Устройство дистанционного контроля параметров раствора в желобе буровой установки


 

E21B44/00 - Системы автоматического управления или регулирования процессом бурения, т.е. самоуправляемые системы, осуществляющие или изменяющие процесс бурения без участия оператора, например буровые системы, управляемые ЭВМ (неавтоматическое регулирование процесса бурения см. по виду процесса; автоматическая подача труб со стеллажа и соединение бурильных труб E21B 19/20; регулирование давления или потока бурового раствора E21B 21/08); системы, специально предназначенные для регулирования различных параметров или условий бурового процесса (средства передачи сигналов измерения из буровой скважины на поверхность E21B 47/12)

Владельцы патента RU 2520110:

Малюга Анатолий Георгиевич (RU)

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к наземным комплексам контроля параметров бурового раствора. Устройство содержит, по меньшей мере, датчик температуры, измерители уровня и скорости течения раствора и плотномер, включающий источник гамма-излучения и блок детектирования, а также электронный блок обработки сигналов и компьютер. Датчик температуры, измерители уровня и скорости и источник гамма-излучения совместно компактно смонтированы на единой несущей платформе, выполненной в виде быстросъемной крышки люка, предусмотренного в верхней части желоба. Вовнутрь последнего введен подвесной жестко связанный с платформой акустически прозрачный контейнер, разделенный на две полости, в одной из которых размещен датчик температуры, а в другой - измеритель скорости в виде электроакустического преобразователя, взаимодействующего через контактную жидкость со стенкой контейнера и обращенного приемоизлучающей поверхностью в сторону данной поверхности желоба. Источник гамма-излучения размещен на внешней нижней поверхности контейнера. Обеспечивается высокая точность контролируемых параметров, простота, компактность и мобильность конструкции, безопасность обслуживания, уменьшение затрат времени на проведение монтажно-демонтажных работ.1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно - к наземным геолого-технологическим комплексам контроля параметров бурового раствора.

Известно устройство дистанционного контроля параметров тампонажных растворов и иных жидкостей при проведении цементирования обсадных колонн и ремонтно-изоляционных работ в буровых скважинах. Оно содержит измерительный блок с датчиком давления и температуры, накладной радионуклидный датчик плотности и накладной электроакустический преобразователь скорости потока, смонтированные на отрезке насосно-компрессорной трубы, входящем в состав нагнетательного трубопровода высокого давления (RU 2379501 С1, Е21В 44/00, Е21В 47/00, 20.01.2010).

Данное устройство для проведения измерений объемного расхода и плотности требует полного заполнения трубопровода жидкостью в поперечном сечении канала, что исключает возможность его применения в закрытых безнапорных трубопроводах большого диаметра, к которым в полной мере относится желоб буровой установки.

Известно также устройство, не обладающее необходимой совокупностью датчиков для полного контроля в безнапорном трубопроводе параметров жидкости, однако содержащее для определения ее объемного расхода электроакустический преобразователь уровня и погружной оптический датчик скорости потока (RU 18769 U1, 7 G01F 1/66, 08.11.2001).

Недостатком этого устройства является невозможность измерения скорости потока вязкопластичных жидкостей высокой плотности, к которым относятся многие буровые и цементные растворы, осаждение и налипание которых на поверхность оптической системы датчика приводит к блокированию работы его измерительного преобразователя.

Из известных устройств дистанционного контроля параметров раствора в желобе буровой установки наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее, по меньшей мере, датчик температуры, измерители уровня и скорости течения раствора, плотномер, включающий источник гамма-излучения и блок детектирования, жестко закрепленный на внешней нижней поверхности желоба, а также электронный блок обработки сигналов и компьютер (RU 2085726 C1, E21B 47/00, 27.07.1997).

Недостатком данного устройства является наличие связанного с желобом измерительного трубопровода, усложняющего его конструкцию и приводящего к увеличению погрешности измерения расхода вследствие неполного отвода раствора в измерительный канал. Другим недостатком устройства является необходимость применения в нем нейтронного датчика уровня, отдельно от измерительного трубопровода устанавливаемого на желобе. Такая конструкция помимо высокой радиационной опасности и сложности периодической градуировки датчика уровня значительно усложняет монтаж-демонтаж устройства.

Изобретение направлено на устранение указанных недостатков.

