Способ контроля уровня тампонажных растворов



Способ контроля уровня тампонажных растворов
Способ контроля уровня тампонажных растворов
Способ контроля уровня тампонажных растворов

 


Владельцы патента RU 2567435:

Малюга Анатолий Георгиевич (RU)

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и предназначено для обеспечения высококачественного проведения процесса тампонажных работ в скважинах. Техническим результатом изобретения является повышение точности контроля уровня тампонажных растворов в емкостях передвижных осреднительных установок с осевыми мешалками. Для чего при контроле уровня, включающем измерение дальности поверхности раствора от электромагнитного приемно-излучающего датчика, зондирующий луч которого направляют параллельно осевой линии емкости, используют дополнительный аналогичный основному датчик. При этом зондирующие лучи обоих датчиков располагают в одной плоскости симметрично осевой линии емкости, а истинное значение дальности устанавливают по приведенной формуле. 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и предназначено для контроля уровня тампонажных растворов преимущественно в емкостях передвижных осреднительных установок с осевыми мешалками.

При проведении изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах высокие требования предъявляются к качеству и количеству приготавливаемых порций закачиваемых в заливочные (бурильные или насосно-компрессорные) трубы тампонажных растворов. Для решения этих задач при строительстве и ремонте скважин находят широкое применение передвижные цементировочные агрегаты, например ЦА-320 или иного аналогичного типа. При этом для выравнивания плотности и достижения требуемой вязкости раствора используется технология непрерывной круговой циркуляции по схеме «мерная емкость - насос - мерная емкость», а измерение уровня и в конечном счете определение объема порции приготавливаемой смеси осуществляют путем визуального отсчета показаний шкалы линейки, являющейся неотъемлемой частью мерной емкости (см. книгу Барановского В.Д., Булатова А.И., Крылова В.И. Крепление и цементирование наклонных скважин. -М., Недра: 1983, 352 с., ил., с. 136 и с. 231).

Такая технология приготовления тампонажного раствора не обеспечивает возможности автоматического поддержания уровня, что ограничивает ее применение в компьютеризированных тампонажных комплексах. Другим недостатком используемого способа контроля уровня тампонажных растворов является дополнительная погрешность, вызванная налипанием раствора на погруженную в мерную емкость измерительную часть линейки.

Для устранения указанных недостатков в последние годы разработан дистанционный бесконтактный способ контроля уровня тампонажных растворов в осреднительных емкостях передвижных агрегатов, включающий измерение дальности поверхности раствора от электромагнитного приемно-излучающего датчика (дальномера), зондирующий луч которого направляют вдоль осевой линии емкости. Этот способ основывается на эффекте отражения электромагнитного волнового луча от границы раздела «жидкость - воздух» и по принципу действия датчика может иметь различные варианты конструктивной реализации. Наибольшее распространение получил способ контроля уровня тампонажных растворов, основанный на ультразвуковой локации поверхности жидкости с помощью датчика типа ДУУ-340 (http://gelstver.ru/catalog), устанавливаемого над поверхностью раствора с помощью кронштейна и струбцины, закрепляемой на борту емкости. Основным преимуществом такого способа является возможность направления на поверхность раствора зондирующего луча по линии, совпадающей с осевой линией емкости. Это, как известно, устраняет погрешность измерения дальности вследствие неортогональности поверхности раствора и осевой линии емкости из-за обычно негоризонтируемого размещения на земной буровой площадке монтажной базы передвижного агрегата (автомобиля, прицепа). Однако, как показывает опыт, использование мерных емкостей цементировочных агрегатов для перемешивания циркуляционным методом тампонажных растворов не обеспечивает высокой точности регулирования их параметров. Для доведения тампонажных растворов до гомогенной структуры требуемого качества используются специализированные емкости передвижных осреднительных установок типа ОС 4×2 (http://www.korona-tek.ru). Отличительной особенностью этих емкостей, обычно имеющих цилиндрическую форму, является наличие осевых мешалок, что препятствует измерению дальности поверхности раствора по осевой линии емкости и приводит к необходимости параллельного смещения зондирующего луча относительно указанной линии на некоторое расстояние для отхода от места расположения осевой мешалки. По этой причине при отклонении осевой линии емкости от вертикали, что практически всегда имеет место, возникает возможность появления сложно учитываемой дополнительной погрешности определения уровня раствора. Эта погрешность в зависимости от азимута плоскости отклонения осевой линии емкости может изменяться от нуля до максимального значения, определяемого величиной угла отклонения от вертикали упомянутой линии и величиной смещения относительно ее зондирующего луча датчика. В результате чего возникает неопределенность в точности контроля уровня, что существенно сказывается на точности определения объема малых (до 0,5 м3) порций приготавливаемого раствора и затрудняет возможность «тонкой» регулировки его плотности.

