй запорный элемент 11 и гидроэжектор 4. Обе отводные линии 8 и 10 сообщены с приемной емкостью 12.

Датчик 13 предельного уровня жидкости помещен в емкость 14, сообщенную с гидроэжектором 4 через третий запорный элемент 15. Датчик 16 плотности бурового раствора установлен на выходе из скважины (не показана), его выход подключен к входу блока 17 уставки, выход которого связан с первым входом промежуточного блока 18, вторым входом подсоединенного к выходу датчика t3 предельного уровня жидкости, Выход промежуточного блока 18 связан с входом исполнительного блока 19. К последнему подключены выходы датчиков положения (не показаны) , которыми снабжены запорные элементы 7,9,11 и 15, а также гидравлический насос 1.

К приемной емкости 12 подсоединена сливная линия 20, связанная с выходом комплекта 2 гидроциклонов.

Гидравлический насос 1 подключен к промежуточной емкости 21.

Промежуточный блок 18 выполнен в виде электромагнитного реле постоянного тока.

Исполнительный блок 19 содержит электромагнитные пускатели с промежуточными реле. I

Запорные элементы 7,11,15 и 9 снабжены датчиками положения и путевыми

61042

выключателями в комплекте с дистанционным указателем положения запорного элемента (не показан).

Установка работает следующим образом, i

С датчика 16 плотности сигнал об

измеряемой величине плотности бурового раствора подается на блок 17 ус-

0 тавки, где отражается на одном из цифровых вольтметров и сравнивается с заданной плотностью, которая отражается на втором цифровом вольтметре (не показаны). Это делается сле15 дующим образом. Например, текущее значение плотности бурового раствора, выходящего из скважины, составляет 1,33 г/см3. Это значение необходимо поддерживать в диапазоне + 0,01 г/

0 /см3. Тогда потенциометром (не показан) устанавливают на втором вольтметре для нижнего предела 1,32 г/см3, а для верхнего предела - 1,34 г/см3.

25 Если текущий сигнал о значении

плотности бурового раствора ниже значения нижнего предела установленной плотности, исполнительный блок 19 дает, команду на срабатывание (открытие)

0 второго и третьего запорных элементов 11 и 15, после чего включаемся гидравлический насос 1, при этом четвертый и первый запорные элементы 7 и 9 закрыты. В этом случае буровой

35 раствор прокачивается насосом 1 по второй отводной линии 10 через запорный элемент 11 и гидроэжектор 4 и поступает в приемную емкость 12. В это время за счет разрежения в гидро40 эжекторе 4 пульпа (сверхтяжелый буровой раствор) из емкости 14 через запорный элемент 15 поступает в камеру гидроэжектора 4 и выносится буровым раствором в приемную емкость 12,

45 откуда буровым насосом (не показан) уже утяжеленный раствор поступает в циркуляционную систему буровой установки. Таким образом, утяжеление бурового раствора происходит до тех

50 пор, пока текущее значение плотности не стане/г выше заданного нижнего предела, т.е. 1,32 г/см3, после чего выключается гидравлический насос 1 и только после этого закрываются запор

ные элементы 11 и 15. В таком исходном положении устройство находится до тех пор, пока текущее значение плотности вновь не выйдет из заданного предела.

Если плотность бурового раствора увеличится и достигнет верхнего преела уставки ее значения, т.е. 1,34 г/см3, исполнительный блок 19 с дает команду на открытие запорного элемента 7 и пуск гидравлического насоса 1. Запорные элементы 11 и 15 в этом случае закрыты. Буровой раствор из промежуточной емкости 21 по JQ нагнетательной линии 5 через запорный элемент 7 поступает на вход комплекта 2 гидроциклонов. В комплекте 2 гидроциклонов буровой раствор раздеяется на тяжелую фракцию (пульпу,), которая по стенкам гидроциклонов слиается в емкость 14, а облегченный буровой раствор по сливной линии 20 поступает в приемную емкость 12, откуда буровыи насосами (не показаны) разносится Q о всей циркуляционной системе. Проесс понижения плотности происходит о тех пор, пока текущее значение ее не станет меньше верхнего предела заанной величины, т.е. 1,34 г/см3, по- ,- еле чего вновь выключается гидравлический насос 1 и закрывается запорный элемент 7, а установка приходит в исходное положение.

При необходимости регулирования подачи пульпы из емкости 14 часть бурового раствора перепускается по отводной линии 8 через запорный элемент 9, причем степень открытия (закрытия) запорного элемента 9 необходимо регулировать включением его 35 электропривода, ориентируясь на пока- зания дискретного указателя положения (ДУЛ) запорного органа 9, шкала которого может быть отградуирована в М3/Ч.

