Гидроциклонная установка для регулирования плотности бурового раствора Советский патент 1991 года по МПК E21B21/06 E21B47/00 

Нз скважины

К 5уро8ому насосу

Изобретение относится к буровой технике, а именно к элементам циркуляционных систем бурового раствора.

Целью изобретения является повышение точности регулирования плотности бурового раствора за счет дозированного ввода пульпы или легкой фракции.

На чертеже приведена технологическая схема гидроциклонной установки с блоками автоматического регулирования плотности.

Гидроциклонная установка содержит установленный на выходе скважины гидравлический насос 1 с электроприводом 2, выход гидравлического насоса 1 через первый запорный элемент 3 соединен с приемной емкостью 4, а через второй запорный элемент 5 подключен к входу гидроциклона 6, на входе которого установлен измеритель 7 давления. Устройство имеет бункер 8 с датчиком 9 верхнего уровня и перемешивате- лем 10. Выход гидроциклона 6 соединен с емкостью 11 для легких частиц. Выходы бункера 8 и емкости 11 через третий 12 и четвертый 13 запорные элементы соединены с входом дозирующего насоса 14, выход которого сообщен с приемной емкостью 4. Электропривод насоса 14 соединен с блоком 15 управления, первый вход которого подключен к шестому выходу исполнительного блока 16, второй вход соединен с первым выходом блока 17 сравнения. Первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы ис- полнительного блока 16 соединены соответственно с первым 3, вторымб запорными элементами, электроприводом 2, третьим 12 и четвертым 13 запорными элементами.

Вход исполнительного блока 16 соединен с выходом промежуточного блока 18, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу датчика 9 верхнего уровня и второму выходу блока 17 сравнения. Вход последнего соединено выходом датчика 19 плотности, установленного в приемной емкости 4.

Промежуточный блок 18 выполнен вви- де электромагнитного реле постоянного тока. Исполнительный блок 16 содержит электромагнитные пускатели с промежуточными реле. Запорные элементы 3, 5, 12 и 13 имеют датчики положения и путевые выключатели в комплекте с дистанционным указателем положения запорного элемента {не показаны).

Установка работает следующим образом.

С датчика 1S плотности сигнал об измеряемой величине плотности бурового раствора подается на вход блока 17 сравнения, где отражается на одном из цифровых вольтметров (не показаны) и сравнивается с заданной плотностью, которая отражается на втором цифровом вольтметре. Если, например, заданное значение плотности бурового

раствора в приемной емкости 4 равно 1,33 г/см3, которую необходимо поддерживать в диапазоне ± 0,01 г/см3, то потенциометрами (не показаны) устанавливают по второму цифровому вольтметру для нижне0 го предела значение 1,32 г/см , а для верхнего предела 1,34 г/см3 и запускается установка. При этом исполнительный блок 16 дает команду на включение электропривода 2 гидравлического насоса 1. В случае

5 когда значение текущей плотности находится в заданном диапазоне установок, то второй 5, третий 12 и четвертый 13 запорные элементы закрываются, а первый запорный элемент открывается. Происходит

0 байпасирование бурового раствора из выхода скважины в приемную емкость 4 на входе в скважину.

В случае, если значение текущей плотности изменяется и превышает значение

5 верхнего предела, то первый 3 и третий 12 запорные элементы закрываются, а второй 5 и четвертый 13 запорные элементы открываются и начинает работать дозирующий nacoq 14 с производительностью согласно

0 пропорционально-интегрально-дифференциальному (ПИД) закону, происходит облегчение бурового раствора в приемной емкости 4, одновременно происходит накопление тяжелой фракции в бункере 8.

5 В случае, если значение текущей плотности изменяется и становится меньше нижнего предела, то первый 3 и четвертый 13 запорные элементы закрываются, а второй 5 и третий 12 запорные элементы,

0 открываются и начинает работать дозирующий насос 14 с производительностью согласно ПИД закону, происходит утяжеление бурового раствора в приемной емкости 4, Одновременно происходит накопление лег5 кой фракции в емкости 11.

Независимо в каком состоянии находится система, исполнительный блок 16 следит за сигналом датчика 9 уровня в бункере 8 (емкости с тяжелыми частица0 ми). При достижении верхнего заданного уровня исполнительный блок 16 отключает гидравлический насос 1, а когда уровень тяжелых частиц понижается до нижнего уровня гидравлический насос 1 автоматиче5 ски включается.

Гидроциклонная установка позволяет эффективно поддерживать заданную плотность всего объема циркулирующего бурового раствора с наименьшей статической шибкой, с предварением, что приводит к

качественной промывке скважины, т.е. выносу выбуренной породы из ствола скважины, а также своевременно обнаруживать начавшиеся нефтегазопроявления по падению плотности бурового раствора и автома- тически производить стабилизацию плотности путем подачи пульпы. г,. Формула изобретения Гидроциклонная установка для регулирования плотности бурового раствора, со- держащая комплект гидроциклонов, установленных над бункером с механическим перемешивателем и датчиком верхнего уровня, гидравлический насос с электроприводом, установленный на входе гидроциклонов измеритель давления, датчик плотности бурового раствора, четыре запорных элемента, приемную емкость со сливной линией, блок сравнения, промежуточный и исполнительные блоки, причем вы- ход гидравлического насоса соединен через первый запорный элемент и сливную линию с приемной емкостью, а через второй запорный элемент подключен к входу гидроциклонов, датчик плотности бурового раствора соединен с входом блока сравнения, второй

выход которого подключен к второму входу промежуточного блока, первый вход которого соединен с датчиком верхнего уровня, выход подключен к входу исполнительного блока, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соответственно соединены с управляющими входами первого, второго запорного элементов, электроприводом гидравлического насоса, управляющими входами третьего и четвертого запорных элементов, отличающаяся, тем, что, с целью повышения точности регулирования плотности бурового раствора за счет дозированного ввода легкой фракции, она снабжена емкостью для легких фракций раствора и дозирующим насосом с блоком управления, причем вход дозирующего насоса соединен через третий и четвертый за- порные элементы соответственно с буккером и емкостью для легких фракций, выход подключен к входу приемной емкости, управляющий вход соединен с выходом блока управления, первый вход которого подключен к шестому выходу исполнительного элемента, второй вход соединен с первым выходом блока сравнения.

Изобретение относится к буровой технике. Цель изобретения - повышение точности регулирования плотности бурового раствора. Установка содержит насос 1 с приводом 2. запорные элементы 3, 5, 12 и 13, измеритель 7 давления, гидроциклоны 6, бункер 8 с датчиком 9 верхнего уровня и перемешивателем 10, датчик 19 плотности, 3 блок 17 сравнения и исполнительный 16 и промежуточный 18 блоки. Для достижения цели установка имеет приемную емкость 4 и дозирующий насос 14 с блоком 15 управления. Сигнал текущей плотности раствора поступает на блок 17 сравнения с уставкой. При значении сигнала в заданном диапазоне уставки закрываются элементы 5, 12 и 13 и открывается элемент 3. Осуществляется байпасирование раствора с выхода скважины в емкость 4. В случае превышения уставки закрываются элементы 3 и 12 и открываются элементы 5 и 13. Насос 14 подает в емкость 4 легкие фракции. Раствор облегчается. В случае снижения плотности закрываются элементы 3 и 13 и открываются элементы 5 и 12. В емкость 4 поступает пульпа. Раствор утяжеляется. Применение установки позволяет осуществить качественную промывку скважины, своевременно обнаружить нефтегазопроявление по падению плотности и автоматически произвести стабилизацию плотности путем подачи пульпы. 1 ил.