Изобретение направлено на устранение указанных недостатков.

Для достижения этого технического результата в предлагаемом способе контроля уровня тампонажных растворов преимущественно в емкостях передвижных осреднительных установок с осевыми мешалками, включающем измерение дальности поверхности раствора от электромагнитного приемно-излучающего датчика, зондирующий луч которого направляют параллельно осевой линии емкости, используют дополнительный аналогичный основному датчик, при этом зондирующие лучи обоих датчиков, располагают в одной плоскости симметрично осевой линии емкости, а истинное значение дальности устанавливают по формуле

где d1 и d2 - соответственно дальности, измеренные основным и дополнительным датчиками.

Отличительными признаками предлагаемого способа контроля уровня тампонажных растворов преимущественно в емкостях передвижных осреднительных установок с осевыми мешалками от указанного выше наиболее близкого к нему является использование дополнительного аналогичного основному датчика, расположение зондирующих лучей обоих датчиков в одной плоскости симметрично осевой линии емкости и определение истинного значения дальности по формуле (1).

Предлагаемый способ поясняется прилагаемой схемой контроля уровня тампонажного раствора в осреднительной емкости с осевой мешалкой.

Сущность способа заключается в следующем.

Перед проведением тампонажных работ на скважине осуществляют монтаж обвязки цементировочного оборудования. Для контроля параметров тампонажного раствора и режимов его закачивания в скважину на входящих в состав оборудования передвижных агрегатах устанавливают необходимый комплект датчиков станции контроля процесса цементирования. При этом на крышке 1 емкости 2 передвижной осреднительной установки (на схеме не изображена) кроме основного электромагнитного приемно-излучающего датчика 3 монтируют аналогичный основному дополнительный датчик 4. Датчики 3 и 4 могут иметь различный принцип действия. Однако, для улучшения качества контроля наклонной поверхности тампонажного раствора целесообразно использовать датчики в виде лазерных дальномеров, отличающихся малыми габаритными размерами, высокой разрешающей способностью при малом угле расхождения зондирующего луча, обеспечивающего на приемлемой дальности малый диаметр лазерного пятна, обычно не превышающий 4 мм. В процессе проведения монтажных работ точки излучения в1 и в2 датчиков 3 и 4 располагают в одной плоскости, перпендикулярной осевой линии 00′ емкости 2. Для отхода от привода 5 осевой мешалки 6 датчики 3 и 4 размещают таким образом, чтобы их зондирующие лучи в1с1 и в2с2 были расположены в одной плоскости симметрично осевой линии емкости 2 на расстоянии 1 2 L относительно ее и при расстоянии между собой, равном L, как это показано на схеме. В таком состоянии осредняющая установка готова к проведению контроля уровня тампонажного раствора 7, обычно подаваемого в емкость 2 из смесительного агрегата (на схеме не показан). Очевидно, что в случае идеального горизонтирования емкости 2 (например, по пространственному расположению крышки 1) уровень поверхности АА′ раствора легко может быть определен по измеренной дальности одного из датчиков 3 или 4. Однако, такая ситуация в практике проведения тампонажных работ маловероятна. Чаще всего осевая линия 00′ емкости 2 отклонена в зависимости от условий дислокации передвижной осреднительной установки на некоторый угол α, лежащий в плоскости с неизвестным азимутальным направлением. При этом поверхность раствора будет лежать в плоскости ВВ′, пересекающейся с плоскостью АА′ идеального горизонтирования емкости 2 в точке е, являющейся в рассматриваемом случае точкой пересечения линии 00′ с линией, перпендикулярной плоскости схемы и одновременно лежащей в плоскостях AA′ и ВВ′. Измеряемые датчиками 3 и 4 дальности d1 и d2 в плоскости ориентации угла α, совпадающей с плоскостью схемы, будут иметь максимальные значения погрешностей, равные по абсолютной величине и противоположные по знаку, т.е. Δ max = ± 1 2 L t g α , а в перпендикулярном направлении будут равны нулю. Это свидетельствует о том, что погрешности измерения дальностей датчиками 3 и 4, связанные с отклонением осевой линии 00′ емкости 2 от вертикали, в зависимости от азимута этого отклонения относительно плоскости расположения зондирующих лучей в1с1 и в2с2 имеют синусоидальный характер. Принимая во внимание вышеизложенное, становится ясным, что на всех азимутах погрешность измерения дальности d1 основного датчика 3 от наклона емкости 2 в процессе проведения тампонажных работ устраняется с помощью дополнительного датчика 4 при измерении дальности d2 путем нахождения истинного значения дальности D по алгоритму (1), определяющему реальный уровень и расчетный объем закачиваемой в заливочные трубы порции тампонажного раствора 7 требуемой консистенции.

