RU2459949C2 - Automated system for control of properties of drilling fluid prepared based on gaseous agents - Google Patents

Automated system for control of properties of drilling fluid prepared based on gaseous agents Download PDF

Info

Publication number
RU2459949C2
RU2459949C2 RU2010139882/03A RU2010139882A RU2459949C2 RU 2459949 C2 RU2459949 C2 RU 2459949C2 RU 2010139882/03 A RU2010139882/03 A RU 2010139882/03A RU 2010139882 A RU2010139882 A RU 2010139882A RU 2459949 C2 RU2459949 C2 RU 2459949C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
foam
density
controlled
control
valves
Prior art date
Application number
RU2010139882/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Абдул-Гапур Гусейнович Керимов (RU)
Абдул-Гапур Гусейнович Керимов
Сергей Борисович Бекетов (RU)
Сергей Борисович Бекетов
Андрей Александрович Иванов (RU)
Андрей Александрович Иванов
Ахмед Фархадович Керимов (RU)
Ахмед Фархадович Керимов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет"
Priority to RU2010139882/03A priority Critical patent/RU2459949C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2459949C2 publication Critical patent/RU2459949C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: automated system, which maintains preset density of drilling fluid prepared based on gaseous flushing agents and includes test equipment and remote monitors, contains also commutator, commutator of analogue-to-digital converter of computer interface card and variable speed drives for prompt control of flow of liquid or gas component of gaseous agents. Accuracy of control and responsiveness of the system is reached by use of digital form of transmission and processing of data with high accuracy of conversion. For this system density control is performed not by direct measurement but by calculation based on analytic dependences using data recorded by test equipment installed on transportation lines of foam preparation system. On-the-spot maintaining of required density of foam is performed using variable speed drives installed on compressor plant and pump for foam-forming fluid.
EFFECT: improving efficiency of control of properties of drilling fluid prepared based on gaseous flushing agents - foam solutions by means of accurate and prompt response of the system to its probable changes.
2 dwg

Description

Изобретение относится к бурению и капитальному ремонту скважин (КРС) нефтяных и газовых скважин с давлением продуктивного пласта ниже гидростатического.The invention relates to the drilling and overhaul of wells (KRS) of oil and gas wells with a reservoir pressure below hydrostatic.

Известна система для регулирования свойств бурового раствора, включающая датчики параметров бурового раствора, регулятор, блок дозирования, соединенный с насосом, сумматор и ключи, дополнительный сумматор, блок усреднения, блоки памяти, блок управления ключами, датчик времени, элементы НЕ, И, ИЛИ и компараторы [А.С. СССР №1041677; опубл. 15.09.83]. В этой системе регулирование свойств буровых растворов выполняется не только в текущем цикле, но и предыдущем за счет введения элементов бинарной логики НЕ, И, ИЛИ, что позволяет системе не реагировать на случайные флуктуации регулируемого параметра бурового раствора, тем самым точнее реагировать на возможные изменения.A known system for regulating the properties of the drilling fluid, including mud parameters sensors, a regulator, a dosing unit connected to a pump, an adder and keys, an additional adder, an averaging unit, memory units, a key control unit, a time sensor, elements NOT, AND, OR, and comparators [A.S. USSR No. 1041677; publ. 09/15/83]. In this system, the regulation of the properties of drilling fluids is performed not only in the current cycle, but also in the previous one due to the introduction of binary logic elements NOT, AND, OR, which allows the system not to react to random fluctuations of the controlled parameter of the drilling fluid, thereby more accurately respond to possible changes.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является автоматизированная система для регулирования свойств бурового раствора, содержащая наземную циркуляционную систему, состоящую из приемной емкости для бурового раствора с уровнемером, соединенную транспортной линией со скважиной через блок очистки, бункер для сыпучих материалов (с утяжелителем), дозатор, смеситель, насос смесителя, датчики (плотномеры) плотности на выходе и входе в скважину соответственно, узел управления, регулируемые задвижки и контур-накопитель [А.С. СССР №1423728; опубл. 15.09.88]. В этой системе выполняется регулирование свойств буровых растворов, за счет поддержания оптимальной их плотности, посредством задвижки. Узел управления соединен с управляющими входами насоса, аккумулирующей емкостью для пульпы с уровнемером и управляемым шибером, узлом подачи пульпы, и автоматически поддерживает плотность бурового раствора степенью открытия регулируемой задвижки в случае рассогласования показаний плотномеров, установленных на входе и выходе скважины.Closest to the invention, the technical solution is an automated system for controlling the properties of the drilling fluid, comprising a ground circulation system consisting of a receiving tank for drilling fluid with a level gauge, connected by a transport line to the well through a cleaning unit, a hopper for bulk materials (with weighting agent), a dispenser, mixer, mixer pump, density sensors (densitometers) at the outlet and entrance to the well, respectively, control unit, adjustable gate valves and storage circuit [A.S. USSR No. 1423728; publ. 09/15/88]. In this system, the regulation of the properties of drilling fluids is carried out by maintaining their optimal density by means of a valve. The control unit is connected to the control inputs of the pump, the accumulating capacity for the pulp with a level gauge and a controlled gate, the pulp supply unit, and automatically maintains the density of the drilling fluid by the degree of opening of the adjustable valve in case of inconsistencies in the readings of the density meters installed at the input and output of the well.