Таким образом, перепуская часть 40 бурового раствора, изменяют скорость стечения струи из сопла гидроэжектора 4. Это приводит к изменению вакуума в камере гидроэжектора 4, в результате чего изменяется произво- 45 дительность подачи пульпы, т.е. количество высасываемой пульпы из емкости 14 при процессе утяжеления бурового раствора.

При облегчении бурового раствора 50 за счет изменения его количества при подаче его в гидроциклон изменяется и процесс гидроциклонирования, т.е. соотношение по плотности между облегченным буровым раствором и пуль- 55 пой.

Датчик 13 предельного уровня жидкости, установленный в емкости 14,

подает сигнал, еслч емкость 1 тлпол- нится до верхнего предепьного уровня Сигнал от датчика 13 уровня поступает на промежуточный блок 18, реле которого срабатывает, и сигнал с блока 17 уставки не поступает. В результате выключается насос 1, срабатывает на закрытие запорный элемент 7 и облегчение бурового раствора прекращается. При утяжелении раствора, когда пульпа из емкости 14 подается в циркуляционную систему, уровень в ней достигает нижнего предельного значения. При этом сигнал датчика 13 предельного уровня поступает на промежуточный блок 18, который дает команду в исполнительный блок 19 на вы- ключение гидравлического насоса 1 и закрытие запорных элементов 11 и 13. Это свидетельствует о том, что емкость 14 пуста.

Предлагаемая гидроциклонная установка позволяет равномерно поддерживать плотность всего объема циркулирующего бурового раствора, что приводит к качественной промывке скважины, т.е. выносу выбуренной породы из ствола скважины, а также своевременно обнаруживать начавшееся кефтегазо- проявление по падению плотности бурового раствора и автоматически производить стабилизацию плотности путем подачи пульпы, предотвращая начавшееся осложнение, которое связано с работами по восстановлению плотности.

Формула изобретения

Гидроциклонная установка для регулирования плотности бурового раствора, содержащая комплект гидроциклонов, установленных над емкостью с механическим перемешивателем и соединенных нагнетательной линией с гидравлическим насосом, установленный на выходе нагнетательной линии измеритель давления, сливную линию, соединенную с приемной емкостью, дополнительную емкость, связанную с входом гидравлического насоса, о т л и- чающаяся тем, что, с целью обеспечения автоматического регулирования плотности бурового раствора за счет регенерации тяжелой фракции и ввода ее в буровой раствор, она снабжена установленным ;з емкости датчиком плотности бурового раствора,

датчиком предельного уровня Жидкости, блоком уставки, промежуточным и исполнительным блоками, первой отводной линией с первым запорным элементом, второй отводной лицией с вторым запорным элементом, гидроэжектором, третьим и четвертым запорными элементами, причем гидроэжектор включен во вторую отводную линию и соединен с емкостью через третий запорный элемент, а первая и вторая отводные линии встроё ны в нагнетательную линию и соединены с приемной емкостью, четвертый запорный элемент установлен в нагнетательной линии на входе ком

плекта гидроциклонов, при этом датчик плотности бурового раствора установлен на выходе раствора из скважины и подключен к входу блока уставки, выход которого соединен с первым входом промежуточного блока, второй вход которого подключен к выходу датчика предельного уровня жидкости, выход соединен с входом исполнительного блока, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены соответственно к входам управления первого, второго,третьего, четвертого запорных элементов и гидравлического насоса.

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для циркуляционной системы буровой скважины. Цель изобретения - обеспечение автоматического процесса регулирования плотности бурового раствора (ПБР) за счет регенерации тяжелой фракции и ввода ее в буровой раствор (БР). Для этого установка содержит две отводные линии 8 и 10 с соответствующими запорными элементами 9 и 11, гидроэжектор 4, комплект 2 гидроциклонов, на входе в который установлен запорный элемент 7, сливную линию 21, сообщенную с приемной емкостью 12, блок 17 уставки, исполнительный блок 19, датчик 16 плотности, насос 1, емкость 14. Гидроэжектор 4 встроен в отводную линию 10 и связан с емкостью 14 запорным элементом 15. Значение ПБР с датчика 16 плотности подается в блок 17 уставки. Если ПБР ниже значения уставки, то исполнительный блок 19 дает команду на открытие запорных элементов 11 и 15 и включение насоса 1 БР прокачивается по отводной линии 10 через гидроэжектор 4, который всасывает пульпу из емкости 14. Пульпа выносится БР в приемную емкость 12, откуда утяжеленный БР поступает в циркуляционную систему. При превышении ПБР верхнего значения уставки открывается запорный элемент 7. Запорные элементы 11 и 15 закрыты. БР поступает на вход комплекта 2 гидроциклонов. Пульпа сливается в емкость 14, а облегченный БР поступает по сливной линии 21 в приемную емкость 12. Регулирование подачи пульпы осуществляется степенью открытия запорного элемента 9. 1 ил.