Плотномер для буровых растворов

 

ПЛОТНОМЕР ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ , содерж ий корпус с входным; и выходными штуцерами, подвижные весочувствительные патрубки, соосно соединенные эластичньдаш элементами между собой и штуцерами, соединенные тягой с плечом уравновешивающего рычага, противоположный конец которого снабжен грузоустанавливающим электромагнитным механизмом с калиброванными грузами, электромагниты которого соединены с выходом реверсивного счетчика импульсов, к входу которого через ключ подключен генератор импульсов, а плечо рычага соединено с аналоговым компенсационным преобразователем, элемент ИЛИ, подключенный к управляемой цепи ключа, блок отображения информации, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции путем уменьшения количества калиброванных грузов, повышения точности и чувствительности за счет калиброванного взвешивания, дополнительно снабжен аналоговьом электрическим преобразователем , нуль-органом с инвертором, элементом .сравнения с источником опорного напряжения, величина которого пропорциональна дискрету младшего разряда калибрюванного груза, промежуточной и выходной буферной памятыб, согласующим элементом с сумматора , таймером, причем выход аналогового электрического преобразователя подключен к входам промежуточной буферной памяти и согласующего элемента, выход которого через j сумматор и выходную буферную память (Л подключен к входу блока отображения информации, а выход промежуточной буферной памяти подключен к входам нуль-органа и элемента сравнения, к второму входу которого подключен ИСТОЧНИК опорного напряжения, величина , которого пропорциональна дискрету младшего разряда калибровано ного груза, а их в.ыходы соответ00 ственноподключены через инвертор к элементу ИЛИ и входу управления di обратным счетом реверсивного счетчика импульсов, а также к второму а эо входу ИЛИ и входу управления прямым счетом реверсивного счетчика, причем выход элемента ИЛИ подключен к цепям управления выходной буферной и про; межуточной памяти и через таймер к их BTOptavi управляемым цепям записи .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

НО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3390544/18-25 (22) 08.02.82 (461 23.03.84. Бюл. Р 11 (72) Г.M. Кузнецов,,И.И. Рабин, Б.Г. Соколов, A.A. Симонов, М.Г. Кузнецов и В.Д. Карпов

:(71) Грозненское научно-производ,ственное объединение "Промавтоматика" (53) 539 ° 137 (088. 8 ) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 263478, кл. 0 01 М 9/02, 1970.

2. Патент CO)A 9 3566899,кл. 73-452, опублик. 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 489992, кл. G 01. и 9/02, 1976 (прототип ) (54)(57) ПЛОТНОИЕР ДЛЯ БУРОВЫХ PACTВОРОВ, содержйщий корпус с входным; и выходными штуцерами, подвижные весочувствительные патрубки, соосно соединенные эластичными элементами между собой и штуцерами, соединенные тягой с плечом уравновешивающего рычага, противоположный конец которого снабжен грузоустанавливающим электромагнитным механизмом с калиброванными грузами, электромагниты которого соединены с выходом реверсивного счетчика импульсов, к входу которого через ключ подключен генератор импульсов, а плечо рычага соединено с аналоговым компенсационным преобразователем, элемент ИЛИ, подключенный к управляемой цепи ключа, блок отображения информации, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции путем.„„SU„„1081468 А уменьшения количества калиброванных грузов, повышения точности и чувствительности за счет калиброванного взвешивания, дополнительно снабжен аналоговым электрическим преобразователем, нуль-органом с инвертором, элементом .сравнения с источником опорного напряжения, величина которого пропорциональна дискрету младшего разряда калиброванного груза, промежуточной и выходной буферной памятьй, согласующим элементом с сумматора, таймером, причем выход аналогового электрического преобразователя подключен к входам промежуточной буферной памяти и согласующего элемента, выход которого через Е

O сумматор и выходную буферную память .подключен к входу блока отображения информации, а выход промежуточной буферной памяти подключен к входам С нуль-органа и элемента сравнения, к второму входу которого подключен Я источник опорного напряжения, величина которого, пропорциональна дискрету младшего разряда калиброванного груза, а их выходы соответственно подключены через инвертор к элементу ИЛИ и входу управления обратным счетом реверсивного счетчика импульсов, а также к второму входу ИЛИ и входу управления прямым счетом реверсивного счетчика, причем выход элемента ИЛИ подключен к цепям управления выходной буферной и про:межуточной памяти и через таймер к их вторым управляемым цепям записи.

