PL233931B1 - Symulator przepływu cieczy wiertniczych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest symulator przepływu cieczy wiertniczych, który umożliwia odwzorowanie przepływu cieczy wiertniczych takich jak płuczka, ciecz przemywająca, zaczyn cementowy, w przestrzeni pierścieniowej bądź pozarurowej otworu wiertniczego.

W literaturze branżowej oraz patentowej nie ma informacji dotyczących symulatorów przepływu cieczy wiertniczych. Spotkać się można jedynie z informacjami o urządzeniach kontrolno-pomiarowych w kontekście urządzeń pozwalających na regulację lub pomiar przepływu cieczy.

W opisie patentowym PT2226697 ujawniono wynalazek określany mianem regulatora przepływu. Regulator przepływu posiada pierścieniowy korpus przepustnicy wykonany z elastycznego materiału. Obudowa regulatora jest zaprojektowana jako zintegrowany wkład lub oddzielnie wkładany wkład. Korpus przepustnicy jest umieszczony w taki sposób, że otwór obudowy znajduje się na obrzeżu obudowy popychacza sterującego. Korpus przepustnicy otacza popychacz kontrolny, zaś otwór obudowy jest ukształtowany jako wlot płynu. Wynalazek służy do regulacji przepływu płynów.

W innym opisie patentowym nr P.216054, opisany został wynalazek, jakim jest urządzenie do ograniczania przepływu mediów, znajdujący zastosowanie w systemach wodociągowych i kanalizacyjnych oraz instalacjach, używanych do ochrony środowiska. Urządzenie charakteryzuje się tym, że zawiera zespolone dwie stożkowe komory wirowe, działające współprądowo, z których każda ma otwór odpływowy zlokalizowany w wierzchołku stożka. Wspomniane komory łączą się ze sobą podstawami, a pomiędzy nimi umieszczony jest cylinder, do którego jest umocowany, wspólny dla obu komór, króciec dopływowy.

Z kolei w opisie patentowym P.183237 przedstawiono wynalazek mający cechy symulatora, nazywany jako symulator tłokowy własności mechanicznych płuc. Urządzenie umożliwia pomiar płynnej i dowolnej zmiany objętości kondensatora pneumatycznego oraz możliwości symulacji przepływu powietrza poprzez ruch posuwisty tłoka, na skutek wymuszonego przepływu powietrza przez respirator. Zawiera on cylinder pneumatyczny z tłokiem połączonym za pośrednictwem silnika elektrycznego z układem regulacji prędkości tłoka, zawierającym przetworniki prędkości i przesunięcia tłoka, połączone ze sterownikiem znajdującym się na wejściu silnika elektrycznego. Ponadto symulator tłokowy zawiera przetwornik ciśnienia połączony z kanałem wejściowym cylindra. Wyjście elektryczne przetwornika ciśnienia dołączone jest do wejścia bloku przeliczającego, którego wyjście dołączone jest do wejścia sterującego sterownika. Blok przeliczający zawiera na wejściu przetwornik napięcie-prąd, którego wyjście dołączone jest do wejścia wzmacniacza separującego i do wejścia żyratora obciążonego siecią elektryczną.

Inny opis patentowy PL 67019 przedstawia wynalazek o nazwie pompa membranowa sterowana pneumatycznie. Pompa zbudowana jest z korpusu, w którym w gniazdach osadzone są dwie membrany połączone wspólnym wałkiem. Gniazda korpusu wewnętrznego połączone są kanałami z zaworem pneumatycznym, sterującym pracą membran. Korpus pompy membranowej posiada na przeciwległych ścianach króćce, ssawne i tłoczne, których kanały przechodzą przez korpus wewnętrzny, przy czym w kanałach tych umieszczone są dwa komplety zaworów kulowych. Na zewnątrz korpus posiada na dwóch przeciwległych ściankach centralnie umieszczone okrągłe zatyczki, osłaniające gniazda membran, a na pozostałych ścianach wszystkie części korpusu posiadają płaskie wgłębienia, ułatwiające montaż pompy.

Z kolei w opisach patentowych takich jak: P.193304 Ogranicznik przepływu; DK2453332 Regulator przepływu; czy P.179082 Dozownik cieczy uspokajający przepływ, to wynalazki z grupy urządzeń sterujących jedynie przepływem płynu.

