Устройство определения концентрации утяжелителя буровых растворов

 

Изобретение относится к бурению скважин. Цель - расширение функциональных возможностей. Устр-во содержит дегазатор 1, датчики 2, 3 плотности раствора и газосодержания, задатчик 8 плотности раствора. Для достижения цели устр-во имеет блоки 4, 5 запоминания плотности раствора и газосодержания, сумматоры 6, 10, 12, умножители 7, 11, задатчик 9 плотности утяжелителя, делитель 13, блок 14 индикации концентрации утяжелителя. Установленные на входе дегазатора датчики 2, 3 измеряют объемное содержание газа в растворе и его плотность. Эти параметры фиксируются в блоках 4, 5. Истинная плотность бурового раствора определяется на выходе умножителя 7 с учетом газосодержания. Сумматор 10 фиксирует разность между уставкой и истинной плотностью. Последняя перемножается в умножителе 11 с заданной плотностью утяжелителя. Сумматор 12 определяет разность плотностей уставок. На выходе делителя 13 индицируется величина концентрации утяжелителя. Применение устр-ва позволяет повысить экономичность процесса бурения скважин и уменьшить вероятность аварийных ситуаций. 1 ил.

ГОЮЭ СОВЕТСКИХ

ГОЦИАЛИГТИЧЕГКИХ

РЕСПУБЛИК (ч)1 Е 21 В 21/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕT

ПО ИЗОБРЕТЕ1(ИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4726939/03 (22) 04.08.89 (46) 15.08.91. Бюл. ¹ 30 (71) С пециал ьное проектно-конструкторское бюро автоматизации глубокого разведочного бурения Министерства геологии

СССР (72) M.M.Êóçüìåíêî, P.Þ.Ðàeè÷-Щерба, Е.Ф.Шабашев, А.А.Шварев и О.Н.Ярочкин (53) 622.241 (088.8) (56) Авторское свидетельства СССР

¹ 1488433, кл. Е 21 В 21/06, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ УТЯЖЕЛИТЕЛЯ БУРОВЫХ

РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к бурению скважин. Цель — расширение функциональных возможностей. Устр-во содержит дегазатор

1, датчики 2, 3 плотности раствора и гаэосодержания, задатчик 8 плотности раствора.

Для достижения цели устр-во имеет блоки 4, „„. Ю„„1670091 А1

5 запоминания плотности раствора и гаэосодержания, сумматоры 6. 10, 12, умножители 7, 11, эадатчик 9 плотности утяжелителя, делитель 13, блок 14 индикации концентрации утяжелителя. Установленные на входе дегазатора датчики 2, 3 измеряют объемное содержание газа в растворе и его плотность.

Эти параметры фиксируются в блоках 4, 5.

Истинная плотность бурового раствора определяется на выходе умножителя 7 с учетом газосодержания. Сумматор 10 фиксирует разность между уставкой и истинной плотностью. Последняя перемножается в умножителе 11 с заданной плотностью утяжелителя. Сумматор 12 определяет разность плотностей уставок. На выходе делителя 13 индицируется величина концентрации утяжелителя. Применение устр-ва позволяет повысить экономичность процесса бурения скважин и уменьши1ь вероятность аварийных ситуаций. 1 ил.

1670091

Изобретение относится к бурению скважин на нефть и газ, конкретно, к очистке буровых растворов от газа.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство определения концентрации утяжелителя включает в себя дегазатор 1, датчик 2 газосодержания в буровом растворе, установленный на выходе иэ дегазатора

1, датчик 3 плотности бурового раствора, установленный на выходе из дегазатора 1, блок 4 запоминания газосодержания, блок

5 запоминания плотности бурового раствора, первый сумматор б, первый умножитель

7, задатчик 8 плотности бурового раствора, эадатчик 9 плотности утяжелителя, второй сумматор 10, второй умножитель 11, третий сумматор 12, делитель 13 и блок 14 индикации концентрации утяжелителя в буровом растворе.

Датчики 2, 3 газосодержания и плотности соединены с блоками 4, 5 эапомин.", ия соответственно гаэосодержания и пл< тности бурового раствора, выход блока 4 запоминания газосодержания соединен с входом первого сумматора б, выход которого соединен с вторым входом первого умножителя 7, первый вход которого соединен с выходом блока 5 запоминания плотности, выход первого умножителя 7 соединен с первым входом второго сумматора 10, второй вход которого соединен с задатчиком 8 плотности бурового раствора и первым входом третьего сумматора 12, Выход второго сумматора 10 соединен с первым входом второго умножителя 11, второй вход которого соединен с эадатчиком 9 плотности утяжелителя, а выход подключен к второму входу делителя 13, первый вход которого соединен с выходом третьего сумматора 12, а выход делителя 13 соединен с блоком 14 индикации концентрации утяжелителя в буровом растворе.

Устройство определения концентрации утяжепителя буровых растворов работает следующим образом.

