Способ определения газосодержания бурового раствора и устройство для его осуществления Советский патент 1977 года по МПК G01N29/02 

1

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к способам измерения количества газа В растворе, используемом при бурении.

Для измерения газосодержания s потоке бурового раствора известен способ непрерывной непринудительной дегазации путем измерения .извлеченного количества газа и последующего вычисления его полного объема, .находящегося при данных условиях в растворе

1.

Однако точность такюго способа невысока, а устройство, требующееся для его реализации, достаточно сложно.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ ойределеиия газосодержаиия бурового раствора лутем возбуждения в нем колебаний 2. .

С помощью генератора и излучателя в данном способе возбуждают пучок ультразвуко1ВЫХ колебаний, улавливают с помощью .приемника колебания, прошедшие через поперечное сечение потока, отфильтровывают колебания с несущей частотой и о содержании газовых включений .судят с помощью измерительного прибора по изменению параметров .модулирующих колебаний.

Указанный способ не обеспечивает достаточную точность определения объемного содержания газа в буровом растворе, поскольку, во-первых, измеряются параметры потока газовых включений, пересекающих пучок колебаний, а, во-втбрых, большие помехи оказывают твердые частицы, находящиеся в буровом растворе.

С целью повышения точности измерений за счет повыщения .помехозащищенности мощность, .затрачиваемую на возбуждение колебаннй фиксированного объема бурового рас0твора на частоте звукового диапазона, уменьшают от наибольшего значения до значения в момент срыва колебаний и по ее величине в этот момент судят о газосодержаиии бурового раствора.

Осуществле.ние предлагаемого способа об5уславливается применением устройства, показанного на чертеже и включающего возбудитель .колебаний ,1, резонатор 2, приемник колебаний 3, усилитель 4, генератор 5 и измерительный .прибор 6. Устройство снабжено

0 управляемым ограничителем 7, включенным между усилителем и возбудителем, и порОГОвым элементом 8, включенным между ограничителем и генератором, к выходу которого подключен управляющий вход ограничителя

5 и измерительный прибор 6.

Предлагаемый способ поя1сняется работой устройства.

Рабочую среду пропускают через внутреннюю полость резонатора 2, который приво0

дится в колебание возбудителем 1. В началь(ный момент генератором подается максимальный сигнал (на управляющий вход ограничителя 7 и тем .самым полностью открывают его. Это приводит к «амовозбу-ждению электромеханического pesonaroipa 2 на собственной частоте за счет сигнала положительной обратной связи, включающей приемник колебаний 3, усилитель 4, управляемый ограничитель 7 и возбудитель колебаний 1. Затем посредством генератора б плавно уменьшают сигнал, а ограничителем 7 уменьшают мощность, передаваемую от усилителя 4 к возбудителю 1. В тот момевт, когда мощность сигнала возбуждения оказывается недостаточной для во1сполнения .потерь анергии в резонаторе, происходит срыв его колебаний. Момент срыва остределяется пороговым элементом 8, который вновь запускает генератор колебаний. О газосодержании бурового раотвора судят либо по усредненному значению амплитуды колебаний генератора, либо по частоте его колебаний, .измеряемой измерительным прибором .6.

Точность и помехозащище.нность способа, основанного на возбуждении акустических колебаний в буровом растворе, обеспечивается лишь в ТОМ случае, если поглощение энергии пузырьками газа будет намного .превышать -потери в жидкости и твердых включеВИЯХ. Это условие выполнимо лишь в том; случае, когда резонатор будет колебаться с резонансной частотой газо1вых пузырьков, иаходящихся в определенно.м 01бъеме бурового раствора. Поскольку с изменением статического .напряжения сдвига и плотности жидкости изменяется в некоторых дределах -размер газовых пузырьков и соответственно их резонансная частота, то введение модуляции колебаний резонатора с помощью дополнительного замкнутого контура, включающего пороговый элемент, генератор и ограничитель, спо1СОбст1вует расширению полосы пропускания частот разонатора и четкому фиксированию уровня мощности, поглощаемой газовыми пузырьками.

Для получения линейной характеристики Прибора предпочтителен пилообразный вид колебаний генератора.

При осуществлении данного способа появляется возможность с достаточно высокой точностью измерять непосредственно в потоке газосодержание бурового раствора. Своевременное обнаружение начайщегоюя газопроявления позволяет вовремя принять меры по ликвидации осложнения и предЪтвращения аварии.

Формула изобретения

1. Способ определения газосодержания бурового раствора путем возбуждения колебаний в нем, отличающийся тем, что, с

целью повышения точности измерений за счет повышения помехозащищенности, мощность, затрачиваемую на возбуждение колебаний |фиксир01ванного объема бурового раст1вора на частоте звукового диапазона, уменьшают

IOT наибольшего значения до значения в момент срыва колебаний и по ее величине в этот момент судят о газосодержании бурового раствора. 2. Устройство для осуществления способа

определения газосодержания бурового ipacтвора по п. 1, содержащее возбудитель колебаний, резонатор, приемник колебаний, усилитель, генератор и измерительный прибор, отличающееся тем, что оно снабжено

управляемым ограничителем, включенным между усилителем и возбудителем, и пороговым элементом, включенным между ограничителем и генератором, к выходу к оторото подключен управляющий вход ограничителя

и измерительный прибор.

Источники информации, П(ринятые во внимание |При экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №262802, кл. Е 21В 47/00, 1967.

2. Авторское авидетельство СССР №233273, кл. G ОШ 29/02,,1967.