Przykładowe powyżej przytoczone przykłady, ze względu na swoją konstrukcję i zastosowane rozwiązania, nie wykazują cech zbliżonych do symulatora przepływu cieczy, zwłaszcza cieczy wiertniczej. Nie umożliwiają symulowania przepływu, a umożliwiają jedynie przepompowywanie gęstych cieczy.

Celem wynalazku jest stworzenie urządzania, w którym istnieje możliwość odwzorowania przepływu cieczy wiertniczej w przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego. Symulator ma umożliwiać tłoczenie cieczy z określoną prędkością tłoczenia poprzez regulację za pomocą sterownika prędkości obrotowej silnika. Urządzenie musi umożliwiać przepływ cieczy w kierunku odwrotnym do grawitacji. Dodatkowo, urządzenie powinno posiadać możliwość wytworzenia przepływu turbulentnego przy ściankach rury, a nie w jej centrum.

PL 233 931 B1

Cel ten osiągnięto w rozwiązaniu według wynalazku, w którym symulator przepływu cieczy wiertniczych wyposażony w silnik elektryczny oraz połączoną z nim, za pomocą paska klinowego, pompą odśrodkową z wirnikiem, charakteryzuje się tym, że pompa zanurzona jest w zbiorniku wypełnionym cieczą wiertniczą, a wypust pompy tłoczącej wiertniczą ciecz podłączony jest do zatyczki, znajdującej się w dolnej części rury symulującej przestrzeń otworu wiertniczego, a wewnątrz rury znajduje się statyw, na którym zamontowany jest co najmniej jeden rdzeń badanej próbki, a od góry do zatyczki zamontowanej w rurze symulującej przestrzeń otworu wiertniczego, podłączony jest odprowadzający wąż, którego drugi koniec usytuowany jest w zbiorniku z wiertniczą cieczą. Symulator przepływu cieczy korzystnie ma statyw, który od góry i od dołu posiada pierścienie z otworami, do których zamocowany jest trójramienny uchwyt z umieszczonymi na nim iglicami podtrzymującymi próbkę, a pierścienie są skręcone ze sobą za pomocą łączników gwintowanych.

Korzystnie, gdy silnik elektryczny symulatora przepływu cieczy sterowany jest za pomocą sterownika z płynną regulacją prędkości obrotowej silnika.

Symulator przepływu cieczy charakteryzuje się tym, że elektryczny silnik oraz pompa zamocowane są na jednym statywie, a rura symulująca przestrzeń pierścieniową przymocowana jest do drugiego statywu.

Zaletą takiego rozwiązania jest stworzenie urządzenia, umożliwiającego odwzorowania przepływu cieczy wiertniczej w przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego cieczy wiertniczej. Symulator zapewnia tłoczenie cieczy z określoną prędkością tłoczenia poprzez możliwość regulacji za pomocą sterownika prędkości obrotowej silnika, a samo urządzenie umożliwia przepływ cieczy w kierunku odwrotnym do grawitacji. Dodatkowo, urządzenie posiada możliwość wytworzenia przepływu turbulentnego przy ściankach rury.

Przedmiot wynalazku w przykładzie jego realizacji został uwidoczniony na rysunku, w którym fig. 1 przedstawia schemat symulatora przepływu cieczy wiertniczych, fig. 2 przedstawia statyw do utrzymywania rdzeni wewnątrz rury symulującej przestrzeń pierścieniową w widoku z boku, fig. 3 przedstawia widok pierścienia z iglicą i opisano poniżej.