Благодаря предложенному способу при проведении на скважине тампонажных работ с использованием вычислительного устройства, являющегося составной частью станции контроля процесса цементирования, обеспечивается регистрация и более точный контроль уровня тампонажных растворов в емкостях осреднительных передвижных установок с осевыми мешалками. Кроме того, предложенный способ при развертывании комплекса цементирования на скважине позволяет снизить требования к определению пространственного положения передвижной установки на буровой площадке, что особенно важно для закрытых осреднительных емкостей, исключающих визуальный контроль за поверхностью жидкости.

Способ контроля уровня тампонажных растворов преимущественно в емкостях передвижных осреднительных установок с осевыми мешалками, включающий измерение дальности поверхности раствора от электромагнитного приемно-излучающего датчика, зондирующий луч которого направляют параллельно осевой линии емкости, отличающийся тем, что используют дополнительный аналогичный основному датчик, при этом зондирующие лучи обоих датчиков располагают в одной плоскости симметрично осевой линии емкости, а истинное значение дальности устанавливают по формуле

где d1 и d2 - соответственно дальности, измеренные основным и дополнительным датчиками.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области контрольно-измерительной аппаратуры объектов атомной энергетики и может быть использовано в составе АСУ ТП АЭС для бесконтактного измерения уровня жидких радиоактивных отходов в резервуарах.

Изобретение относится к средствам контроля и измерения уровня жидких и сыпучих веществ в резервуарах и может быть использовано на химических, нефтедобывающих, нефтеперерабатывающих и других предприятиях, эксплуатирующих резервуары.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости, в частности для измерения уровня воды, нефтепродуктов, сжиженных газов и других жидкостей.

Радиолокационный волноводный уровнемер предназначен для измерения уровня материалов, например, в резервуарах, котлах с избыточным давлением, силосах. Он содержит приемопередающий блок, включающий блок обработки, модулятор, передатчик и приемник, волноводную линию, расположенную внутри резервуара и прикрепленную к его металлической поверхности, передающую и приемные связанные линии, соединенные с передатчиком и приемником соответственно, проходящие через СВЧ гермовводы и заканчивающиеся вибраторами, возбуждающими волноводную линию, которая монтируется как отдельная подвеска с грузом, который может быть отражателем или поглотителем.

Изобретение может быть использовано для высокоточного измерения уровня диэлектрической жидкости, находящейся в емкости, например для измерения уровня нефтепродуктов.