1081468

10

"60

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленностях для контроля удельного веса промывочных жидкостей при бурении нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для измерения плотности промывочной жидкости, содержащее двуплечий рычаг, на одном конце которого укреплен поплавок, а другой соединен с системой регистрации перемещения поплавка, выполненной в виде двух вертикально расположенных сильфонов, помещенных в герметичные камеры, полости которых заполнены монометрической жидкостью и соединены между собой капиллярной трубкой, причем шток нижнего сильфона, помещенного в испытуемую среду, соединен с одним из концов рычага, а шток верхнего сильфона соединен с сильфоном, заполненным жидкостью и соединенным трубкой с испытуемой средой E1).

Устройство не обеспечивает достаточной точности измерений.

Известно также устройство для измерения плотности промывочной жидкости при бурении скважин, содержащее два поплавка, соединенных посредством чувствительного элемента, воспринимающего усилие, с которым один из поплавков, полностью погруженный в жидкость, действует на первый поплавок, находящийся на поверхности L2 $.

Однако данное устройство обладает ограниченными метрологическими возможностями (недостаточная надежность в работе и точность за счет требуемого компромиса между величинами плавучей способности (Архимедовой силы) обоих поплавков и обеспечением постоянства объема поплавка, находящегося на поверхности бурового раствора и подверженного загрязнению за счет образования глинистой корки при высыхании раствора, попадающего на его поверхность. Наиболее близким техническим решением к изобретению является весовой плотномер жидких сред, содержащий плотномер для буровых растворов, содержащий корпус с входным и выходными штуцерами, подвижные весочувствительные патрубки, соосно соединенные эластичными элементами между собой и штуцерами, соединенные тягой с плечом уравновешивающего рычага, противоположный конец которого снабжен грузоустанавливающим электромагнитным механизмом с калиброванными грузами, электромагниты которого соединены с выходом реверсивного счетчика импульсов, к входу которого через ключ подключен генератор импульсов, а плечо рычага соединено с аналоговым компенсационным преобразователем; элемент ИЛИ, под-.. . ключенный к управляемой цепи ключа., и блок отображения информации .$33.

Известное устройство не обеспечивает достаточной точности и чувствительности измерений.

Целью изобретения является упрощение конструкции путем уменьшения количества калиброванных грузов, повышение чувствительности и точности измерений за счет калиброванного взвешивания.

Эта цель достигается тем, что плотномер для буровых растворов, содержащий корпус с входным и выходными штуцерами, подвижные весочувствительные патрубки, соосно соединенные эластичными элементами между собой и штуцерами, соединенные тягой с плечом уравновешивающего рычага, противоположный конец которого снабжен грузоустанавливающим электромагнитным механизмом с калиброванными грузами, электромагниты которого соединены с выходом реверсивного счетчика импульсов, к входу которого через ключ подключен генератор импульсов, а плечо рычага соединено с аналоговым компенсационным

Зр преобразователем, элемент ИЛИ, подключенный к управляемой цепи ключа, блок отображения информации, дополнительно снабжен аналоговым электрическим преобразователем, нуль-орга35 ном с инвертором, элементом сравнения с источником опорного напряже-. ния, величина которого пропорциональна дискрету младшего разряда калиброванного груза, промежуточной

40 и выходной буферной памятью, согласующим элементом с сумматором, тайме- ром причем выход аналогового электри-, ческого преобразователя подключен к входам промежуточной буферной памяти и,: согласующего элемента, выход которого через сумматор и выходную буферную память подключен к входу блока отображения информации, а выход промежуточной буферной памяти подключен к входам нуль-органа и элемента сравнения, к второму входу которого подключен источник опорного напряжения, величина которого пропорциональна дискрету младшего разряда калиброванного груза, а их, выходы соответственно подключены через инвертор к элементу ИЛИ и входу управления обратным счетом реверсивного счетчика импульсов, а также к второму входу ИЛИ и входу управления прямым счетом реверсивного счетчика, причем выход элемента ИЛИ подключен к цепям управления выходной буферной и промежуточной памяти и через таймер — к их вторым управляемым цепям записи.

1081468.

20 ны эластичного элемента 7 и соединенных с торцами подвижных весочувствительных патрубков 4 и 5 посредством кронштейнов 17 и 18„ причем гибкие тяги 15 и 16 располо жены посредине эластичного элемента 7.

