Прибор для определения загазованности жидких сред

 

Сеюэ Советск и к

Сециалистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (l l) 1002900 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву{22)Заявлено 18,10,81 (21) 3347529/25-26 (5l)hh. Кл. с присоединением заявки №

С 01 М 7/!4

Гес1дарстеевеые каквтет (23) Пркоритет(53) УДК 543.72 (o88.8) Опубликовано 07. 03. 83. Бюллетень № 9 де дедам кзебретенкй и втерытий

Дата опубликования описания 07.03 83 (72) Авторы изобретения

N. М. Кузьменко и С. Н. Тихомиров

Специальное проектно-конструкторское автоматизации глубокого разведочного бурения (71) Заявитель

{54) OPHE OP gilR OllPEAEliEHHA 3AI А3ОВАННОСТН

ЖИДКИХ СРЕД

Изобретение относится к измерит льной технике и может быть применено в геологоразведке для определения загазованности промывочной жидкости при глубоком бурении на нефть и газ.

Известен прибор для определения количества свободного газа в промывочном растворе, содержащий камеру сжатия, через которую с помощью ю насоса прокачивается промывочный раствор. Камера сжатия снабжена клапанам 4 . для отсечки пробы промывочного р; вора, которые по сигналу згг,.=деваются с помощью электродвигг елей. После зак15 рытия клапанов от ключает ся цир куляционный насос и одновременно под действием

rpy3a.îïóñêàåTñÿ плунжер в цилиндр и даВит на масло, находящееся в этом цилиндре. Создаваемое давление переда- 20 ется резиновой диафрагме, которая eo+ действует на жидкость в гидравличес- кой системе, соединенной с левой частью камеры сжатия. Вторая резиновая диафрагма, разделяющая гидравлическую систему и камеру сжатия, передает давление на пробу раствора, находящуюся в камере сжатия. В результате газ, находящийся в пробе раствора, сжимается, а плунжер, соз" дающий давление, перемещается на величину, пропорциональную количеству сжатого газа. Линейное перемещение плунжера регистрируется показывающим прибором (1).

Наличие в этом приборе специальной камеры сжатия требует постоянного ухода за ней, с целью обеспечения герметичности, нарушение которой.приводит к изменению величины холостого хода плунжера и в результате - к увеличению погрешности замера количества свободного газа в промывочной жидкости

Наличие циркуляционного насоса усложняет конструкцию прибора, а использование резиновых диафрагм в дан-

100

2900 4 образом.

3 ной конструкции снижает надежность .прибора.

Использование s этом приборе, с целью его автоматизации, трех электродвигателей делает его громоздким и дорогостоящим.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является при.бор .для определения загазованности промывочной жидкости при бурении сква е жин, состоящий из гидроцилиндра с выпускным клапаном, плунжера с осевым каналом для самовсасывания, имеющего в нижней части впускной клапан, ка ; ретки, направляющих, силовых пружин,- кривошипно-шатунного механизма, соединенного с плунжером, привода, изме рителя и программного механизма 2).

В гидроцилиндре этого прибора происходит сжатие пробы промывочной жид- кости. Контроль. за перемещением плун.жера, сжимающего пробу, осуществляется сельсином-датчиком. Управление кла4панами осуществляется программным ме.ханизмом, в частности двумя электро25 магнитами, реле, конечным выключателем и диском-прерывателем. Возвратно-I поступательное перемещение плунжера обеспечивается с помощью силовых пружин и кривошипно-шатунного механизма.

К недостаткам прибора следует отнести низкий уровень безопасности эксплуатации, определяемый наличием иск рящихся электромагнитов и реле, и .высокую металлоемкость.

Наличие искрящихся электромагни- 35 тов и реле в случае образования на буровой взрывоопасной концентрации смеси газов может привести к ее взрыву с тяжелыми последствиями, а.высокая- металлоемкость прибора, около 40

180 кг, делает его более дорогостоящим и усложняет транспортировку, монтаж и демонтаж.