Изобретение относится к области измерительной техники и, в частности, касается измерительного устройства для измерения уровня наполнения, измерения разделительного слоя или определения свойств наполняющего материала, которое состоит из: первого волноводного устройства с устройством ввода для проведения первого измерения и замеряющего устройства для проведения второго измерения, которое представляет собой второе волноводное устройство с вторым устройством ввода, при этом устройства ввода служат для присваивания потенциала и опорного потенциала и имеют развязку потенциалов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости, в частности для измерения уровня воды, нефтепродуктов, сжиженных газов и других жидкостей.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня электропроводной жидкости в различных открытых емкостях. В частности, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла в технологических емкостях металлургического производства.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня диэлектрической жидкости, находящейся в какой-либо емкости.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного и дистанционного определения толщины плоских диэлектрических материалов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения количества (объема) диэлектрической жидкости в металлической емкости произвольной конфигурации независимо от ее электрофизических параметров. Предлагается способ измерения количества диэлектрического вещества в металлической емкости, при котором в первом цикле измерений возбуждают электромагнитные колебания последовательно в фиксированном диапазоне частот [f1, f2] в емкости и подсчитывают число N возбуждаемых типов колебаний. Дополнительно, во втором цикле измерений, возбуждают электромагнитные колебания последовательно в фиксированном диапазоне частот [f1, f2] в емкости и подсчитывают число N возбуждаемых типов колебаний, согласно изобретению дополнительно, во втором цикле измерений, возбуждают электромагнитные колебания последовательно в фиксированном диапазоне частот [f3, f4] в полости емкости с объемом, уменьшенным на фиксированную величину ΔV в области, занимаемой жидкостью, по сравнению с объемом V0 полости при первом цикле измерений, и подсчитывают число N1 возбуждаемых колебаний, осуществляют совместное функциональное преобразование N и N1 согласно соотношению , где В качестве уменьшаемого объема ΔV возможно использовать объем полости металлического волновода, являющегося запредельным волноводом для волн диапазона частот [f3, f4], открытого на одном торце и закрытого на другом, образующем часть стенки металлической емкости, торце. Технический результат заключается в повышении точности измерения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области радиолокационной измерительной техники и может быть использовано для создания систем контроля и измерения уровня сыпучих продуктов в резервуарах, эксплуатация которых осуществляется на предприятиях строительной, горнодобывающей и нефтехимической отраслей. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик за счет сохранения надежной работоспособности при проведении измерений в различного рода резервуарах для широкого перечня сыпучих продуктов, независимо от геометрической формы, образующейся во время рабочего процесса, в том числе и во взрывоопасных средах. Суть предложенного способа заключается в том, что помимо излучения в заданном направлении и приема отраженных от поверхности исследуемого продукта радиолокационных сигналов, частота которых изменяется по линейному закону, измерения разностной частоты между излучаемым и отраженным сигналами, выделения полезного сигнала и расчета дальности, дополнительно осуществляется электронное сканирование диаграммы направленности микрополосковой антенны, излучают и принимают отраженные радиолокационные сигналы для различных угловых положений диаграммы направленности, производят измерение уровня отраженного сигнала, осуществляют спектральную обработку отраженных сигналов, на основе которой и введенных геометрических параметров исследуемого резервуара вычисляют оптимальное угловое положение диаграммы направленности, формируют сигнал управления диаграммы направленности микрополосковой антенны. Также в заявленном изобретении раскрыт радиолокационный уровнемер для осуществления вышеуказанного способа. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройству для измерения уровня заполнения наполняемой среды в контейнере, а также к способу измерения и к компьютерно-читаемому носителю, служащему для управления устройством. Техническим результатом является упрощение процедуры отнесения эхо-сигнала, которая указывает уровень заполнения среды в контейнере к соответствующей траектории. Устройство измерения уровня заполнения выполнено с возможностью определения относительного знака полученного эхо-сигнала посредством сравнения эхо-сигнала с предварительно определенным опорным значением или предварительно определенной опорной кривой. Относительный знак является положительным (отрицательным), если среднее значение эхо-сигнала больше (меньше) опорного значения или если эхо-кривая лежит выше (ниже) опорной кривой. Эхо-сигнал может быть отнесен к траектории эхо-сигнала, соответствующей уровню заполнения среды в контейнере, если ранее определенные эхо-сигналы в траектории эхо-сигнала имеют такой же относительный знак, как и полученный сигнал. В ином случае отнесение эхо-сигнала к траектории эхо-сигнала предотвращается. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к способу и устройству определения уровня, использующему электромагнитные волны для определения расстояния до поверхности продукта, содержащегося в резервуаре. Способ определения уровня наполнения продукта, содержащегося в резервуаре, включает в себя шаги: а) передают электромагнитный зондирующий сигнал к целевой области поверхности продукта; b) принимают отраженный зондирующий сигнал, являющийся отражением электромагнитного зондирующего сигнала от данной поверхности; с) определяют величину параметра, являющегося показателем амплитуды отраженного зондирующего сигнала; если величина параметра, являющегося показателем амплитуды, больше заранее заданной пороговой величины; d) передают электромагнитный измерительный сигнал к этой целевой области поверхности продукта; е) принимают обратный сигнал, являющийся отражением электромагнитного измерительного сигнала на поверхности; и f) определяют уровень наполнения на основе соотношения по времени между электромагнитным измерительным сигналом и обратным сигналом. Техническим результатом является повышение надежности и энергетической эффективности, в частности, за счет обеспечения меньшего активного времени работы устройства. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. В заявленном способе определения положения границы раздела двух веществ в емкости, при котором в емкости с веществами, одно над другим, образующими плоскую горизонтальную границу раздела, размещают вертикально отрезок длинной линии длиной l, заполняемый веществами в соответствии с их расположением в емкости, с оконечным горизонтальным участком фиксированной длины z0, скачкообразно заполняемым веществом и опорожняемым при, соответственно, поступлении веществ в емкость и их удалении из емкости, возбуждают в отрезке длинной линии электромагнитные колебания на двух разных резонансных частотах f 1 и f 2, измеряют эти резонансные частоты в зависимости от координаты z положения границы раздела двух веществ в емкости, дополнительно возбуждают в отрезке длинной линии электромагнитные колебания на третьей резонансной частоте f 3, измеряют f 3 и производят совместную функциональную обработку f 1, f 2 и f 3 согласно соотношению , где f 1 0 ,   f 2 0 ,   f 3 0 - начальные, в отсутствие веществ в емкости, значения f 1, f 2 и f 3, соответственно; - напряжение в точке с координатой ξ отрезка длинной линии с оконечным горизонтальным участком, возбуждаемого на резонансных частотах f 1, f 2 и f 3, соответственно. Техническим результатом является повышение точности измерений. 2 ил.