Symulator przepływu cieczy wiertniczych składa się z pompy odśrodkowej (1) z wirnikiem (1a), która jest zanurzona w zbiorniku (2) wypełnionym cieczą wiertniczą (9). Pompa (1) napędzana jest silnikiem elektrycznym (3) poprzez pasek klinowy (4). Silnik elektryczny (3) sterowany jest za pomocą sterownika (18), który umożliwia płynny dobór prędkości obrotowej silnika (3), w zależności od wymaganej prędkości przepływu cieczy (9). Zarówno pompa (1), jak i silnik (3), umieszczone są na wspólnym statywie (8a) poprzez odpowiednio dobrane długości ramion (19) względem długości paska klinowego (4). Wypust (1b) pompy odśrodkowej (1), zanurzonej w cieczy wiertniczej (9), podłączony jest do zespołu badawczego (6). Składa się ona z głównej rury (5) wykonanej z PVC, na której końcach zamontowane są zatyczki (12) oraz statywu (10). Sposób połączenia zatyczek (12) z rurą (5) sprawia, że połączenie jest szczelne i pomiędzy ściankami nie przedostaje się ciecz wiertnicza (9). Wewnątrz rury (5) na statywie (10) zamontowane są trzy rdzenie badanej próbki (11), którą stanowi piaskowiec. Badana próbka znajduje się pomiędzy pierścieniami (13). Każdy z pierścieni (13), wewnątrz wewnętrznego otworu, ma wypełnienie w postaci trójramiennego uchwytu (15). Do tego uchwytu (15) przyspawany jest zaostrzony pręt 0 5 mm stanowiący iglicę (16), która podtrzymuje badaną próbkę (11). Na całym obwodzie pierścienia (13) wykonane są otwory (14) o średnicy 0 5 mm, przez które swobodnie przepływa ciecz wiertnicza (9). Odprowadzenie jej z rury (5) następuje za pomocą węża odprowadzającego (7), który podłączony jest jednym końcem do zatyczki (12) znajdującej się w górnej części rury (5), zaś drugi koniec umieszczony jest w zbiorniku (2) wypełnionym cieczą wiertniczą (9). Przepływ cieczy odbywa się w obiegu zamkniętym. Po skończonym zabiegu tłoczenia cieczy wiertniczej (płuczki), a następnie przemywania pozostałości jej osadu, dokonujemy oceny efektywności oczyszczenia powierzchni próbki z pozostałości osadu płuczkowego.

Symulator przepływu cieczy wiertniczych według wynalazku może być stosowany do oceny efektywności usuwania przez ciecze przemywające pozostałego osadu płuczkowego z powierzchni próbki. Testy tego rodzaju pozwalają na dobór w warunkach laboratoryjnych odpowiedniej prędkości przepływu cieczy przemywającej w symulowanej przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego oraz dobór wymaganego czasu kontaktu cieczy przemywającej z powierzchnią skały, w celu uzyskania wymaganej skuteczności usunięcia osadu płuczkowego.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Symulator przepływu cieczy wiertniczych wyposażony w silnik elektryczny oraz połączoną z nim za pomocą paska klinowego pompą odśrodkową z wirnikiem, znamienny tym, że pompa (1) zanurzona jest w zbiorniku (2) wypełnionym wiertniczą cieczą (9), a wypust (1 b) pompy (1), która tłoczy wiertniczą ciecz (9), podłączony jest do zatyczki (12) znajdującej się w dolnej części rury (5), symulującej przestrzeń otworu wiertniczego, a wewnątrz rury znajduje się statyw (10), na którym zamontowany jest co najmniej jeden rdzeń badanej próbki (11), a od góry do zatyczki (12) zamontowanej w rurze (5), symulującej przestrzeń otworu wiertniczego, podłączony jest odprowadzający wąż (7), którego drugi koniec usytuowany jest w zbiorniku (2) z wiertniczą cieczą (9).
2. 2. Symulator przepływu cieczy według zastrz. 1, znamienny tym, że statyw (10) od góry i od dołu posiada pierścienie (13) z otworami (14), do których zamocowany jest trójramienny uchwyt (15) z umieszczoną centralnie współosiowo iglicą (16) podtrzymującą próbkę (11), a pierścienie (13) są skręcone ze sobą za pomocą łączników gwintowanych (17).
3. 3. Symulator przepływu cieczy według zastrz. 1, znamienny tym, że silnik elektryczny (3) sterowany jest za pomocą sterownika (18) z płynną regulacją prędkości obrotowej silnika.
4. 4. Symulator przepływu cieczy według zastrz. 1, znamienny tym, że elektryczny silnik (3) oraz pompa (1) zamocowane są do statywu (8a), a rura symulująca przestrzeń pierścieniową przymocowana jest do statywu (8).