Устройство для контроля дифференциального расхода в скважине Советский патент 1982 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может применяться для распознавания поглощений буровых растворов и нефтеводогазопроявлений.1

Известна система для распознавания поглощений и нефтеводогазопроявлений, включакицая отстойные емкости, буровые насосы, расходомер на входе в скважину, приемные емкости, двухпозиционный уровнемер, насое откачки и расходомер потока жидкости на насосе откачки Cl.

Однако такая система обладает низким быстродействием и большой позтэешностью измерения дифференциального расхода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для контроля диффе()енциального расхода, содерх ащее датчик расхода на входе в скважину, соединенный через схему усреднения с первым входом блока вычитания, устройство усреднения выходного расхода гидравлического типа, последовательно соединенное трубопроводом с датчиком выходного расхода, выход которого связан с вторым входом блока вычитания, и блок индикации, соединенный с выходом блока вычитания 2.

Однако известное устройство обладает недостаточной точнос гью, так как время усреднения не учитывает частотные параметры пульсаций расходу, а одновременное измерение расходов на входе и выходе скважины не учитывает задержку распространения из10менения расхода в колонне бурильных труб и в кольцевом пространстве сквлжины.

Цель изобретения - повышение точ-. ности измерения дифференциального

15 расхода.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство дополнительно введены датчики двойных ходов и числа работающих насосов,

20 блок задания времени усреднения, датчик длины колонны и задержки, причем датчики двойных ходов и числа работающих насосов подюгючены ко входам блока задания времени усредне25ния, выход которого подсоединен к управляющим входам первого и второго блоков усреднения выход nepBoroi блока усреднения подсоединен к первому входу cxeNEJ задержки, второй ;

30 вход которой связан с датчиком длины колонны, а выход с вторым входом блока вычитания. На чертеже представлена структур ная схема предлагаемого устройства. Устройство содерх ит датчик 1 рас хода на входе в скважину, соединенн через первый блок 2 усреднения и сх му 3 задержки с первым входом блока 4 вычитания, выход которого связан со входом блока 5 индикации, датчик б двойных ходов и датчик 7 числа ра ботающих насосов, соответственно со диненные с первым и вторым входом блока 8, задания времени усреднения датчик 9 выходного расхода соединен ный 5 через второй блок 10 усреднения с,вторым входом блока 5 вычита ния, датчик 11 длины колонны, связа ный с управляющим входом схемы задержки. Выход блока 8 задания времени усреднения связан с управляющи входами первого и второго блоков 2 и 10 усреднения. В основу работы системы положен принцип синхронизации времени усред нения с периодом пульсации расхода промывочной жидкости в циркуляционной системе буровой и сдвиг времени измерения выходного расхода по отношению ко времени измерения входно го расхода на время задержки передачи изменения расхода в системе колонны бурильных труб и кольцевом пространстве скважины. Как известно, полный период пуль саций расхода можно записать в виде:Т 60 с п где Т - полный период пульсаций расхода, с; с - число двойных ходов насоса в минуту; п - число работающих насосов. Для обеспечения максимального быстродействия системы Принимаем время усреднения расходов на входе и выходе скважины равным одному пер оду пульсации расхода m ; ф зср П Время задержки распространения изменения расхода Tj можно определи из зависимости 2Ьк где L - длина колонны бурильных V - скорость звука в промывочной жидкости. Система работает следующим обра зом. По информации о числе двойных ходов в минуту и числе работающих насосов, поступающей с датчиков б и 7, в блоке 8 задания времени усреднения определяется время усреднения согласно уравнениям (1) и (2) и на его основе вырабатывается управляющий сигнал, который поступает на управляющие входы первого и второго блоков соответственно 2 и 10 усреднения. В результате этого время усреднений сигналов и датчика 1 расхода на входе скважины и датчика 9 выходного расхода устанавливается равным Tf,. Одновременно информация о длине колонны поступает на управляющий вход схемы 3 задержки. По значению L и информации о скорости звуКа в промывочной жидкости, вводимой предварительно в схему задержки по данным последнего очередного кантроля параметров промывочной жидкости, время задержки устанавливается равным Tj согласно уравнению (3) . Таким образом, сигналы, пропорциональные средним значениям расхода промывочной жидкости на входе и выходе скважины, поступают на первый и второй входы блока 4 вычитания с заданным сдвигом во времени. В блоке 4 вычитания вычитается истинное значение дифференциального расхода, информация о котором выводится на блок 5 индикации. Предлагаемое устройство позволяет уменьшить погрешность измерения дифференциального расхода за счет синхронизации времени.усреднения с пульсацией расхода и учета конечной скорости передачи изменения расхода по колонне бурильных труб и кольцевому пространству скважины, что особенно важно для распознавания начальной стадии поглощений и проявлений. Ранее распознавание таких видов осложнений позволит принять необходимые меры по их ликвидации и предупредить возможность возникновения аварий, ликвидация которых связана с большими затратами как трудовых, так и материальных ресурсов. Формула изобретения Устройство для контроля дифференциального расхода в скважине, содержащее датчики расхода на входе и выходе скважины, подключенные соответственно к первому и второму блокам усреднения, и блок вычитания, первый вход которого связан с выходом второго блока усреднения, а выход подсоединен к блоку индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, в него дополнительно введены датчики двойных ходов и числа работающих насосов, блок задания времени усреднения, датчик длины колонны и схема задержки, причем датчики двойных ходов и числа работающих насосов подключены ко входам блока задания времени усреднения, выход которого подсоединен к управляющим входам первого и второго блокрв усреднения, выход первого блока усреднения подсоединен к первому входу схемы задержки, второй вход которой связан с датчиком длины колонны, а выход со вторам входом блока вычитания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР I 775305, кл. Е 21 В 47/10.

2.Майя L.D., Peters В.А., Меаdor D.I. Sensitive method detects kicks or tost returus.

.Oieand Cos I, 1979, 77, 34, p.l25132 (прототип).

ff

11