Предложенные два варианта радиолокационного волноводного уровнемера предназначены для измерения уровня в установках, например в резервуарах, котлах с избыточным давлением, силосах. Данный уровнемер содержит приемо-передающий блок, волноводную пару и элементы связи. Приемо-передающий блок расположен снаружи установки и включает блок обработки, модулятор, передатчик и приемник. Волноводная пара через элементы связи подключена к приемо-передающему блоку. При этом волноводная пара крепится отдельно от СВЧ гермовводов и возбуждается вибраторами, соединенными с приемо-передающим блоком через связанные линии. Связанные линии от передатчика и приемника проходят через СВЧ гермовводы и заканчиваются вибраторами, которые возбуждают волноводную линию и снимают с нее сигнал уровня. Груз на конце волноводной линии может быть отражателем или поглотителем. Изобретение позволяет упростить конструкцию СВЧ гермовводов и защитить их от нагрузок, действующих на волноводную пару, снизить уровень потерь и помех от элементов конструкции. Добавление емкостного каскада улучшает работу устройства в сложных средах. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к радарным уровнемерам. Заявлен способ радарного определения уровня и система для его реализации. Данный способ включает передачу, по меньшей мере, двух разделенных во времени импульсов несущей волны, имеющих одинаковые несущие частоты, определение изменения фазового сдвига, связанного с двумя импульсами в передаваемых сигналах, имеющих одинаковые частоты, сравнение данного изменения с пороговой величиной и, в зависимости от результата сравнения, определение расстояния на основании соотношения между передаваемыми сигналами и отраженными сигналами. Техническим результатом является обеспечение системы для радарного измерения уровня, использующей импульсы постоянной частоты, которые являются длительными по сравнению с временем прохождения. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство относится к измерителям уровня наполнителя в резервуарах, емкостях и т.д., вВ частности, к радарному детектированию параметров процесса, связанных с расстоянием до поверхности содержимого в резервуаре с помощью электромагнитных волн. Многоканальный радарный уровнемер содержит первый и второй функционально независимые блоки электрических схем, которые имеют приемопередающую схему и обрабатывающую схему. Уровнемер содержит передающий линейный зонд, соединенный с указанными блоками электрических схем. Указанный передающий линейный зонд проходит вглубь содержимого резервуара и обеспечивает возможность распространения первой и второй мод передачи. Устройство также содержит фидерный блок, подключенный для подачи в зонд электромагнитных сигналов первой и второй моды распространения. Технический результат заключается в разработке уровнемера с несколькими функционально независимыми каналами, использующего передающий линейный зонд, обеспечивающий большую надежность показаний. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области беспроводного измерения количества жидкости. Заявлены способ измерения количества жидкости и система для измерения количества жидкости. Особенностью заявленного способа является расчет количества жидкости на основании измеренной передаточной функции посредством определения временной задержки между передачей конкретной падающей электромагнитной волны из указанных падающих электромагнитных волн и приемом соответствующей отраженной электромагнитной волны; сравнения определенной временной задержки с набором известных временных задержек, соответствующих падающей электромагнитной волне, имеющей те же самые характеристики, что и указанная конкретная падающая электромагнитная волна; определения совпадения определенной временной задержки с временной задержкой из набора известных временных задержек и определения количества жидкости, соответствующего совпавшей временной задержке, после определения совпадения определенной временной задержки с временной задержкой из набора известных временных задержек. Заявленная система содержит блок запросов, содержащий передатчик, приемник, модуль передаточной функции и вычислительный модуль; и блок индукционной энергии и данных. Техническим результатом является повышение общей безопасности воздушного судна. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх