Устройство для контроля структурно-механических свойств бурового раствора Советский патент 1983 года по МПК E21B21/06 

f

со

о

4

СО

а 1 Изобретение относится к системам приготовпения и { генерации буровых растворов, в частности к устройствам дпя контропя структурно-механических свойств бурового раствора. Изобретение может быть использовано в нефтяной и газовой промышшэнности при приготовпении бурового раствор и дгш восстановления его первоначальных свойств. Известно устройство дпя контропя структуршэ-мехашгческих свойств буровог раствора, включающее бпок измерения статического напряжения сдвига с чувств тепьным эпементом 1 }. Недостатком указанных устройств я&пяется недостаточная точность контроля} измерение параметров вручную отнимает много времени и носит нерегулярный характер, в связи с чем резко снижается точность измерений. Это, в свою очередь, не позволяет производить непрерыв ный контропь за состоянием бурового рао твора в процессе приготовления и циркуляции в скважине, что является важным условием успешной проводки скважины. Цепь изобретения - повышение точноо ти и обеспечения непрерывного коктропя Цепь достигается тем, что устройство снабжено вискозиметром с лопастным чувствительным эпементом, источшком постоянного тока с перек початепем полярности, электродом и деши«1 тором, при этом выходы вискозиметра и б пока измерения статического напряжения сдви га подкшочены к дешис ратору, а выходы перекпючатепя полярности соответственно соединены с эпектродом, дешиф1: тором а с чувствительными эпемвнтами вискозиметра и блока измерения статического напряжения сдвига. На чертеже предст&влены принципиаль ная схема конструкции устройства для контроля структурно-механических свойс бурового раствора. Устройство содержит вискозиметр 1, шдеющий чувствительный элемент 2, представляющий собой лопасть 3 на валу 4, соедннЕННом с электродвигателем 5. Для ощэеделения вязкости бурового раствора попасть 3 помещают в раствор и вращают с помощью электродвигателя 5 и вала 4. При изменении вязкости раствора, например, в сторону увеличени увеличивается пропорционально сопротивлениэ движения лотсти 3, затормаживается вал 4, что приводит к изменению тока электродвигателя 5, связанного с 762 преобразоватепем 6. Таким образом, изменение тока электродвигателя 5 пропорционально изменению вязкости бурового раствора. Дпя опредепенин статического напряжения сдвига используется блок 7 измерения статического напряжения, который содержит чувствительный элемент 8, выполненный в виде ребристого цилиндра 9, помещаемого в с раствором, который гфиводится в движение электродвигателем 1О. Цилиндр 9 соединяется со шкалой с пс 1ощью стальной проволочной нити 11. По углу закруч вания нити 11 попучают сигналы, которые преобразуются преобразуются преобразователем 12 в электрические сигналы (например, по току), про порциона гаьные статическому напряжению сдвига. Кроме того, имеется источник 13 постоянного тока и электрод 14, приспособленный для погружения в буровой раствор. Имеется также дешифратор 15 для сравнения показаний приборов 1 и 7. Чувствительные элементы 2 и 8, а также электрод 14 соединены с источником достоянного тока 13 через 1юреключатепь полярности 16. Дешифратор 15 представляет собой логическую схему, вкл1очающую делитель 17, гфедназначешалй аля деления сигналов, тсютупающих от чувствительных элементов 2 и 8 игш о преобразователей 6 и 12. Делитель 17 имеет два входа, на кок(рые подключаются выходы преобразователей 6 и 12, а выход делителя 17 ск единен с переключателем 18 каналов. Переключатель 18 соединен также с переклю ттелем. 1 б. Пе1юкгаочатель 16 представляет собой обычшлй переключатель, обеспечивающий соедкнение полюсов всточника тока 13с епектродом 14 в чувствительнь1ми элементами 2 и 8 таким образом, чгойа при подаче ююпож тельного потедашаиа на электрод 14 чувствительные элшу|енты вмели отрицательный потешшап и наоборот. Практически это соединение вьшолнено так, чго велы 4 и 11 чувствительных элементов 2 и 8 через переключатель 16 соединены с одним полюсом источника тока 13, а электрод 14 соединен с другим полюсом всточника тока 13. Переключатель : 18 имеет два выхода, один ЕЙ которых соединен с запоминающим устройством 19, а другой с запоминающим устройством 20. Распределение сигналов в запоминающие устройства 19 в 20 происходит по сигналу, идущему от переключателя 16 к переключателю IS. Выходы запоминающих устройств 19 и 2О соединены с сумматором 21, обеспечивающим сложение сигнапов и выдачу результата, на регистрирующий прибор 22, -который может представлять собой любой тип прибора, обеспечивающего вывод данных. Этот прибор 22 выдает конечный результат, представляющий собой отнощение статического напряжения сдвига к вязкости бурового раствора, которое представляет собой показатель коагуляции. Устройство работает следующим о&разом. Для измерения вязкости раствора включают двигатепь 5, который приводит во вращение лопасть 3, испь тьшак щую сх про ивпение, пропорционапьное вязкости раствора. Пропорцио1апьно сопротивлению вращения лохтсти 3 растет ток в цепи эпектродвигатепя 5, Сигша тока поступает на делитель 17. Свргнап от чувствительного элемента 2 может быть любого характера (например, напряжения или крутящего момента), который преобразуется преобразователе, 6 в эпектрический сигнал, который также по- дается на делитель 17. Одновременно для взмерешш статического нащэяжения сдвига включают двигатепь 10, который приводит во вращ&.