Конец подвижного весочувствительного патрубка 4 посредством тяги

19 соединен с плечом уравновешивающего рычага 20, противоположный конец которого снабжен грузоустанавливающим электромагнитным механизмом 1, состоящим из калиброванных грузов 21-23, опирающихся на противоположный конец рычага 20 на расстоянии от его опоры качения "0" с коэффициентами. например 1, 2, 4 и

8, а иад калиброванными грузами смонтированы грузоустанавливающие

;электромагниты 24-26, обмотки которых подключены к выходным цепям реверсивного электронного счетчика

27 импульсов и входной цепи согласующего элемента 28, выход которого через сумматор 29 подключен к входным цепям выходной буферной памяти

30, к выходу которой подключен блок 31 отображения информации. С противоположным плечом уравновешивакицего рычага 20 также соединен аналоговый электрический преобразователь TI, например с силовой компенсацией, состоящей из электросилового элемента 32, датчика 33 рассогласования, подключенного к входу усилителя 34. Выход аналогового электрического преобразователя ХХ (т.е. выход усилителя 34 ) подключен к входам промежуточной буферной памяти 35 и согласующего элемента 28.

Выход промежуточной буферной памяти 35 подключен к входам нуль-op"

45

60

На чертеже изображена принципиальная схема цифрового плотномера для буровых растворов.

Платномер содержит основание 1 с входным 2 и выходным 3 штуцерами, подвижные весочувствительные патрубки 4 и 5, расположенные соосно с штуцерами H соедйненные герметично между собой и штуцЕрами 2 и 3 посредством эластичных элементов 6-8, а концы подвижных весочувствительных патрубков 4 и 5, обращенные к входному и выходному штуцерам 2 и 3, кинематически соединены с ними подвижно посредством подвижных опор, выполненных, например, в виде кернов 9 и 1() и конусов 11 и 12, закрепленных посредством кронштейнов 13 и 14 на торцах штуцеров

2 и 3 и подвижных весочувствительных патрубках 4 и 5, противоположные торцы которых обращены навстречу друг другу и соединены между собой гибкими тягами 15 и 16, расположенными вертикально по обе сторогана 36 и элемент 37 сравнения, к второму входу которого подключен источник 38 опорного напряжения, величина которого пропорциональна дискрету младшего разряда калиброванного груза 21. Выход нуль-органа

36 через инвертор 39 подключен к входу элемента ИЛИ 40 и к цепи переключения реверсивного счетчика

27 на обратный счет импульсов, а выход элемента 37 сравнения подключен к второй цеди элемента. ИЛИ 40 и к цепи переключения реверсивного счетчика на прямой счет импульсов.

Выход элемента ИЛИ 40 подключен к цепям управления выходной буфер;; ной памяти 30 и промежуточной бу- . ферной памяти 35 и к управляемой цепи ключа 41, через который к входу реверсивного электронного счетчика 27 подключен генератор 42 импульсов, дополнительно выход элемента ЙЛИ 40 подключен к входу таймера 43, выход которого подключен к управляемым цепям выходной буферной памяти 30 и промежуточной буферной памяти 35. Таким образом, цифровой плотномер для буровых растворов состоит из двух весочувствительных патрубков 4 и 5, расположенных соосно и образующих две консоли, направленные подвижными концами навстречу одна другой и герметично соединенные эластичным элементом и гибкими тягами 15 и

16 образуя пряяоточную весочувствительную систему, в которой все герметизирующие эластичные элементы

6-8 работают на изгиб, так как эластичные элементы при работе на изгиб имеют значительно меньшую жесткость по сравнению с тем, если бы они работали на сдвиг.

Такая весочувствительная система взвешивается. автоматически дискретно посредством калиброванных грузов 21-23, а в пределах дискрета младшего разряда, определяемого грузом 21, взвешивается аналоговым компенсационным преобразователем 11 с последующим автоматическим согласованием и суммирование результатов измерения с отображением, например в цифровой форме.

Цифровой плотномер для буровых растворов работает следующим образом.

Ю

При отсутствии измеряемой жидкости в полости подвижных весочувствительных патрубков 4 и 5 калибро. ванные грузы 21-23 притянуты к гру: зоустанавливающим электромагнитам

24-26, и вся система 4,5, 7 и 20 находится в состоянии равновесия относительно опоры качения "0".

При наличии измеряемой жидкости с плотностью в пределах младшего разряда в полости подвижных весо1081468 чувствительных патрубков 4 и 5 последние начнут отклоняться от горизонтали, что приведет к появлению сигнала рассогласования на выходе дат-. чика 33 под действием которого ана- логовый электрический преобраэова- 5 тель 11 своим силовым элементом 32 приведет систему в состояние равновесия, при этом на выходе преобразователя 11 сформируется электрический сигнал, пропорциональный весу измеряемой жидкости, находящейся в полости подвижных весочувствительных патрубков 4 и 5, а следовательно, и пропорциональный плотности.

Этот. аналоговый сигнал через сумматор 29 и выходную буферную память

30, открытую фронтом сигнала с элемента ИЛИ 40, отобразится блоком 31 отображения, например в цифровой форме. Калиброванные грузы 21-23 при этом будут оставаться притянутыми к полюсам грузоустанавливающих электромагнитов 24-26.

При повышении плотности измеряемой жидкости выше предела младшего разряда, определяемого калиброванным грузом 21, сигнал на входе элемента 37 сравнения превышает напряжение, присутствующее на его втором входе с источника 38 опорного напряжения, в результате чего

30 на выходе элемента 37 сравнения сформируется сигнал, который откроет ключ 41 и на вход реверсивного счетчика 27 импульсов поступит импульс с генератора 42,,который счет- 35 чик 27 запомнит и одновременно обеспечит обмотку газоустанавливающего электромагнита 24, в результате чего калиброванный груз 21 установится на плечо уравновешивающего рычага 20, а так как этот груз находится от точки качения "0" рычана 20 на расстоянии с коэффициентом, равном единице, то его вес разовьет уравновешивающий момент на рычаге 45

20, пропорциональный величине плотности, верхний предел которой определяется величиной опорного напряжения источника 38. Одновременно сигналом с элемента ИЛИ, его передним фронтом, закроется вход промежуточного буфера памяти 35 и следовательно зафиксируется выходной сигнал выходной буферной памяти 30, в результате чего блоком 31 отображенения будет продолжать отображаться событие, предшествующее моменту срабатывания элемента 37 сравнения, в результате чего блоком 31 отображения не будет отображаться переходный процесс, который возникает при 60 установке калиброванного груза ?1 на плечо рычага 20. Этот переходный процесс заключается в том, что вес калиброванного груза 21 скомпенсирует часть веса жидкости, находящей- 65 ся в полости подвижных весочувствительных патрубков 4 и 5, и аналоговый электрический преобразователь

11 изменит величину сигнала в сторону уменьшения до величины, равной той разности, которая превысила величину, развиваемую источником 38 опорного напряжения и которая пропорциональна величине приращения плотности. Через время, определяемое таймером 43 за промежуток, через который закончится,переходной процесс, сигналом с его выхода буферные элементы памяти 30 и 35 переключатся на режим записи новой информации, тогда на вход памяти 30 поступит сигнал с выхода сумматора

29, равный сумме сигналов с реверсивного счетчика 27 и пропорциональный весу груза 21 и с аналогового электрического преобразователя

II, пропорционыльный величине приращения плотности. Аналогично произойдет взвешивание, например при дальнейшем увеличении плотности, с установкой на плече рычага 20 других грузов 22 и 23 или их комбинаций с одновременным формированием пропорциональных сигналов на выходе реверсивного счетчика 27. И в каждом таком варианте результаты дискретного взвешивания грузами

21-23 и аналогового взвешивания между дискретами будут согласовываться по масштабу форме сигналов и коду в согласующем элементе 28 и после суммирования выдаваться на блок

31 отображения информации через выходную буферную память, которая совместно с промежуточной буферной памятью 35 обеспечивает удобство считывания информации, так как они хранят информацию на время считывания и совместно с таймером 43 обеспечивают устой. чивость автоматического взвеши вания.

При снижении величины плотности жидкости до значения сигнала, равного нулю на выходе аналогового электрического преобразователя 11, срабатывает нуль-орган 36 и через инвертор 39 выдает сигнал на цепи обратного счетчика реверсивного счетчика 27 импульсов и одновременно через элемент ИЛИ 40 открывает ключ 41, через который на вход реверсивного счетчика 27 поступит импульс с генератора 42 импульсов, и счетчик уменьшит хранимое число импульсов, в результате чего комбинация грузов 21-23 на плече рычага

20 изменится на величину дискрета младшего разряда, что вызовет одновременн,> уменьшение величины на входе сумматора 29 и изменение величины на выходе аналогового преобра1081468

Составитель В.Алексеев

Редактор В.Данко Техред О.Неце Корректор М.Шароши

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1537/36

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зователя IY, и далее прохождение сигналов по всем цепям повторится ,аналогично как при увеличении плотности, и блоком 31 отображения информации представляется новое значе.ние плотности жидкости.