Загазированный буровой раствор поступает на очистку в дегазатор 1, где освобождается от; аза. При этом качество очистки бурового раствора от газа зависит как от реологических свойств раствора, так и от воэможносгей самого дегаэатора 1. В практике остаточное гаэосодержание доходит до 5$ от общего объема раствора, Установленный на выходе из дегазатора 1 датчик 2 газосодержания определяет оставшееся после дегазации раствора обьемное содержание газа, а установленный на выхо10

55 де из дегазатора 1 датчик 3 плотности бурового раствора определяет фактическую плотность дегаэированного раствора. Замеренные датчиками 2 и 3 параметры (три замера в 1 мин) вводятся в блоки 4 и 5 запоминания соответственно остаточного газосодержания и плотности дегазированного бурового раствора.

С блоков 4 и 5 сигналы газосодержания и плотности идут на обработку по следующему алгоритму: й- =,.„„(1 + )

100 где р с — истинная плотность бурового раствора, г/см; р, — фактическая плотность бурового раствора, измеренная датчиком 3 для определения плотности, г/смз;

Чост — остаточное газо;.одержание, измеренное датчиком 2 для определения газосодержания, 7;.

При этом Лр = р р — р „,, где Лр- разность между заданной пло;ностью бурового раствора и его истинной плотностью, г/см;

pyp — заданная плотность, которую необходимо получить путем утяжеления бурового раствора, r/ñ ë, .Л

А значит С =

A A где С вЂ” концентрация утяжелителя в буровом растворе, г/см; ру — плотность утяжелителя, г/см, з

1/о ст

Величина 1 + — — определяется

100 первым сумматором б, а ее умножение на р х производится первым умножителем 7, с которого сигнал, характеризующий величину рцс, поступает на второй сумматор 10, где вычитается из сигнала, характеризующего величину рур, поступающего от эадатчика 8 плотности бурового раствора, С сумматора 10 сигнал, характеризующий величину Лр поступает на второй умножитель 11, где умножается на сигнал, характеризующий величину ру, поступающий от задатчика 9 плотности утяжелителя, Сигнал, характеризующий величину произведения р Лр поступает с умножителя

11 на делитель 13, где производится деление величины р, Лр на величину

p„— ð, сигнал которой поступает от третьего сумматора 12. Результат деления с делителя 13 выводится на блок 14 индикации концентрации утяжелителя в буровом растворе.

Практически смысл решаемой задачи заключается в следующем.

1670091

Составитель А.Рыбаков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Демчик

Редактор М.Товтин

Заказ 2722 Тираж 356 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производ<..твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Предположим, что для скважины глубиной 2500-2800 м треб ется буровой раствор плотностью 1,45 г/см, в то время как циркулирующий на глубине 2500 м этой скважины буровой раствор имеет фактическую плотность, например, 1,35 г/см . Переход з на более высокую плотность осуществляется путем ввода в буровой раствор утяжелителя, например, ВаЯО<, При плотности

BaSO4, равной 4 r/ñì для указанной глубиз ны скважины, чтобы поднять плотность бурового раствора на 0,1 г/см потребуется з

40000 кг BaSO4.

В настоящее время ввод утяжелителя осуществляется на основании замеренной фактической плотности бурового раствора, подлежащего утяжелению, без учета содержащегося в растворе остаточного газа.

Предположим, что с помощью устройства выявлено наличие остаточного газосодержания величиной 4 . Тогда определяется истинная плотность раствора, которая будет уже не 1,35 г/см, а 1,406 г/см, т.е, на 0,056 г/см больше фактичез ской плотности, В результате утяжелять буровой раствор надо не на 0.1 г/см, а всего з на 0,044 г/см, а значи г, утяжелителя(ВаЯО ) потребуется на 22400 кг меньше.

Устройство позволяет буровикам получить информацию о необходимой концентрации утяжелителя в буровом растворе, Напримео, блок 14 показал концентрацию

0,07 г/см, а расход бурового раствора в это время составляет 30 л/с, а значит, буровик должен вводить в буровой раствор утяжелитель с производительностью 2,1 кг/с или

7560 кг/ч.

Применение устройства позволяет повысить экономичность процесса бурения скважины и уменьшить вероятность аварий5

40 ных ситуаций, вызванных неуравновешенностью пластового давления гидрос<атическим давлением бурового раствора.

Формула изобретения

Устройство определения концентрации утяжелителя буровых растворов, содержащее дегазатор, датчики плотности бурового раствора и газосодержания, задатчик плотности бурового раствора, о т л и < а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, оно снабжено блоками запоминания плотности бурового раствора и газосодержания, первым, вторым и третьим сумматорами, первым, вторым умножителями, задатчиком плотности утяжелителя, делителем и блоком индикации концентрации утяжелителя, причем датчики плотности бурового раствора и газосодержания установлены на выходе дегазатора и подключены соответственно через блок запол<инания плотности бурового раствора к первол<у входу умножителя и через блок запол<ина< ив газосодержания — к входу первого сумматора, выход которого соединен с первым Lxoдом первого умножителя, второй вход которого подключен к выходу блока запоминания плотности бурового раствора, выход соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подклю <ен к выходу задатчика плотности бурового раствора и первому входу третьего с мматора, выход соединен с первым входом второго умножителя, второй вход t