Устройство для контроля структурно-механических свойств бурового раствора

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТРУКТУРНО ЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУРОВОЮ РАСТВОРА, включающее бпок юмерения статического напряжения сдви UVt , J. .;.;. . га с чувствитепьвым ъпеыетом, о г п вчающееся тем, что, с пвпыо повыиювия точности и обеспечения нещ)рывного контропя, оно снабжено вискоэвн метром с лопастным чувствительным впементом , источнике постоянного тока с пере кгаочатеп полярности, эпектроаом и дешифратором, при атом выходы вискозиметра и блока измерения статического напряжения сдвига подключены к дешвф ратору, а выходы переключателя оопярaocrv соответствен) соединены с электродом , дешифратором и с чувствнтеш ными элементами вшжоэиметра в бпока измерения статического вапряжеввя спавга ..

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

NUWJMI58

РЕСПУБЛИН.g g Е 21 B 21/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

E (21) 2764604/22-03 (22) 31 .05.79 (46) 15.08.83. Бюп. 34 30 (72) С.А.Апехин, В.М.Бахир и Р,И.Борн (71) Среднеазиатский научно-исспедоватепьский институт природного газа (53) 622.243.144 (088.8) (56) 1. Жуховипкнй С. Ю. Регупирование параметров гпинисты х растворов. М., Гостонт, 1960, с. 87 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

БУРОВО?О РАСТВОРА, вкпючакяцее бпок измерения статического напряжения сдвв„„SU„„904376 га с чувствитепыым эцементом, о т и ич а ю щ е е с я тем, что, с пенью аовышеиия точности и обеспечения непрерывного контропя, оно снабжаю вискоза метром с попастным чувствитепьным эпементом, источником постоянного тока с перекпючатепем попярности, эпэктродом и дешифратором, при этом выходы вискознметра и блоха измерения статического напряжения сдвига подкэючеиы к деяиф. ратору, а выходы нерекпючатедя иопарности соответственно соединены с эпектродом, дешифратором и с чувствитепь ными эпементами вискоэщметра и бвока измерения статического иапряжеиия сдвига, (904376 2

Изобретение относится к системам приготовпения и %генерации буровых растворов, в частности к устройствам дпя контропя структурно-механических свойств бурового раствора. 5

Изобретение может быть испоиьэовано в нефтяной и газовой промышпанности прн приготовпении бурового раствора и дпя восстановпения его первоначальных свойств. !О

Известно устройство дпя контропя структурно-механических свойств бурового раствора, вкпючаюшее бпок измерения статического напряжения сдвига с чувстви» тельным эпементом 1 $ !

Недостатком укаэанных устройств яв ляется недостаточная точность контропя, измерение параметров вручную отнимает много времени и носит нерегупярный характер, в связи с чем резко снижается 20 точность измерений. Это, в свою очередь, не поэвопяет производить непрерывный контропь за состоянием бурового рас твора в процессе приготовления и циркупяции в скважине, что явпяется важным >5 условием успешной проводки скважины.

Uerrb изобретения - повышение точноо», ти и обеспечения непрерывного контропя.

Бепь достигается тем, что устройство снабжено вискозиметром с лопастным чувствитепьным эпементом, источиуком постоянного тока с перекпючатепем попярности, эпектродом и дешифратором, при этом выходы вискозиметра и бпока измерения статического напряжения сдвига подкцючены к дешифратору, а выходы перекпючате пя попярности соответственно соединены с эпектродом, дешифраторам и с чувствитепьными эпемвнтами вискозиметра и бпока измерения стати- О ческого напряжения сдвига.

На чертеже представлены принципиапь»

BBH схема KQHGTp HH устройства дпя, контропя структурно-механических свойств бурового раствора.