кие чувствительный элемент 8. Чувстввтепьвый эпеменг 8 представляет собой стакан, вапотшеввый буровым раствором, в котооый помешается ребристый ципвнщ ЭЛвигатепь 10 вращает стакан с раствором а благодаря треншо {иствор начинает вращать онпиндр 9, к которому присоединена стальная проволочная нить 11. Статическое шпряженве сдвига фиксируется по углу закручивания нити 11, и сигнал крутящего мсялента преобразуется в прео раэовагегю 12 в эпшстрический сигнал, про1ю{мшонапь шй статическому на1фяж;ению сдвига, и поступает на второй вход двлитегея 17. При этом от источника ток 13 на чувствительные элементы 2 и 11 подается, например, положительный потен циал, а на электрод 14 - отрицательный При этом у положительных электродов, которыми в списываемом примере являют ся чувствительные элементы 2 и 8, происходит скошюние мелкодисперсных отрицательно заряженных глинистых частиа наличием которых в растворе опредепя- ются все основные показатели его про мышленвой ценности, в том чисгте вяэ- кость в статическое напряжение сфвга. Увеличение концентрации твердой фазы у положительных электродов, т.е. у лопасти 3 и цилиндра 9, приводит к увепи48нию сопротивления их вращению, а значит, к росту тока в цепи эпектродвигателя 5 и пропорциональномуувеличению сигнала, например, по току на преобразователе 12. Таким образом, на делитель 17 поступают сигналы: от преобразователя б пропорционагшкый максимальной величине вязкости раствора, а от преобразователя 12- пропорциональный максимальной величине статического напряжения сдвига. На депитепё 17 величина сигнала, пропорциональная статическому напряжению сдвига, делится ва величину сигнала, пропорциональную вязкости раствора, а попученвая вептина первого отношения сигналов поступает на запоминающее устройство 19 через переключатель каналов 18. После этого осуществляют невключение попярности от источника пэстоянного тока 13на чувствительные элементы 2 и 8 и электрод 14 с помощью переключателя полярности 16 (что можно осуществить вручную или автоматически). На чувствительные элементы 2 и 6 поступает отрицательный потенциал, т.е..они будут подключены к отрицательному-полюсу иоточника постоянного тока 13, а электрод 14будет подключен к положительному полюсу источника постоянного тока 13. Однощюменно с перекюоченнем полярнооти на чувствительных эпементах 2 и 8 и эгюктроде 14 переключатель пэпярноо- ТВ 16 выдает команлкыК сигнал на переключатель каналов 18с цепью соединения выхода делитепя 17 с входом запоминающего устройства 2,0. При перекшочении попярностн отрицательно заряженные частшщ сгруппируются в зоне электрода частично отложатся на нем, а зону чув- ствительных элементов 2 и 8, подключЬоных к отршштельнсялу полюсу источника постоянного тока 13, отрицательно заряженные глинистые частицы освободят. Это приведет к некотор 4у снижению вязкости и статического напряжения сдвига бурового раствора в зонах чувствитепьных элементов 2 и 8, что, в свою очередь, приведет к некоторому уменьшению величины сигналов, поступающих на дешифратор 15 от преобразователей 6 в 12. Отшвы, пропоргаюнапьные вязкостЬ в статическому напряжению сдвига, тюсту шют на вход делителя 17. На депитепа 17 величина сигнала, пропорционатпэная статическому напряжению сдвига, оепвтся 59 на величину сигнапа, пропорциональную вязкость раствора, а попученное второе отношение через перехпючатепь каналов 18 поступит теперь на запоминающее устройство 2О, В тот момент, когда второе отношение поступит на запоминающее устройст|во 20, первое отношение с запомина.ющего устройства 19 и второе отношение с запоминающего устройства 20 поступают одновременно на сукплатор 21, где поступившие отношения суммируются и делятся пюпопам, т.е. получают среднее арифметическое значение первого и второго отношений сигналов, пропорциональных статическому напряжению сдвига и вязкости. Среднее арифметичес кое значение можно получить не только пополам суммируемых отношений в сум6маторе 21, а путем соответствующей градуировки регистратора 22. Показатель коагуляции характеризуетсостояние и стабильность бурового раствора и является одним из важдайших параметров бурового раствора, кото{йлй в настоящее время измеряют только в лабораторных условиях с применением большого количества лабораторных приборов. Внедрение изобретения позволит повысить стабильность и качество буровых растворов; снизить затраты на химичеокие реагенты на 5-7%; осуществлять контроль за адсорбцвонно-химической активностью твердой фазы в растворе; снизить затраты на восстановление параметров и свойств раствора в процессе его циркуляции на 3-4%; автоматизировать Jiponecc измерения показателя ПК.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТРУКТУРНО ЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУРОВОЮ РАСТВОРА, включающее бпок юмерения статического напряжения сдви UVt, J. .;.;. . га с чувствитепьвым ъпеыетом, о г п вчающееся тем, что, с пвпыо повыиювия точности и обеспечения нещ)рывного контропя, оно снабжено вискоэвн метром с лопастным чувствительным впементом, источнике постоянного тока с пере кгаочатеп полярности, эпектроаом и дешифратором, при атом выходы вискозиметра и блока измерения статического напряжения сдвига подключены к дешвф ратору, а выходы переключателя оопярaocrv соответствен) соединены с электродом, дешифратором и с чувствнтеш ными элементами вшжоэиметра в бпока измерения статического вапряжеввя спавга..