Цель изобретения - повышение точ4S ности, повышение уровня безопаснос. ти эксплуатации и снижение металлоемкости прибора.

Указанная цель достигается тем, что в приборе для определения зага.зованности жидких сред, содержащем камеру сжатия пробы, в виде гидроци" линдра с выпускным клапаном, плунжер с осевым каналом и впускным клапаном, соединенный с плунжером измеритель линейного перемещения снабжен сообщающимся с камерой. сжатия посредством плунжера цилиндром с поршнем, укрепленным на плунжере, парой подпружиненных золотников, размещенных в цилиндре по обе стороны от поршня, рас. пределителем, сообщающимся с цилинд-. ром и выпускным клапаном, и реле времени, подсоединенное к цилиндру, распределителю и выпускному клапану.

На чертеже изображена гидравлическая схема прибора для определения загазованности жидких сред.

Прибор для определения загазованности жидких сред содержит камеру, 1 сжатия, плунжер 2 с осевым каналом и дополнительным поршнем 3, впускной клапан 4, выпускной клапан 5, цилиндр б например, в виде гидроцилиндра с подпружиненными золотниками 7, измеритель 8, распределитель 9, например P102ÔÈ-574А, реле 10 времени, например PB-100, пластинчатый насос ll, например 6Г12-41А, соединительные трубопроводы 12-18, сливы 19-21 и дросселирующее устройство 22. Золотники 7 имеют каналы 23 и 24

Прибор для определения загазован-. ности жидких сред работает следующим

Исходное положение: плунжер 2 на.ходится. в верхней мертвой точке(ВИТ) клапан 4 и клапан 5 закрыты, нижний золотник 7 сообщает каналом 23 труI бопровод 16 со сливом 20, верхний золотник 7 поджат поршнем 3, так что .трубопровод 15 разобщен со слиBOM 19.Пластинчатый насос 11 подает под давлением рабочую жидкость по трубопроводам 12 и 13 в верхнюю полость цилиндра 6 и в полость клапана 4.

При этом впускной клапан 4 открывается и поршень 3 перемещается по цилиндру 6, увлекая вниз плунжер 2.

Благодаря разрежению, возникающему в верхней полости камеры 1 сжатия при движении плунжера 2 вниз, буровой раствор, выходящий из устья скважины, по всасывающему трубопроводу через впускной клапан 4 и осевой канал плунжера 2 поступает в эту по" вость заполняя камеру l сжатия.

При движении плунжера 2 с поршнем

3 вниз рабочая жидкость из цилиндра

6 через канал 24 золотника 7 по трубопроводу 14 поступает в распределитель 9, а из него - на слив 21. Верхний золотник 7 под действием пружины занимает положение, при котором трубопровод 15 сообщается со сливом 19, одновременно разобщаясь с полостью цилиндра 6.

5 : 1002

При достижении плунжером 2 с поршнем 3 в нижней мертвой точки (НМТ) камера 1 сжатия полностью заполняется буровым раствором, нижний золотник

7 под действием поршня 3 занимает по,ложение, при котором трубопровод 16 разобщается со сливом 20, одновременно сообщаясь с полостью цилиндра 6, в результате .чего под давлением, которое распространяется по трубопроводу Е

16, оказывается полость распределите-. ля 9 (условно назовем ее нижней полостью . Благодаря этому давлению золотник распределителя 9 смещается вверх, сообщая насос 11 посредством 15 трубопровода 14 с нижней полостью цилиндра 6, а посредством трубопровода

17 †с реле времени.

Верхняя полость цилиндра 6 через трубопровод 12 и распределитель 9 со-. 2о общается со сливом 21, с которым .сообщается через трубопровод 13 и полость впускного клапана 4, В результате впускной клапан 4 под действием пружины закрывается, отсекая пробу бу 25 рового раствора.

Поршень 3, воспринимая давление, перемещает плунжер 2,. сжимая буровой раствор, находящийся в камере 1 сжатия. Величина перемещения плунжера 2 пропорциональна количеству газа, со."держащегося в пробе бурового раствора. Измеритель 8 следит за перемещением плунжера 2 и перед ет инфор. мацию о линейном перемещении плунжера 2 вторичному прибору (не показан).

При перемещении плунжера 2 вверх

- нижний золотник 7 занимает положение, при котором трубопровод 16 сообщается со сливом 20 посредством канала 23, одновременно разобщаясь с полостью ци, линдра 6. Рабочая жидкость из цилиндра 6 через канал 24 верхнего золотника 7 по трубопроводу 12 через распределитель 9 идет на слив 21. Сжав газ, содержащийся в пробе бурового раствора, плунжер останавливается, после чего, спустя время выдержки, которое предварительно устанавливает ся на реле 10 времени, открывается выпускной клапан 5 и отработанная проба бурового раствора удаляется из камеры 1 сжатия с помощью плунжера 2 возобновившего свое движение вверх после открытия клапана 5.

При достижении плунжером 2 с поршнем 3 верхней мертвой точки, верхний золотник 7 под действием поршня

3 занимает положение, при котором

900 4 трубопровод 15 разобщается со сливом

19, одновременно сообщаясь с полостью цилиндра 6, в результате давление из гидроцилиндра передается по трубопроводу 15 в верхнюю полость распре" делителя 9. Благодаря чему золотник распределителя 9 смещается вниз, сообщая насос 11 посредством.трубопроводов 12 и 13 с верхней полостью цилиндра 6 и с полостью впускного клапана ". Нижняя полость гидроцилиндра

6 сообщается со сливом 21. Давление в полости выпускного клапана 5 падает и он под действием пружины закрывается. Цикл работы прибора закончил" ся.Благодаря дросселирующему устройству 22 на сливе поддерживается давле 2.

/ ние 4,5 кг/см, что обеспечивает. подзарядку реле 10 времени для его срабатывания на очередном .цикле работы прибора.

Использование изобретения при бурении эксплуатационных и разведочных скважин на нефть и газ поднимает безопасность буровых бригад на более высокий уровень не только за счет своевременного выявления предаварийных ситуаций,по выбросу нефтяных и газовых фонтанов, но и за счет спо" собности предложенного прибора работать в условиях образования на буровой взрывоопасной концентрации смеси газов, выделяющихся в процессе раз буривания скважины, как из самой сква" жины, так и из блока очистки, и же-лобной системы.

Эта способность обусловлена отсу тствием в предлагаемом приборе электрической схемы автоматического управления прибором с ее искрящимися эле-. ментами.

Кроме того, предлагаемый прибор бу-! дет весить в 5-6 раз меньше, что позволит снизить себестоимость прибора как за счет снижения металлоемкости, так и за счет сокращения расходов на его монтаж, демонтаж и переустановку, исключив для этих нужд подъемно-транспортные средства.

Упростится конструкция прибора за счет исключения программного механизма в виде сложной электрической схемы и узлов с многообразной кинематикой.

Расширится область применения прибора за счет исключения электрической схемы автоматического упраелеп ния прибором в ее искрящимися элеf

ВНИИПИ Заказ 1536/23 Тираж 871 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 100 ментами, в том числе и питания посто янного тока. формула изобретения

Прибор для определения загазованности жидких сред, включающий камеру сжатия пробы с выпускным клапаном, плунжер с осевым каналом и впускным клапаном и соединенный с плунжером измеритель линейного перемещения, отличающийся тем, что, с 1О целью повышения точности, повышения уровня безопасности и снижения металлоемкости, он снабжен сообщающимся:с камерой сжатия посредством плунжера

2900 8 цилиндром с поршнем, укрепленным на плунжере парой, подпружиненных золотников, размещенных в цилиндре по о6е стороны от поршня, распределителем, сообщающимся с цилиндром и впускным клапаном, и реле времени, подсоединенным к цилиндру, распределителю и выпускному клапану.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 152317, кл. G 01 М 7/00, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

11 830189, кл. 0 01 и 7/00, 1981,