Устройство содержит вискозиметр 1, шагающий чувствитепьный эпемент 2, представпяющий -собой лопасть 3 на вапу

4, соединенном с эпектродвигатепем 5, Дпя опредепения вязкости бурового рас твора лопасть 3 помещают в раствор и вращают с помощью эпектродвигатепя

5 и ваиа 4. При изменении вязкости раствора, например, s сторону увепичения, увепичивается пропорционапьно сопротивленив движения лопасти 3, затормаживается вап 4, что привоцит к изменению тока эпектродвигатепя 5, связанного с преобразоватепем 6, Таким образом, изменение тока эиектроцвигатеия 5 пропорционапьно изменению вязкости бурового раствора, Дпя опредепения статического напражения сдвига нспопьэуется блок 7 иэмерения статического напряжения, который содержит чувствитепьный апемент

8, выпопненный в виде ребристого ципиндра 9, помещаемого в емцрсть с раствором, который приводится в движение эпектродвигатепем 10. Биииндр 9 соединяется со шкалой с помощью стаиьной правоиочной нити 11. По угпу закручивания нити 11 попучают сигнапы, которые преобразуются преобразуются преобразоватепем 12 в электрические сигналы (например, по току), пропорционапьные статическому напряжению сдвига.

Кроме того, имеется источник 13 постоянного тока и эпектрод 14, приспссобпенный дпя погружения в буровой раствор. Имеется также дешифратор 15 дпя сравнения показаний приборов 1 и 7.

Чувствительные эпементы 2 и 8, а также апектрод 14 соединены с источником постоянного тока 13 через перекпючатепь попярности 16. Дешифратор 15 представияет собой логическую схему, вкпю;щюшую децитепь 17, предназначенный дия деления сигнаиов, поступающих от чувствитепьных апементов 2 и 8 ипи от преобразователей 6 и 12.

Депитепь 17 имеет gsa входа, на которые подкпючаются выходы преобразо»ватепей 6 и 12, а выход депитеця 17 соединен с перекиючатеием 18 канапов.

Перекпючатепь 18 соединен также с перекиючатепем, 1 6. Перекпючатепь 16 представпяет собой обычный перекпючатепь, обеспечивающий соединение попюсов источника тока 13 с эпектродом 14 и чувствитепьными эпементами 2 и 8 таким образом, чтобы при подаче нопожи» тепьного потеициаца на электрод 14 чувствитеиьные элементы имели отрица тельный потенциап и наоборот. Практически это соединение ж!попвэно тах, что вапы 4 и 11 чувствитепьных апементов

2 и 8 через перекпючатепь 16 ооецинены с одним попюсом источника тока 13, а электрод 14 соединен с другим попюсом источника тока 13. Перекпючатеиь .

18 имеет два выхода, один иэ которых соединен с запоминакяцим устройством

19, а другой с запоминающим устройством 20. Распредепение сигнапов в запоминающие устройства 19 и 20 происходит по сигналу, идущему от цврекиючатепя

r з 904

16 к переключателю 18. Выходы запоминающих устройств 19 и 20 соединены с сумматором 21, обеспечивающим спожение сигналов и выдачу результата на регистрирующий прибор 22, который может представлять собой любой тип прибора, обеспечивающего вывод данных, Этот прибор 22 выдает конечный реэупьтат, представпяюший собой отношение статического напряжеши сдвига к вяз- 10 кости бурового равтвора, которое представляет собой показатель коагупяции.

Устройство работает следующим образом.

Дпя измерения вязкости раствора l5 включают двигатель 5, который приводит во вращении лопасть 3, испытывающую сопротивление, пропорциональное . вязкости раствора. Пропорционально сопротивлению вращения лопасти 3 растет ток в цепи эпектродвигатепя 5. Сигнал тока поступает на делитель 17. Сигнал от чувствнтецьного элемента 2 может быть любого характера (например, напряжения ипи крутящего момента), который д преобразуется преобразователем 6 в электрический сигнал, который также по дается на депитепь 17.

Одновременно для измерения стат ческого напряжения сдвига включают двв 30 гатепь 10, который приводит во врашещю чувствительный элемент 8. Чувствительный элемент 8 представляет собой стакан, наполненный буровым раствором, в который псэюещается ребристый ципнндр З>

9Двигатель 10вращает стакан с раствором, а благодаря трению раствор начинает вращать цн индр 9, к которому присоединена стальная проволочная нить 11. Статяческое яа ряжение сдвига фиксируется 40 по угду закручивания нити 11, и сигнан крутящего момента преобразуется в преобразоватепе 12 в электрический сигнал,. пропорциональный статическому напряжению сдвига, и поступает на второй вход 4> деиитеия 17. При этом от источника тока

13 на чувствительные элементы 2 и 11 подается, например, попожитепьный потен цнаи, а на электрод 14 - отрицательный.