Проанализировав вышеперечисленные системы регулирования свойств буровых растворов, можно сделать вывод, что основа управления первой представленной системы автоматизированного контроля параметров бурового раствора лежит на логических элементах, выполняющих роль коммутатора. Информация о необходимости изменения параметра раствора организована путем сравнения при помощи компараторов сигналов, снимаемых датчиками, с некоторой усредненной задаваемой константой, «зашитой» в плате устройства автоматизации. Управляющий сигнал вырабатывается после третьего цикла измерения, и процесс регулирования заканчивается в том случае, когда отклонение регулируемого параметра попадает в зону допусков [А.С. СССР, №1041677; опубл. 15.09.83]. After analyzing the above systems for controlling the properties of drilling fluids, we can conclude that the control system of the first system for automated monitoring of drilling fluid parameters lies on the logical elements that act as a switch. Information about the need to change the solution parameter is organized by comparing, using comparators, the signals recorded by the sensors with a certain averaged set constant, “wired” in the circuit board of the automation device. The control signal is generated after the third measurement cycle, and the control process ends when the deviation of the adjustable parameter falls into the tolerance zone [A.S. USSR, No. 1041677; publ. 09/15/83].

Данной системы присуще медленное реагирование на происходящие изменения, т.е. исключается оперативность реагирования системы на быстроизменяющиеся условия, что не позволяет оптимизировать (установить оптимальные параметры) быстроизменяющиеся процессы, например, оперативно управлять плотностью бурового раствора в случае использования газообразных промывочных агентов.This system is characterized by a slow response to ongoing changes, i.e. the system’s responsiveness to rapidly changing conditions is excluded, which does not allow optimizing (setting optimal parameters) fast-changing processes, for example, operatively controlling the drilling fluid density in the case of using gaseous flushing agents.

Вторая представленная система рассчитана на введение корректив по величине прямого измерения плотности бурового раствора - плотномерами. Если рассогласование между заданной плотностью и плотностью измеренной плотномером, расположенном в желобе циркуляционной системы, существует, то положение задвижки в системе контура-накопителя остается без изменений. В случае рассогласования показаний между датчиком плотности и задаваемой величиной плотности происходит изменение степени открытия управляющей задвижки в системе контура-накопителя на пропорциональную величину [А.С. СССР №1423728; опубл. 15.09.88].The second system presented is designed to introduce corrections in the amount of direct measurement of the density of the drilling fluid - density meters. If a mismatch between the given density and the density measured by the densitometer located in the trench of the circulation system exists, then the position of the valve in the storage loop system remains unchanged. In the event of a mismatch in the readings between the density sensor and the set density value, the degree of opening of the control valve in the storage loop system changes by a proportional value [A.S. USSR No. 1423728; publ. 09/15/88].

В случае присутствия двух или многофазных сред, например газообразных промывочных агентов в виде пенных систем, прямой замер плотности среды плотномерами будет не точен. Более того, регулирование свойств бурового раствора, которое выполняется степенью открытия задвижки установленного в контуре-накопителе регулирования плотности, является инерционной и низкоточной процедурой.In the presence of two or multiphase media, for example gaseous washing agents in the form of foam systems, direct measurement of the density of the medium by densitometers will not be accurate. Moreover, the regulation of the properties of the drilling fluid, which is performed by the degree of opening of the valve installed in the storage loop of the density control, is an inertial and low-current procedure.

Задачей изобретения является повышение точности и оперативности регулирования свойств бурового раствора, приготовленного на основе газообразных промывочных агентов - пенных растворов (пены), путем точного и быстрого реагирования системы на возможные ее изменения.The objective of the invention is to increase the accuracy and efficiency of regulating the properties of a drilling fluid prepared on the basis of gaseous flushing agents - foam solutions (foam), by accurately and quickly responding to possible changes in the system.

Технический результат - повышение оперативности и точности расчета плотности пены, а также при необходимости регулировки ее плотности.The technical result is an increase in the efficiency and accuracy of calculating the density of the foam, as well as, if necessary, adjust its density.

Технический результат достигается тем, что автоматизированная система для регулирования свойств бурового раствора, приготовленного на основе газообразных агентов, содержащая дистанционно управляемые транспортные линии: первую линию, предназначенную для измерения параметров газовой составляющей пены и регулирования подачи газа и включающую компрессор, серийно выпускаемые частотно-регулируемые приводы, две управляемые задвижки, а также расходомер, термометр и манометр, на основании показаний которых с последующим пересчетом по аналитическим зависимостям в значение плотности пены формируется работа управляемых устройств - задвижек и компрессора; вторую линию, контролирующую и регулирующую поток жидкости, находящуюся между емкостью для ПОЖ и эжектором и включающую в себя две дистанционно управляемые задвижки, насос для подачи жидкости, а также расходомер жидкости, термометр и манометр, на основании показаний которых и пересчета в значение плотности пены формируется работа управляемых устройств - задвижек и управляемого частотно-регулируемым приводом насоса; третью линию, предназначенную для контроля динамических свойств пены и располагающуюся непосредственно после эжектора перед устьем скважины, в ее состав входят обратный клапан, манометр, термометр и управляемая задвижка, согласно изобретению снабжена коммутатором, коммутатором АЦП платы сопряжения с ЭВМ и частотно-регулируемыми приводами, соединенными с компрессором и насосом с одной стороны и ЭВМ с другой стороны через коммутатор платы сопряжения, при этом на всех транспортных линиях введены дистанционно управляемые через коммутатор задвижки.The technical result is achieved by the fact that an automated system for controlling the properties of a drilling fluid prepared on the basis of gaseous agents, containing remotely controlled transport lines: the first line, designed to measure the parameters of the gas component of the foam and regulate the gas supply and includes a compressor, commercially available frequency-controlled drives , two controlled valves, as well as a flow meter, thermometer and manometer, based on the readings of which with subsequent recounting by anal tactical dependencies in the value of the density of the foam formed the work of controlled devices - valves and compressor; the second line, which controls and regulates the fluid flow, located between the tank for the coolant and the ejector and includes two remotely controlled valves, a pump for supplying liquid, as well as a liquid flow meter, thermometer and manometer, based on the readings of which and conversion to the foam density value is formed operation of controlled devices - valves and controlled by a variable frequency drive of the pump; the third line, designed to control the dynamic properties of the foam and located immediately after the ejector in front of the wellhead, it includes a non-return valve, a manometer, a thermometer and a controlled valve, according to the invention is equipped with a switch, an ADC switch of a computer interface board and frequency-controlled drives connected with a compressor and a pump on the one hand and a computer on the other hand through the interface board switch, while remotely controlled via the commutator on all transport lines p gate valves.