Для достижения этого технического результата в предлагаемом устройстве дистанционного контроля параметров раствора в желобе буровой установки, содержащем, по меньшей мере, датчик температуры, измерители уровня и скорости течения раствора, плотномер, включающий источник гамма-излучения и блок детектирования, жестко закрепленный на внешней нижней поверхности желоба, а также электронный блок обработки сигналов и компьютер, датчик температуры, измерители уровня и скорости и источник гамма-излучения совместно компактно смонтированы на единой несущей платформе, выполненной в виде быстросъемной крышки люка, предусмотренного в верхней части желоба, при этом вовнутрь последнего введен подвесной жестко связанный с платформой акустически прозрачный контейнер, разделенный на две полости, в одной из которых размещен датчик температуры, а в другой - измеритель скорости, выполненный в виде электроакустического преобразователя, взаимодействующего через контактную жидкость со стенкой контейнера и обращенного приемоизлучающей поверхностью в сторону донной поверхности желоба, при этом источник гамма-излучения размещен на внешней нижней поверхности контейнера.

Кроме того, источник гамма-излучения и блок детектирования расположены со смещением относительно друг друга вдоль продольной оси желоба на расстояние между точками излучения и приема, соответствующее базовой толщине слоя раствора, обеспечивающей эффективное поглощение гамма-квантов.

Отличительными признаками предлагаемого устройства дистанционного контроля параметров раствора в желобе буровой установки от указанного выше известного наиболее близкого к нему являются совместное компактное размещение датчика температуры, измерителей уровня и скорости и источника гамма-излучения на единой несущей платформе, выполненной в виде быстросъемной крышки люка, предусмотренного в верхней части желоба, введение вовнутрь желоба подвесного жестко связанного с платформой акустически прозрачного контейнера, разделенного на две полости, размещение в одной из них датчика температуры, а в другой - измерителя скорости, выполненного в виде электроакустического преобразователя, взаимодействующего через контактную жидкость со стенкой контейнера и обращенного приемоизлучающей поверхностью в сторону донной поверхности желоба, а также размещение источника гамма-излучения на внешней нижней поверхности контейнера. Другим отличительным признаком является расположение источника гамма-излучения и блока детектирования со смещением относительно друг друга вдоль продольной оси желоба на расстояние между точками излучения и приема, соответствующее базовой толщине слоя раствора, обеспечивающей эффективное поглощение гамма-квантов.

Предлагаемое устройство поясняется прилагаемой схемой, фрагмент общего вида с частичным продольным разрезом.

Устройство дистанционного контроля параметров раствора в желобе буровой установки выполнено в виде модульной конструкции, размещенной на желобе 1 закрытого типа, по существу представляющему собой безнапорную трубу большого диаметра. При этом датчик температуры 2, измерители уровня 3 и скорости 4 и источник гамма-излучения 5 совместно компактно смонтированы на единой несущей платформе 6, которая выполнена в виде быстросъемной крышки люка 7, имеющего форму прямоугольной металлической горловины 8, приваренной к верхней части желоба 1. Внутри желоба 1 установлен подвесной герметичный акустически прозрачный (выполненный, например, из нержавеющей стали) цилиндрический контейнер 9 обтекаемой формы, жестко связанный с помощью трубчатой штанги 10 с несущей платформой 6. Штанга 10 имеет возможность осевого перемещения для обеспечения установки контейнера 9 в желобе 1 на заданной глубине и снабжена зажимом 11, жестко связанным с несущей платформой 6. На верхнем конце штанги 10 съемно установлен электронный блок 12 обработки сигналов, который с помощью кабельного разъема (на схеме не показан) электрически связан с контейнером 9. При этом контейнер 9 разделен перегородкой 13 на две полости 14 и 15. В полости 14 с помощью Г-образного кронштейна 16, жестко закрепленного на перегородке 13, размещен погруженный в контактную жидкость 17 (например, жидкий вазелин) измеритель скорости 4 течения раствора 18, выполненный в виде электроакустического преобразователя, взаимодействующего через контактную жидкость 17 со стенкой контейнера 9 и обращенного приемоизлучающей поверхностью в сторону внутренней донной поверхности желоба 1. При этом информационный (коаксиальный) кабель 20 от измерителя скорости 4 с уплотнением через перегородку 13 выведен в воздушную полость датчика температуры 2 и вовнутрь штанги 10 до кабельного разъема электронного блока 12 обработки сигналов. Такое размещение измерителя скорости 4 позволяет обеспечить надежный контроль скорости течения раствора 18 при его минимально допустимом уровне, что особенно важно при контроле выхода в желоб 1 «языков» цементного раствора. Датчик температуры 2 с возможностью доступа его чувствительного элемента к раствору 18 с уплотнением выведен из воздушной полости через нижнюю стенку контейнера 9 наружу и с помощью электрических проводов 21 связан с контактами кабельного разъема электронного блока 12 обработки сигналов. Источник гамма-излучения 5, выполненный в виде не имеющего ограничений по радиационной безопасности радионуклида, например натрия-22, в металлической капсуле с помощью резьбового соединения установлен в нижней задней (по отношению к направлению потока, указанного па схеме стрелкой) части контейнера 9 с возможностью взаимодействия с блоком детектирования 22 плотномера, жестко закрепленного на внешней нижней поверхности желоба 1 с помощью крепежных резьбовых шпилек 23. При этом контейнер 9 в лобовой и задней частях снабжен обтекателями 24 и 25. Для обеспечения работоспособности плотномера при минимально допустимом уровне течения раствора 18 источник гамма-излучения 5 и блок детектирования 22 расположены со смещением относительно друг друга вдоль продольной оси желоба 1 на расстояние между точками излучения и приема, соответствующее базовой толщине слоя раствора, обеспечивающей эффективное поглощение гамма-квантов. Для определения объемного расхода раствора измеритель уровня 3 может иметь различную конструкцию, выполненную, например, в виде жестко размещенного на горловине 26 электроакустического преобразователя либо установленного на ней лазерного дальномера. Электронный блок 12 обработки сигналов размещен в герметичном кожухе и служит для сбора данных, измерения электрических сигналов и передачи цифровой информации в компьютер (на схеме не показан), обычно дистанционно размещаемый в станции геолого-технологических исследований, осуществляемых на скважине. При необходимости к электронному блоку 12 обработки сигналов могут быть подключены и другие дополнительно установленные на платформе 6 датчики, такие, например, как резистивиметр.