При этом у попожитепьных эпектродов, 50 которыми в описываемом примере являются чувствительные элементы 2 и 8, происходит скоппвние мепкодисперсных отрицате ьно заряженных гпинистых частиц, напичивм которых в растворе опредепя- И ются все основные показатепи его промышленной ценности, в том числе вязкость и статическое напряженне сдвига.

376 . 4

Увеличение концентрация твердой фазы у попожитепьных электродов, т.е. у лопасти 3 и ципиндра 9, приводит к увеличению сопротивления их вращению, а значит, к росту тока в цепи эпектродвнгатепя 5 и пропорциональному увеличению сигнала, например, по току на преобразс>ватепе 12.

Таким образом, на депитепь 17 поступают сигналы: от преобразователя 6- . пропорциональный максимальной величине вязкости раствора, а от преобразователя

1 2 - пропорциональный максимаяьной. величине статического напряжения сдвига.

На целителе 17 вепичина сигнаж, пропорциональная статическому напряжению сдвига, делится на величину сигнала, про порционапьную вязкости раствора, а Жпученная вепичи и первого отношения сигналов постунает на запоминающее устройство 19 через переключатель каналов 18.

Поспе этого осуществляют переключение нопяриостн от источника постоянного тока

13 на чувствительные элементы 2 н 8 и электрод 14 с помощью переключателя полярности 16 (что можно осуществить вручную ипи автоматически). На чувствительные элементы 2 н 8 поступает отрицательный потенциип, т.е..они будут подкнючены к отрицательному -полюсу источника постоянного тока 13, а эпектрод

14 будет подключен к положнтепьному полюсу источника постоянного гока 13.

Одновременно с переключением полярности на чувствительных элементах 2 н 8 и электроде 14 переключатель пэпярноо-,. ти 16 выдает командный сигнал на перекпючатель каналов 18 с цепью соединения выхода делите@я 17 с входом запоминающего устройства 20. При перекпюченин полярности отрицательно заряженные частицы сгруппируются в зоне электрода

14 и частично отложатся на нем,а зону чувствитепьных элементов 2 и 8, подключенных к отрицательному полюсу источника постоянного тока 13, отрицатепьно заряженные глинистые частицы. освободят.

Это приведет к некоторому снижению вязкости и статического напряжения сдвига бурового раствора в зонах чувствитедь ных элементов 2 и 8, что, в свою очередь, приведет к некоторому уменьшешю величины сигналов, поступающих на деижфратор 15 от преобразователей S н 12.

Сигнапы, пропорциональные вяэкост!и и . статическому напряжению сдвига, поступают на вход делителя 17. На депитепе

17 величина сигнала, пропорциональная

I статическому напряжению сдвига, делится о04376

15

Составитепь И. Карбачинская

Редактор С. Титова Техред М.Надь Корректор И, Эрдейи

Заказ 7972/1 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по цепам изобретений и открытий

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

Фипиап ППП Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4 на величину сигнапа, пропорциональную вязкость раствора, а попученное второе отношение через перекпючатепь канапов

18 поступит теперь на запоминающее устройство 20. 5

В тот момент, когда второе отношение llocT на запоминающее FPÎÀcò

,во 20, первое отношение с запжинающего устройства 19 н второе отношение с запоминающего устройства 20 поступают одновременно на сумматор 21, где поступившие отношения суммирую ся и делятся попопам, т.е. получают среднее арифметическое значение первого и второго отношений сигналов, пропорцнонапьных статическому напряжению сдвига и вязкости. Среднее арифметичеокое значение можно попучить не топько попопам суммируемых отношений в сумматоре 21, а путем соответствующей градуировки регистратора 22.

Показатепь коагупяцин характеризует . состояние и стабильность бурового раствора и является одним нз важнейших йараметров бурового раствора, который в настоящее время измеряют топько в лабораторных усповиях с применением большого копичества пабораторны х приборов.

Внедрение изобретения позволит повысить стабильность и качество буровых растворов; снизить затраты на кимичеокие реагенты на 5-7%; осуществпять контропь за адсорбционнс -химической активностью твердой фазы в растворе; снизить затраты на восстановление параметров и свойств раствора в процессе его циркупяции на 3 Ф%; автоматизировать процесс измерения показатепя ПК.