Точность контроля и быстрота реакции системы достигается использованием цифровой формы передачи и обработки информации с высокой точностью преобразования. Для данной системы контроль плотности выполняется не прямым измерением, а расчетным путем по аналитическим зависимостям, используя данные, снимаемые с КИП, установленных на транспортных линиях системы приготовления пены. Оперативное поддержание необходимой плотности пены выполняется с помощью частотно-регулируемых приводов, устанавливаемых на компрессорной установке и насосе для прокачки жидкости (ПОЖ).Accuracy of control and quick response of the system is achieved using a digital form of transmission and processing of information with high conversion accuracy. For this system, density control is performed not by direct measurement, but by calculation using analytical dependencies, using data taken from instrumentation installed on transport lines of the foam preparation system. Operational maintenance of the required foam density is carried out using variable-frequency drives installed on the compressor unit and the pump for pumping liquid (RLF).

Через коммутатор АЦП с необходимой периодичностью и высокой точностью, равной точности преобразования, выполняются измерения физико-динамических параметров пенообразующих агентов, на основе которых рассчитывается плотность пены для последующего ее сравнения с задаваемым значением. По результатам рассчитанной плотности пены выполняется регулировка плотности пены с помощью частотно-регулируемых приводов, соединенных с компрессором и насосом с одной стороны и ЭВМ с другой стороны через коммутатор платы сопряжения, регулировка выполняется быстро и точно циклично с заданным шагом до требуемого значения плотности пены, при необходимости изменения давления газа будет изменяться производительность компрессора, при необходимости изменения давления ПОЖ будет изменяться производительность насоса, подающего ПОЖ в систему. В системе внесены дистанционно управляемые задвижки на всех транспортных линиях, управление дистанционными устройствами выполняется также через коммутатор, все регулируемые задвижки кроме дренажной открыты и участвуют в работе системы, когда возникает необходимость «продувки» эжектора, открывается дренажная задвижка, при этом остальные задвижки закрываются, дренажная задвижка также открывается, когда возникает необходимость сброса давления в транспортной линии подачи ПОЖ, например, если расчетное значение плотности пены превышает требуемое.Through the ADC switch, with the necessary periodicity and high accuracy equal to the conversion accuracy, physical and dynamic parameters of the foaming agents are measured, based on which the foam density is calculated for its subsequent comparison with the set value. Based on the results of the calculated foam density, the foam density is adjusted using frequency-controlled drives connected to the compressor and the pump on the one hand and the computer on the other hand through the interface board switch; the adjustment is carried out quickly and accurately cyclically with a given step to the desired foam density, at if it is necessary to change the gas pressure, the compressor productivity will change, if necessary, change the pressure of the coolant, the productivity of the pump supplying coolant to the system will change mu. The system includes remotely controlled valves on all transport lines, remote devices are also controlled through the switch, all adjustable valves except the drain valve are open and participate in the system when there is a need to "purge" the ejector, the drain valve opens, while the rest of the valve closes, the drain valve the valve also opens when it becomes necessary to relieve pressure in the transport supply line of the coolant, for example, if the calculated value of the foam density exceeds required.

Изобретение поясняется чертежами. На фигуре 1 представлена схема автоматизированной системы для регулирования свойств бурового раствора, приготовленного на основе газообразных агентов. Система содержит компрессор 1, эжектор 2, обратный клапан 3, расходомер 4, управляемую задвижку 5, цифровой термометр 6, манометр 7, емкость для ПОЖ 8, дистанционно управляемые задвижки 9 и 10, расходомер жидкости с дистанционным контроллером 11, насос для жидкости 12, управляемый асинхронным двигателем с частотным преобразователем 13, обратный клапан 14, термометр 15, манометр 16, устье скважины 17, обратный клапан 18, манометр 19, термометр 20, дренажную задвижку 21, дистанционно управляемые задвижки 22 и 23, манометр 24 и термометр 25.The invention is illustrated by drawings. The figure 1 presents a diagram of an automated system for regulating the properties of a drilling fluid prepared on the basis of gaseous agents. The system comprises a compressor 1, an ejector 2, a check valve 3, a flow meter 4, a controlled valve 5, a digital thermometer 6, a pressure gauge 7, a capacitor for life fluids 8, remotely controlled valves 9 and 10, a liquid flow meter with a remote controller 11, a liquid pump 12, controlled by an asynchronous motor with a frequency converter 13, a non-return valve 14, a thermometer 15, a pressure gauge 16, a wellhead 17, a non-return valve 18, a pressure gauge 19, a thermometer 20, a drain valve 21, remotely controlled valves 22 and 23, a pressure gauge 24 and a thermometer 25.

На фигуре 2 представлен алгоритм работы автоматизированной системы согласно изобретению.The figure 2 presents the algorithm of the automated system according to the invention.

Система, охарактеризованная в данном изобретении, работает следующим образом.The system described in this invention operates as follows.

Система включает в свой состав три транспортные линии.The system includes three transport lines.

Первая транспортная линия контролирует и регулирует подачу воздуха (газа) в систему циркуляции пены (фиг.1). На транспортной линии в горизонтальном положении между компрессором 1 и эжектором 2 располагаются контрольно-измерительная и регулировочная линии подачи воздуха (газа). Подача воздуха (газа) осуществляется компрессором 1 через обратный клапан 3, расходомер 4, управляемую задвижку 5.The first transport line controls and regulates the flow of air (gas) into the foam circulation system (Fig. 1). On the transport line in a horizontal position between the compressor 1 and the ejector 2 are the control and measuring and control lines for supplying air (gas). The air (gas) is supplied by the compressor 1 through the check valve 3, a flow meter 4, a controlled valve 5.

Контрольно-измерительные приборы (КИП) - цифровой термометр 6 и манометр 7 составляют контрольно-измерительную линию подачи воздуха. КИП устанавливаются на посадочных узлах контрольно-измерительной линии.Instrumentation (Instrumentation) - a digital thermometer 6 and a manometer 7 comprise a control and measuring air supply line. Instrumentation is installed on the landing nodes of the control and measuring line.

Вторая транспортная линия контролирует и регулирует поток жидкости (ПОЖ) в системе циркуляции пены. Располагается данная линия между емкостью для ПОЖ 8 и эжектором 2 и включает в себя две дистанционно управляемые задвижки 9 и 10, расходомер жидкости с дистанционным контроллером 11, насос для жидкости 12, управляемый асинхронным двигателем с частотным преобразователем 13, обратный клапан 14, термометр 15 и манометр 16.The second transport line monitors and regulates the flow of fluid (LIV) in the foam circulation system. This line is located between the capacity for the RLP 8 and the ejector 2 and includes two remotely controlled valves 9 and 10, a liquid flow meter with a remote controller 11, a liquid pump 12 controlled by an asynchronous motor with a frequency converter 13, a check valve 14, a thermometer 15 and pressure gauge 16.

Подача ПОЖ в систему осуществляется с помощью насоса 12 из емкости 8 через управляемую задвижку 10 и расходомер 11.The supply of fluid to the system is carried out using a pump 12 from the tank 8 through a controlled valve 10 and a flow meter 11.

Третья транспортная линия предназначена для контроля динамических свойств пенного раствора. Располагается данная линия непосредственно после эжектора 2 перед устьем скважины 17. В состав третьего измерительного участка входят обратный клапан 18, манометр 19, термометр 20, а также дренажная задвижка 21.The third transport line is designed to control the dynamic properties of the foam solution. This line is located immediately after the ejector 2 in front of the wellhead 17. The third measuring section includes a check valve 18, a pressure gauge 19, a thermometer 20, as well as a drain valve 21.

Для контроля перепада давления в стволе скважины на выкидной линии скважины 17 установлены манометр 24 и термометр 25.To control the pressure drop in the wellbore, a pressure gauge 24 and a thermometer 25 are installed on the flow line of the well 17.

Приготовление пены осуществляется с помощью эжектора, устойчивая работа которого сохраняется при следующих значениях [3]:The foam is prepared using an ejector, the stable operation of which is maintained at the following values [3]:

Figure 00000001
Figure 00000001

где РП - давление пены на выходе из эжектора;where R P is the pressure of the foam at the outlet of the ejector;

РЖ - давление пенообразующей жидкости (ПОЖ) на входе эжектора.R F - pressure foaming fluid (AL) at the inlet of the ejector.

Для воздушной составляющей устойчивая работа эжектора определяется из условий РПГ, где РГ - давление газа на входе эжектора.For the air component, the stable operation of the ejector is determined from the conditions R P > R G , where R G is the gas pressure at the inlet of the ejector.

Физико-динамические параметры пены на входе скважины должны обладать характеристиками, которые определяются геолого-техническими условиями бурения, т.е. глубиной скважины, температурой окружающей среды, пластовым давлением и т.д.Physico-dynamic parameters of the foam at the inlet of the well should have characteristics that are determined by the geological and technical conditions of drilling, i.e. well depth, ambient temperature, reservoir pressure, etc.

Плотность пены - основной параметр, который подлежит автоматическому регулированию с помощью предлагаемой системы. Плотность пены на выходе эжектора будет рассчитываться по формуле, т.к. прямой метод измерения плотности плотномерами - низкоэффективный способ из-за присутствия двух и более фаз. Например, высокий декремент затухания акустической волны в газовой составляющей пены является причиной низкой эффективности акустических (ультразвуковых) плотномеров. Низкой эффективностью будут обладать гамма-гамма плотномеры ввиду многофазности исследуемого потока (пены).The density of the foam is the main parameter that is subject to automatic regulation using the proposed system. The density of the foam at the outlet of the ejector will be calculated by the formula, because A direct method for measuring density by densitometers is a low-efficient method due to the presence of two or more phases. For example, a high decrement of acoustic wave attenuation in the gas component of the foam is the reason for the low efficiency of acoustic (ultrasonic) densitometers. Gamma-gamma densitometers will have low efficiency due to the multiphase nature of the studied flow (foam).

Исходя из вышесказанного, алгоритм работы автоматизированной системы имеет следующую структуру (фиг.2).Based on the foregoing, the algorithm of the automated system has the following structure (figure 2).

Ввод исходных параметров и последующий контроль физико-динамических свойств пены производится при помощи интерфейса программы компьютера.Input of the initial parameters and subsequent control of the physico-dynamic properties of the foam is carried out using the computer program interface.

Задаются параметры пены - давление и плотность, необходимые для оптимального процесса бурения с учетом возможных изменений геолого-технических условий, а также шаг изменения давления компонентов, составляющих пену, т.е. шаг изменения давления ПОЖ и шаг изменения давления газа.Foam parameters are set - the pressure and density necessary for an optimal drilling process, taking into account possible changes in geological and technical conditions, as well as the pressure change step of the components that make up the foam, i.e. step change in pressure ROSH and step change in gas pressure.

Затем выполняются измерения физико-динамических параметров пены и компонентов, участвующих в ее приготовлении, таких как давление пены на выходе из эжектора Р, давление ПОЖ на входе эжектора PПОЖ, давление газа на входе эжектора, расход ПОЖ QПОЖ, расход газа QГ и температура пены Т.Then, physical and dynamic parameters of the foam and the components involved in its preparation are measured, such as the pressure of the foam at the outlet of the ejector R, the pressure of the coolant at the inlet of the ejector P , the gas pressure at the inlet of the ejector, the flow of the coolant Q, the coolant , the gas flow Q G and temperature of foam T.

По измеренным параметрам рассчитывается степень аэрации пены αo, т.е. отношение расхода газа QГ в нормальных условиях, к расходу ПОЖ QПОЖ [4]:The measured parameters are calculated the degree of aeration of the foam α o, i.e. the ratio of gas flow Q G in normal conditions, to the flow rate of the QoL QoL [4]:

Figure 00000002
Figure 00000002

Далее расчетным путем определяется плотность пены ρПВ по формуле [4]:Further, by calculating the density of the foam ρ PV is determined by the formula [4]:

Figure 00000003
Figure 00000003

где, ρж - плотность ПОЖ, кг/м3;where, ρ W - the density of the life support, kg / m 3 ;

αo - степень аэрации;α o is the degree of aeration;

ρг - плотность газа, используемого для приготовления пены, кг/м3;ρ g - the density of the gas used to prepare the foam, kg / m 3 ;

РПИ - давление пены, измеренное в третьей транспортной линии, МПа;R PI - foam pressure measured in the third transport line, MPa;

Po - атмосферное давление, МПа;P o - atmospheric pressure, MPa;

ТПИ - температура пены, измеренная в третьей транспортной линии, °K;T PI - the temperature of the foam, measured in the third transport line, ° K;

Тo - температура на устье скважины, °K;T o - temperature at the wellhead, ° K;

Таким образом, выполнение расчетов плотности пены по показаниям КИП, установленных на транспортных линиях автоматизированной системы приготовления пены, с заданным шагом, позволяет с аналогичной дискретностью реагировать системе на возможные изменения.Thus, the calculation of the foam density according to the instrumentation installed on the transport lines of the automated foam preparation system, with a given step, allows the system to respond to possible changes with similar discreteness.

Управление давлением газовой составляющей пены будет осуществляться с помощью преобразователя частоты - частотно-регулируемым приводом, который включает в себя преобразователь частоты и асинхронный двигатель.The pressure control of the gas component of the foam will be carried out using a frequency converter - a frequency-controlled drive, which includes a frequency converter and an induction motor.

Управление давлением насоса дозирующего ПОЖ также будет выполняться с помощью серийно выпускаемого частотно-регулируемого привода.The pressure control of the dosing RLP pump will also be performed using a commercially available variable frequency drive.

Преобразователи частоты предназначены для преобразования одно- или трехфазного напряжения с постоянной частотой 50 Гц в трехфазное напряжение переменной частотой в диапазоне от 0,2 до 400 Гц. Это свойство преобразователей частоты делает возможным их широкое применение для бесступенчатого регулирования скорости любых асинхронных электродвигателей, в том числе электродвигателей компрессоров, насосов, подъемников и других механизмов.Frequency converters are designed to convert a single or three-phase voltage with a constant frequency of 50 Hz to a three-phase voltage with a variable frequency in the range from 0.2 to 400 Hz. This property of frequency converters makes it possible to widely use them for stepless speed regulation of any asynchronous electric motors, including electric motors of compressors, pumps, hoists and other mechanisms.

Дистанционное управление производительностью компрессорной установки и насосов в соответствии с алгоритмом работы системы будет выполняться автоматически и циклично до уровня, пока плотность пены не достигнет требуемых значений, т.е. когда отклонение плотности пены попадет в зону задаваемых допусков, процесс регулирования плотности будет остановлен.Remote control of the performance of the compressor unit and pumps in accordance with the algorithm of the system will be performed automatically and cyclically to the level until the foam density reaches the required values, i.e. when the foam density deviation falls within the set tolerance zone, the density control process will be stopped.

Контроль плотности образующей пены будет осуществляться аналитическим путем по формуле 3. Для этой цели компьютер выполняет опрос датчиков, которые имеют связь с компьютером через коммутатор АЦП платы сопряжения с ЭВМ. С задаваемым шагом опроса компьютер считывает информацию о температуре, давлении, расходе газообразных агентов, участвующих в образовании пены. Информация считывается с помощью КИП, установленных на транспортной линии подачи ПОЖ, таких как термометр 15, манометр 16 и расходомер 11. Затем информация считывается с термометра 6, манометра 7 и расходомера 4, установленных на транспортной линии подачи воздуха (газа). Информация от датчиков, установленных на третьей транспортной линии от термометра 20 и манометра 19 - линии подачи пены, снимается компьютером через тот же коммутатор АЦП платы сопряжения с ЭВМ.The density control of the forming foam will be carried out analytically by the formula 3. For this purpose, the computer polls sensors that communicate with the computer through the ADC switch of the computer interface board. With a selectable polling step, the computer reads information about the temperature, pressure, flow rate of gaseous agents involved in the formation of foam. Information is read by means of instrumentation installed on the coolant supply line, such as a thermometer 15, pressure gauge 16, and flow meter 11. Then, information is read from a thermometer 6, pressure gauge 7, and flow meter 4 installed on the air (gas) transport line. Information from sensors installed on the third transport line from the thermometer 20 and the pressure gauge 19 — the foam supply line is removed by the computer through the same ADC switch of the computer interface board.

Коммутатор АЦП платы сопряжения предназначен для определения порядка опроса КИП, установленных на транспортных линиях (см. фиг.1).The ADC switch of the interface board is designed to determine the polling order of instrumentation installed on transport lines (see figure 1).

Для автоматизированного управления физико-динамическими свойствами пены с помощью дистанционно-управляемых устройств удаленных от ЭВМ предпочтительней использовать интерфейс с токовым выходом.For automated control of the physico-dynamic properties of the foam using remotely controlled devices remote from the computer, it is preferable to use an interface with a current output.

Информация, необходимая для расчета плотности пены, поступает в компьютер. После выполнения вычислений компьютер сравнивает расчетную плотность пены с базовой плотностью, задаваемой в начале цикла опроса. В том случае, когда расчетное значение плотности пены не совпадает с заданным значением, система цикл за циклом с заданным шагом изменяет давление ПОЖ в транспортной линии подачи ПОЖ. Манипуляция давлением будет выполняться частотно-регулируемым приводом 13 по заданному алгоритму, цикл за циклом, с указанным шагом, до уровня, пока расчетное значение плотности пены не совпадет с заданным.The information necessary for calculating the density of the foam enters the computer. After performing the calculations, the computer compares the calculated density of the foam with the base density specified at the beginning of the polling cycle. In the case when the calculated value of the density of the foam does not coincide with the set value, the system, cycle by cycle, with a given step, changes the pressure of the coolant in the transport supply line of coolant. The pressure will be manipulated by a frequency-controlled drive 13 according to a predetermined algorithm, cycle by cycle, with the specified step, until the calculated density of the foam matches the specified value.

При дальнейшем изменении регулируемого параметра и выходе его за пределы установленной границы допуска цикличность работы системы повторяется. Если плотность пены, вычисленная по формуле (3), меньше заданного значения, то с помощью частотно-регулируемого привода будет увеличиваться производительность насоса. При этом будет повышено давление жидкой составляющей (ПОЖ) на величину шага δPЖ. Аналогично работает система управления давлением воздушной составляющей через управляемую компрессорную установку. Если давление пены, измеренное в третьей транспортной линии (показания манометра 19), меньше заданного значения РП, то с помощью частотно-регулируемого привода будет увеличена производительность компрессора. При этом давление газовой составляющей будет увеличено на величину шага δРГ. Увеличение производительности насоса или компрессора до требуемого значения выполняется циклично с шагом, задаваемым в начале работы.With a further change in the adjustable parameter and going beyond the set tolerance limit, the system operation is repeated. If the density of the foam calculated by formula (3) is less than the specified value, then with the help of a variable frequency drive, the pump capacity will increase. This will increase the pressure of the liquid component (AMPs) on the value of pitch δP F. Similarly, the air pressure control system works through a controlled compressor unit. If the foam pressure measured in the third transport line (pressure gauge 19) is less than the set value P P , then with the help of a frequency-controlled drive, the compressor capacity will be increased. In this case, the pressure of the gas component will be increased by the step size δP G. Increasing the capacity of the pump or compressor to the required value is performed cyclically with the step set at the beginning of operation.

В обоих случаях управление насосом или компрессором выполняется с помощью серийно выпускаемых частотно-регулируемых приводов.In both cases, the pump or compressor is controlled using commercially available variable frequency drives.

Управление дистанционными устройствами, в том числе и задвижками 5, 9, 10, 21, 22 и 23, выполняется компьютером через блок сопряжения, состоящего из: коммутатора связи платы сопряжения. Для представляемой системы достаточно иметь два фиксированных положения управляемых задвижек, открыто или закрыто. Задвижки такой конструкции серийно выпускаются. Открытие задвижки 21 по команде компьютера выполняется в том случае, когда возникает необходимость «продувки» эжектора, когда не выполняется условие, указанное в формуле (1), при этом задвижки 22, 9 и 10 закрываются. Открытие задвижки 23, по команде компьютера, выполняется также в том случае, когда возникает необходимость сброса давления в транспортной линии подачи ПОЖ, например, если расчетное значение плотности пены превышает заданную оператором. В этом случае все дистанционные задвижки кроме 5 открыты и система находится в работе.Remote devices, including valves 5, 9, 10, 21, 22, and 23, are controlled by a computer through an interface unit, consisting of: a communication switch of the interface board. For the presented system, it is enough to have two fixed positions of the controlled gate valves, open or closed. Gate valves of this design are commercially available. The opening of the valve 21 at the command of the computer is performed in the case when there is a need to "purge" the ejector, when the condition specified in formula (1) is not fulfilled, while the valves 22, 9 and 10 are closed. The opening of the valve 23, at the command of a computer, is also performed in the case when it becomes necessary to relieve pressure in the transport supply line of the coolant, for example, if the calculated value of the density of the foam exceeds a specified value by the operator. In this case, all remote valves except 5 are open and the system is in operation.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИUSED SOURCES

1. А.с. СССР 1423728, М.Кл.7; E21B 44/00. Автоматическая система для регулирования свойств бурового раствора / Всесоюзный НИИ по креплению скважин и буровым растворам. Авт.: А.Г.Аветисов, С.И.Мхитаров, А.Л.Ульянов, Ю.М.Орлов, Н.А.Колесников (СССР). - №4140814/22-03; Заявлено 25.07.86. Опубл. 15.09.88. - БИ. - 1988. - №34.1. A.S. USSR 1423728, M.C. 7 ; E21B 44/00. Automatic system for regulating the properties of the drilling fluid / All-Union Research Institute for Well Attachment and Drilling Muds. Author: A.G. Avetisov, S.I. Mkhitarov, A.L. Ulyanov, Yu.M. Orlov, N.A. Kolesnikov (USSR). - No. 4140814 / 22-03; Declared July 25, 86. Publ. 09/15/88. - BI. - 1988. - No. 34.

2. А.с. СССР 1041677, М.Кл.7; E21B 44/00. Автоматизированная система для регулирования свойств бурового раствора / Всесоюзный НИИ по креплению скважин и буровым растворам. Авт.: Е.И.Тарабрин, А.Л.Ульянов (СССР). - №3439080/22-03; Заявлено 17.05.82. Опубл. 15.09.83. - БИ. - 1983. - №34.2. A.S. USSR 1041677, M.C. 7 ; E21B 44/00. Automated system for controlling the properties of the drilling fluid / All-Union Research Institute for Well Attachment and Drilling Muds. Author: E.I. Tarabrin, A.L. Ulyanov (USSR). - No. 3439080 / 22-03; Declared 05/17/82. Publ. 09/15/83. - BI. - 1983 .-- No. 34.

3. Временная инструкция по глушению скважин с применением пенных систем с наполнителем в условиях АНПД. К.М.Тагиров, Н.И.Кабанов, Р.А.Гасумов и др. - Ставрополь, 1999.3. Temporary instructions for killing wells using foam systems with filler in the conditions of the API. K.M. Tagirov, N.I. Kabanov, R. A. Gasumov and others - Stavropol, 1999.

4. Освоение скважин с применением пенных систем. А.В.Амиян. - Москва, 1984.4. Well development using foam systems. A.V. Amiyan. - Moscow, 1984.

Claims (1)

Автоматизированная система для регулирования свойств бурового раствора, приготовленного на основе газообразных агентов, содержащая дистанционно управляемые транспортные линии: первую линию, предназначенную для измерения параметров газовой составляющей пены и регулирования подачи газа и включающую компрессор, серийно выпускаемые частотно-регулируемые приводы, две управляемые задвижки, а также расходомер, термометр и манометр, на основании показаний которых с последующим пересчетом по аналитическим зависимостям в значение плотности пены формируется работа управляемых устройств - задвижек и компрессора; вторую линию, контролирующую и регулирующую поток жидкости, находящуюся между емкостью для пенообразующей жидкости (ПОЖ) и эжектором и включающую в себя две дистанционно управляемые задвижки, насос для подачи жидкости, а также расходомер жидкости, термометр и манометр, на основании показаний которых и пересчета в значение плотности пены формируется работа управляемых устройств - задвижек и управляемого частотно-регулируемым приводом насоса; третью линию, предназначенную для контроля динамических свойств пены и располагающуюся непосредственно после эжектора перед устьем скважины, в ее состав входят обратный клапан, манометр, термометр и управляемая задвижка, отличающаяся тем, что в систему введены коммутатор, коммутатор АЦП платы сопряжения с ЭВМ и частотно-регулируемые приводы, соединенные с компрессором и насосом с одной стороны и ЭВМ с другой стороны через коммутатор платы сопряжения, при этом на всех транспортных линиях введены дистанционно управляемые через коммутатор задвижки. An automated system for controlling the properties of a drilling fluid prepared on the basis of gaseous agents, containing remotely controlled transport lines: the first line, designed to measure the parameters of the gas component of the foam and regulate the gas supply and includes a compressor, commercially available frequency-controlled actuators, two controlled valves, and also a flow meter, thermometer and manometer, based on the readings of which with subsequent conversion according to analytical dependencies in the density value and foam, the operation of controlled devices — valves and a compressor — is formed; the second line, which controls and regulates the fluid flow, located between the container for foaming liquid (POG) and the ejector and includes two remotely controlled valves, a pump for supplying liquid, as well as a liquid flow meter, thermometer and manometer, based on the readings of which the value of the density of the foam is formed by the operation of controlled devices - valves and controlled by a variable frequency drive of the pump; the third line, designed to control the dynamic properties of the foam and located immediately after the ejector in front of the wellhead, it includes a non-return valve, a manometer, a thermometer and a controlled valve, characterized in that a switch, an ADC switch of a computer interface board and a frequency adjustable drives connected to the compressor and pump on the one hand and computers on the other hand through the interface card switch, while remotely controlled via the commutator on all transport lines p gate valves.
RU2010139882/03A 2010-09-28 2010-09-28 Automated system for control of properties of drilling fluid prepared based on gaseous agents RU2459949C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010139882/03A RU2459949C2 (en) 2010-09-28 2010-09-28 Automated system for control of properties of drilling fluid prepared based on gaseous agents

