Автоматизированная циркуляционная система

 

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА, содержащая ёмкости для сыпучего материала с дозирующим устройством и бурового раствора. Ut cxSaxuHH 6 1 « а ойшдя и . ТПХЛ ШЧ (АЯ « «ИВЛНОТЕКА смесительное устройство, управляемые клапаны, насос с всасывающим и нагнетательными трубопроводами, водную магистраль и блок управления, отличающаяся тем, что, с целью повьаиения экономичности путем поддержания заданного объема бурового раствора, она снабжена приёмной ёмкостью и датчиками уровня,- которые расположены в ёмкостях для бурового раствора и приёмной, соединены с блоком управления, выход которого соединен с управляемыми клапанами, установленными в емкости для бурового раствора соответственно на водной магистрали и на всасывающем трубопроводе насоса, с насосом и с управляемыми клапанами, установленными на (Л его нагнетательных трубопроводах, сообщающих насос с приёмной ёмкостью и со С1месительным устройством, . соединенным с емкостью для бурового раствора и с дозирующим устройством Q емкости для сыпучего материала.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1(5Ц Е 21 В 44/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Us u8axu

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Г21) 3485233/22-03 (22) 05.07.82 (46) 30.03 ° 84. Бюл. Р. 12 (7.2) A.N.Котляров, М.М.КузьменКО, P.Þ.Ðàâè÷-Щербо и Л.Г.Шраго (71) Специальное проектно-конструкторское бюро автоматизации глубокого разведочного бурения Министерства геологии СССР (53) 622.325(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

II(541017, кл. Е.21 В 21/00, 1976.

2. Современные способы приготовления-и очистки буровых растворов и . технологические схемы циркуляционных систем, применяемые за рубежом.

Обзор зарубежной литературы. Сер. Бурение . М., ВНИИОЭНГ, 1975, с.33 (прототип) . (54)(57) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА, содержащая емкости для сыпучего материала с дозирующим устройством и бурового. раствора, (19) (ll) SU (смесительное устройство, управляемые клапаны, насос с всасывающим и нагнетательными трубопроводами, водную магистраль и блок управления, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения тзкономичности путем, йоддержания заданного объема бурового раствора, она снабжена приемной емкостью и датчиками уровня,. которые расположены в емкостях для бурового раствора и приемной, соединены с блоком управления, выход которого соединен с управляемыми клапанами, установленными в емкости для бурового раствора соответственно на водной магистрали и на всасывающем трубопроводе насоса, с насосом и с управ- @

O .ляемыми клапанами, установленными на его нагнетательных трубопроводах, сообщающих насос с приемной емкостью и со смеситеиьиим устройстиом, соединенным с емкостью для бурового раствора и с дозирующим устройством Я емкости для сыпучего материала.

1082935

Изобретение относится к бурению скважин на нефть и газ, а именно к приготовлению бурового раствора и поддержанию его заданного полезного объема.

Известна циркуляционная система включающая, по меньшей мере два блока: блок очистки и подпорный блок с размещенными в них насосами, коллектор, желоб и напорный трубопровод при этом всасывающие патрубки насосов связаны со всеми отсеками блоков, а их нагнетательные патрубки соединены с напорным трубопроводом и желобом (Ц .

Недостатком данной циркуляционной 15 системы является отсутствие автомати1 ческого управления поддержанием заданного объема бурового раствора, что требует постоянного присутствия обслуживающего персонала, выполняю-. 7О .щего работы по приготовлению буровогс раствора и его перекачке в приемную емкость, с большой долей ручного труда.

Известна автоматизированная цирку-75 ляционная система, содержащая емкости для сыпучего материала с.дозирующим устройством и бурового раствора, смесительное устройство, клапаны,насос с всасывающим и нагнетательным трубопроводами, во ную магистраль и блок управления P) .

Недостатком известной циркуляционной системы является отсутствие автоматического управления поддержанием заданного объема бурового раствора.

Цель изобретения — повышение экономичности путем поддержания заданно- го объема бурового раствора.

Поставленная цель достигается тем, что автоматизированная циркуляцион ная 4() система, соцержащая емкости. для сыпу- чего материала с дозирующим устройством и бурового раствора, смесительное устройство, управляемые клапаны, насос с всасывающим и нагнетательными 45 трубопроводами, водную магистраль и блок управления, снабжена приемной емкостью и датчиками уровня, которые расположены в емкостях для бурового раствора и приемной, соединены с блоком управления, выход которого; соединен с управляемыми клапанами, установленными в емкости для бурового раствора соответственно на водной магистрали и на всасывающем трубопро-55 воде насоса, с насосом и,с управляемыми клапанами, установленными на .его нагнетательных трубопроводах, сообщающих насос с приемной емкостью и со смесительным устройством, соеди-,. ненным с емкостью для. бурового раствора и с доэирующим устройством ем, кости для сыпучего материала.

На фиг. 1 изображена схема автоматизированной циркуляционной системы, 65.на фиг. 2 — структурная схема автоматизации циркуляционной системы в целом и блока автоматического управления.

Автоматизированная циркуляционная система содержит емкость 1 для бурового раствора с датчиком 2 уровня, приемную емкость 3 с датчиком 4 уровня, блок 5 автоматического управления, водяную магистраль 6, соединенную через управляемый клапан 7 с емкостью 1 для бурового раствора, емкость 8 для сыпучего материала (глинопорошка), смесительное устройство 9 с насосом 10, имеющим всасывающий трубопровод 11 с управляемым клапаном 12, установленным в емкости

1 для бурового раствора; нагнетательный трубопровод 13, сообщающий насос

10 через управляемый клапан 14 с приемной емкостью 3, и нагнетательный трубопровод 15, сообщающий насос 10 через управляемый клапан 16 со смесительным. устрОйством 9, сообщающимся с емкостью 1 для бурового раствора.

Емкость 8 для сыпучего материала имеет дозирующее устройство 17, датчик 18 веса и управляемые клапаны

19 и 20.

Блок 5 .автоматического управления содержит схему 21 логического управления клапаном 7, схему 22 сравнения, схему 23 логического управления насосом 10 и клапанами 12 и 16 соответственно на всасывающем 11 и нагнетательном 15 трубопроводах, схему

24 логического управления клапанами

19 и 20 емкости 8 для сыпучего материала, схему 25 логического управления дозирующим устройством 17, схему 26 сравнения и схему 27 логического управления клапаном 14 нагнетательного трубопровода. 13.

Вместе.с блоком 5 автоматического управления в структуру схемы автоматизации циркуляционной сисжемы входят коммутирующие устройства 28

35, задатчик 36 объема, задатчик 37 веса, вторичные преобразователи 38

40 и-сигнализаторы 41 — 46 положений.

Автоматизированная циркуляционная система .работает следующим образом.

-Оператор задатчиками на пульте управления (не показано) устанавливает необходимый объем приготавливае. мого раствора и необходимый для этого объема вес глинопорошка и нажимает пусковую кнопку. По сигналу управ. ляемый клапан 7 открывается и вода иэ водяной магистрали б поступает в емкость 1 для бурового раствора.

При заполнении ее до заданного уровня датчик 2 уровня выдает сигнал, поступающий через его аналого-дискретный преобразователь на блок 5 автоматического управления, сигнал с

1082935 которого поступает на закрытие управ ляемого клапана 7 и на открытие управляемых клапанов 12 и 16, а также на включение центробежного насоса 10.

В результате вода иэ емкости 1 для бурового раствора через управляемый клапан 12 поступает во всасывающий трубопровод 11, в центробежный насос 10 и нагнетается им через уп. равляемый клапан 16 в смесительное устройство 9, а из него воца поступа-10 ет в емкость 1 для бурового раствора.

После включения центробежного насоса

10 открывается управляемый клапан

19, и,сжатый воздух, нагнетаемый компрессором (не показан), поступает t5 на аэрацию глинопорошка. Через установленное время управляемый клапан

19 закрывается,. а клапан 20 открывается, одновременно включается дозирующее устройство 17.. 20

Выгружаемый дозирующим устройством.

17 глинопорошок подхватывается soapyхом, нагнетаемым компрессором, и транспортируется им в смесительное устройство 9, где подхватывается водой, нагнетаемой центробежным насосом 10, транспортируется в емкость

1 для бурового раствора и перемеши вается а водой механическими перемешивателями (не показаны) .

После загрузки заданного веса глинопорошка датчик 18 веса выдает сигнал на остановку дозирующего устройства 17 и на. закрытие управляемого клапана 20.

Полученная суспензия прокачивается чррез смесительное устройство 9 в заданное программой время, после чего центробежный насос .10 отключает- . ся, а управляемые клапаны 12 и 16 40 закрываются.

При снижении уровня бурового раст.вора в приемной емкости 3 до заданной программой величины, датчик 4 ур вия в дает сигнал поступающий 45 через его аналого-дискретный преобра зователь на блок 5 автоматического управления, сигнал с которого поступает на открытие клапана .1,2, включение центробежного насоса 10 и одно- . временное открытие управляемого клапана 14. Приготовленный раствор из емкости 1 для бурового раствора перекачивается в приемную емкость 3.

При достижении уровня бурового раствора в приемной емкости 3.заданной 55 .программой величины датчик 4 уровня выдает сигнал на отключение центробежного насоса 10 и закрытие управляемых клапанов 12 и 14.

Перекачивание бурового раствора в приемную емкость 3 из емкости для бурового раствора происходит периодически на всем протяжении раз-, буриваемой скважины. ,45

При опорожнении емкости. 1 для бурового раствора датчик 2 уровня выдает сигнал на открытие управляемого клапана 7, в результате происходит приготовление новой порции бурового раствора в укаэанной последовательности и перекачивание его в приемную емкость 3 при ее опорожнении до установленного программой уровня.

Система управления процессом поддержания заданного объема бурового раствора работает следующим образом.

Оператор задатчиком 36 устанавливает необходимый объем приготавливаемого раствора, а задатчиком 37 .необходимый для этого вес глинопорсяака. При этом на выходе вторичных преобразователей 38 и 40 появляется сигнал разности фактических и заданных величин объема и веса. Оператор нажимает пусковую кнопку, установленную на пульте управления.

Сигнал с пульта управления посту-. пает на схему 21 логического управления,на коммутирующее устройство

28 и на клапан 7 установленный на водяной магистрали б ° Клапан 7 открывается, и сигнал с сигнализа ора

41 положения поступает на устройство световой и звуковой сигнализации, установленное на пульте управления. .При заполнении емкости 1 водой показания датчика 2 уровня, поступающие через вторичный преобразователь 38 в схему 22 сравнения, сопоставляются с заданной с помощью задатчика .36 величиной объема приготавливаемого раствора. Одновременно показания датчика 2 уровня поступают на показывающий прибор и устройство световой и звуковой сигнализации, установленные на пульте управления.

При достижении заданного объема водой в емкости 1 разность фактической и заданной величин объема равна нулю. Сигнал из схемы 22 сравнения поступает на схему 21 логического управления. !

Иэ схемы 21 логического управления сигнал поступает на коммутирующее устройство 28 и на клапан 7, который закрывается, выдавая сигнал сигнализатору 41 положения. С. сигна- . лизатора 41 положения сигнал посту-: пает на пульт управления и через схему 21 логического управления " на схему 23 логического управления, откуда сигнал поступает на коммутирующие устройства 29 30 и 31 и соответственно на клапан 12, установленный на всасывающем трубопроводе

11, на насос 10 и на клапан Хб, установленный на нагнетательном трубойрбводе 15 перед смесительным устройством 9. Клапаны. 12 и 16 открываются, насос 10 включается и создает цирку1082935. ляцию воды через смесительное уст-., ройство 9. Сигнал при открытии кла« панов 12 и 16 поступает на сигнали" затора 42 и 43 положения..С сигнали затора,42 положения сигнал поступает на схемы 23 — 25 логического управления.

Иэ схемы 24 логического управления сигнал поступает на.коммутирую щие устройства 32 и 33, а с нихна клапаны 19 и 20, установленные соответственно на трубопроводе для аэрации и на пневмотранспорте.

Клапаны 19 и 20 открываются: идет аэрация глинопорошка и прокачка сжатого воздуха по пневмотранспорту 15

Из схемы 25 логического управления сигнал поступает на коммутирующее устройство 34, а с него - на дозирующее устройство 17, последнее включается. 20

Выгружаемый дозирующим устройством 17.глинопорошок подхватывается. сжатым воздухом и по пневмотранспорту поступает в смесительное устройство 9, а из него - в емкость 1 для бурового раствора.

При выгрузке глинопорошка из емкости.8 для сыпучего материала показания датчика 18 веса, поступающие через вторичный преобразователь 40 30 в схему 26 сравнения, сопоставляюжся с заданной с помощью.задавчика 37 . величиной выгружаемого глинопорошка.

При рассогласовании,равном нулю, сигнал иэ схемы 26 сравнения поступает на схемы 23,24 и 25 логического управления, через коммутирующие устройства 29 - 34 на носос 10, дозирующее устройство 17 и клапаны 12, 16, 19 и 20. Отключается дозирунищее устройство 17 и закрываются клапаны.,40

19 и 20, а через 30 — 40 мин отключается насос 10 и закрываются клапаны 12 и 16.

Сигнализатбры 42 - 45 выдают сигнал на устройство световой и звуковой сигнализации.

При снижении до заданной .величины уровня бурового раствора в приемной емкости 3 в процессе бурения скважины датчик 4 уровня выдает сигнал, поступающий на вторичный преобразователь 39, на схемы 23 и 27 логического управления, на коммутирующие устройства 29,30,35 и соответственно на клапан 12, насос 10 и на клапан 14, установленный на нагнетательном трубо. проводе 13, сообщающем насос 10 с приемной емкостью 3. Клапаны 12 и 14 открываются, насос 10 включается, идет перекачка раствора из емкости

1 для бурового раствора в приемную емкость 3. При заполнении приемной емкости датчик 4 уровня выдает сигнал в аналогичной последовательности на закрытие клапанов 12 и 14 и остановку насоса 10. С клапанов 12 и 14 сигналы поступают соответственно на сигнализаторы 42 и 46 положения, à с них— на устройство световой и звуковой сигнализации.

При опорожнении емкости 1 до уста новленного минимального объема датчик 2 уровня, установленный в этой емкости, выдает сигнал на открытие клапана 7, и весь процесс повторяется в указанной последовательности. В результате происходит приготовление новой порции бурового раствора и перекачивание его при необходимости в приемную емкость 3, при этом оператор может вмешаться в работу автоматики, взяв управление процессом на себя.

Использование изобретения позволит по сравнению с базовым объектом резко сократить объем ручного труда, совместить работы, связанные с приготовлением бурового раствора и его периодическим доливом в приемную емкость, с работами, связанными непосредственно с бурением скважины, что в свою очередь позволит сократить время бурения скважины.

Фие.2

Составитель Р. Рахов

Редактор Л. Филь Техред T.Маточка Корректор A. Зимокосов

Закаэ 1704/30 . Тираж .564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород,.ул. Проектиая, 4