Работа устройства дистанционного контроля параметров раствора в желобе буровой установки заключается в следующем.

При выходе из ствола скважины раствор 18 по направлению, указанному на схеме стрелкой, поступает в желоб 1. В процессе движения раствора 18 в желобе 1 с помощью измерителей уровня 3 и скорости 4 происходит волновое зондирование границы раздела жидкость - воздух и движущихся в потоке твердых частиц и газовых пузырьков. Вырабатываемые в результате этого зондирования электрические сигналы поступают в электронный блок 12 их обработки, а затем на вход компьютера, где по заданному алгоритму пересчитываются в показания объемного расхода. При этом упомянутый алгоритм в качестве исходного параметра, необходимого для определения площади поперечного сечения потока в виде сегмента, включает в себя информацию о величине внутреннего диаметра желоба 1. Одновременно с электрическими сигналами, предназначенными для измерения объемного расхода жидкости, от блока детектирования 22 плотномера и от датчика температуры 2 на вход компьютера через электронный блок 12 обработки сигналов поступают электрические сигналы, характеризующие плотность раствора 18 и его температуру. При этом полученные показания используются для расчета массового расхода раствора 18 и анализа осуществляемого технологического процесса.

Использование предлагаемого устройства дистанционного контроля параметров раствора в желобе буровой установки позволит по сравнению с существующими устройствами обеспечить следующие преимущества:

- повысить точность измерения объемного расхода раствора;

- обеспечить простоту, компактность и мобильность конструкции;

- повысить безопасность обслуживания;

- минимизировать затраты времени на проведение монтажно-демонтажных работ.

1. Устройство дистанционного контроля параметров раствора в желобе буровой установки, содержащее, по меньшей мере, датчик температуры, измерители уровня и скорости течения раствора, плотномер, включающий источник гамма-излучения и блок детектирования, жестко закрепленный на внешней нижней поверхности желоба, а также электронный блок обработки сигналов и компьютер, отличающееся тем, что датчик температуры, измерители уровня и скорости и источник гамма-излучения совместно компактно смонтированы на единой несущей платформе, выполненной в виде быстросъемной крышки люка, предусмотренного в верхней части желоба, при этом вовнутрь последнего введен подвесной жестко связанный с платформой акустически прозрачный контейнер, разделенный на две полости, в одной из которых размещен датчик температуры, а в другой - измеритель скорости, выполненный в виде электроакустического преобразователя, взаимодействующего через контактную жидкость со стенкой контейнера и обращенного приемоизлучающей поверхностью в сторону донной поверхности желоба, при этом источник гамма-излучения размещен на внешней нижней поверхности контейнера.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник гамма-излучения и блок детектирования расположены со смещением относительно друг друга вдоль продольной оси желоба на расстояние между точками излучения и приема, соответствующее базовой толщине слоя раствора, обеспечивающей эффективное поглощение гамма-квантов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и устройству демпфирования колебаний прилипания-проскальзывания в бурильной колонне. Техническим результатом является настройка ПИ -регулятора для обеспечения демпфирования энергии крутильных волн на частоте прилипания-проскальзывания или вблизи нее.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин гидравлическими забойными двигателями (ГЗД), а именно к способам контроля режима работы ГЗД в забойных условиях.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к бурению горизонтальных скважин, и может быть использовано для управления процессом бурения. Техническим результатом является разработка способа регулирования нагрузки на долото при бурении горизонтальной скважины по фактической нагрузочной характеристике турбобура, построенной по информации, полученной в процессе бурения одновременно о частоте вращения и нагрузке на долото.

Группа изобретений относится к способам адаптивного регулирования условий бурения скважин и к долотам для их реализации. Обеспечивает создание адаптивных условий бурения путем жесткого согласования условий разрушения горной породы забоя, условий очистки забоя от разрушенной породы и условий геологических, определяемых твердостью горной породы.

Изобретение относится к способу и системе коррекции траектории ствола скважины. Техническим результатом является использование данных, полученных в режиме реального времени, для уточнения модели напряжений для данного региона, так что траекторию можно непрерывно корректировать для достижения оптимального соотношения с измеренными характеристиками напряжений данного региона.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для оптимального управления процессом. Техническим результатом является увеличение точности управления режимом бурения и увеличение механической скорости проводки скважины за счет оптимизации управления по минимуму вибрации бурильной колонны.

Изобретение относится к определению нейтральной точки буровой колонны при бурении скважины на основании гидравлического фактора и/или факторов скручивающих и осевых нагрузок.

Изобретение относится к способу демпфирования колебаний прилипания-проскальзывания в бурильной колонне. .

Изобретение относится к способу и устройству демпфирования колебаний прилипания-проскальзывания в бурильной колонне. .
Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, в частности к способам экологически безопасной утилизации буровых сточных вод при проведении буровых работ на суше.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам отвода шлама от рабочего места бурильщика на буровых станках, предназначенных для бурения скважин ударно-вращательным способом в подземных условиях.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для предотвращения потерь бурового раствора при отсоединении труб. .

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам бурения и расширения скважин в крепких породах. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использовано при строительстве нефтяных и газовых скважин на суше. .
Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, в частности к их промывке и охране пресных подземных вод от загрязнения буровым раствором. .

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для бурения и расширения скважин в крепких породах. .

Изобретение относится к емкостям-хранилищам в естественных грунтах и может быть использовано для сооружения техногенного барьера, ограничивающего распространение в грунтах нефти и нефтепродуктов при их добыче, хранении и переработке.
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к способам бурения скважин с промывкой в карбонатных пластах. .

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, в частности к их промывке и охране пресных вод от загрязнения буровым раствором. .

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к бурению скважин. Устройство для совмещенного механического и термического расширения скважин содержит буровой став с породоразрушающими элементами, размещенную в торце става горелку с магистралями подвода горючего и воздуха, установку пылегазоподавления с встроенной трубой для отвода горячего парогазового потока в окружающую среду, пульт управления, электронагреватели с адсорбером, который имеет вид двух вставленных один в другой и ограниченных поверхностями цилиндров разного диаметра для размещения адсорбента между внутренней стенкой большего цилиндра и внешней стенкой меньшего цилиндра, а внутренней стенкой он насажен на внешнюю поверхность трубы для отвода парогазовой смеси в атмосферу. Меньший цилиндр выполнен из биметалла. Внутренняя стенка меньшего цилиндра имеет коэффициент теплопроводности, в 2,5-3,0 раза превышающий коэффициент теплопроводности внешней его стенки. Внутренняя поверхность большего цилиндра покрыта теплоизолирующим и теплоаккумулирующим тонковолокнистым базальтовым материалом, причем тонковолокнистый базальтовый материал расположен продольно растянутым по высоте адсорбера. Обеспечивается снижение энергозатрат при длительной эксплуатации адсорбера. 2 ил.
Наверх