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010139882/03A RU2459949C2 (en) 2010-09-28 2010-09-28 Automated system for control of properties of drilling fluid prepared based on gaseous agents

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2459949C2 true RU2459949C2 (en) 2012-08-27

Family

ID=46937981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010139882/03A RU2459949C2 (en) 2010-09-28 2010-09-28 Automated system for control of properties of drilling fluid prepared based on gaseous agents

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2459949C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106121568A (en) * 2016-06-20 2016-11-16 中国石油化工股份有限公司 A kind of in-situ processing technique of environment-friendly type polyethers hydramine drilling fluid

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU969885A1 (en) * 1981-01-06 1982-10-30 Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола System for automatic control of rheological parameters of drilling mud
SU1032165A1 (en) * 1982-04-27 1983-07-30 Специальное Проектно-Конструкторское Бюро Автоматизации Глубокого Разведочного Бурения Flushing system with automatic control of drilling mud properties
SU1035205A1 (en) * 1982-03-12 1983-08-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам Apparatus for automatic introduction of liquid agent into drilling mud
SU1041677A1 (en) * 1982-05-17 1983-09-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам Automatic system for controlling drilling mud properties
US4595343A (en) * 1984-09-12 1986-06-17 Baker Drilling Equipment Company Remote mud pump control apparatus
SU1423728A1 (en) * 1986-07-25 1988-09-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам Automatic system for regulating drill mud properties
SU1518482A1 (en) * 1987-12-24 1989-10-30 Специальное Проектно-Конструкторское Бюро Автоматизации Глубокого Разведочного Бурения Method of and automatic system for maintaining preset density of drilling mud
RU1605630C (en) * 1988-07-05 1995-11-20 В.И. Самсоненко Method for adjusting differential drilling pressure
US5873420A (en) * 1997-05-27 1999-02-23 Gearhart; Marvin Air and mud control system for underbalanced drilling
RU2310069C2 (en) * 2005-12-26 2007-11-10 Эдуард Евгеньевич Лукьянов System for automatic measuring of volume gas content and real density of drilling fluid
EP1898044A2 (en) * 2006-09-07 2008-03-12 Weatherford/Lamb Inc. Annulus pressure control drilling systems and methods

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU969885A1 (en) * 1981-01-06 1982-10-30 Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола System for automatic control of rheological parameters of drilling mud
SU1035205A1 (en) * 1982-03-12 1983-08-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам Apparatus for automatic introduction of liquid agent into drilling mud
SU1032165A1 (en) * 1982-04-27 1983-07-30 Специальное Проектно-Конструкторское Бюро Автоматизации Глубокого Разведочного Бурения Flushing system with automatic control of drilling mud properties
SU1041677A1 (en) * 1982-05-17 1983-09-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам Automatic system for controlling drilling mud properties
US4595343A (en) * 1984-09-12 1986-06-17 Baker Drilling Equipment Company Remote mud pump control apparatus
SU1423728A1 (en) * 1986-07-25 1988-09-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам Automatic system for regulating drill mud properties
SU1518482A1 (en) * 1987-12-24 1989-10-30 Специальное Проектно-Конструкторское Бюро Автоматизации Глубокого Разведочного Бурения Method of and automatic system for maintaining preset density of drilling mud
RU1605630C (en) * 1988-07-05 1995-11-20 В.И. Самсоненко Method for adjusting differential drilling pressure
US5873420A (en) * 1997-05-27 1999-02-23 Gearhart; Marvin Air and mud control system for underbalanced drilling
RU2310069C2 (en) * 2005-12-26 2007-11-10 Эдуард Евгеньевич Лукьянов System for automatic measuring of volume gas content and real density of drilling fluid
EP1898044A2 (en) * 2006-09-07 2008-03-12 Weatherford/Lamb Inc. Annulus pressure control drilling systems and methods

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106121568A (en) * 2016-06-20 2016-11-16 中国石油化工股份有限公司 A kind of in-situ processing technique of environment-friendly type polyethers hydramine drilling fluid
CN106121568B (en) * 2016-06-20 2018-12-07 中国石油化工股份有限公司 A kind of in-situ processing technique of environment-friendly type polyethers hydramine drilling fluid

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10907458B2 (en) Frac flow-back control and/or monitoring system and methods
US7558699B2 (en) Control system for centrifugal pumps
US11408270B2 (en) Well testing and monitoring
US20080067116A1 (en) Determination And Control Of Wellbore Fluid Level, Output Flow, And Desired Pump Operating Speed, Using A Control System For A Centrifugal Pump Disposed Within The Wellbore
MX2014000421A (en) Estimating Fluid Levels in a Progressing Cavity Pump System.
CN105715562B (en) For pumping, the especially operating method of multiphase pump, and pump
CA2707376A1 (en) Device and method for gas lock detection in an electrical submersible pump assembly
RU111190U1 (en) OIL PRODUCING WELL WITH ARTIFICIAL INTELLIGENCE
NO20161004A1 (en) Well Control system
BR112013012838A2 (en) flow measurement
RU2459949C2 (en) Automated system for control of properties of drilling fluid prepared based on gaseous agents
CN107939340A (en) A kind of paraffin removal from oil well system optimization method and device and Adding medicine control plate
CA3002330C (en) Method and system for the optimisation of the addition of diluent to an oil well comprising a downhole pump
RU2398205C2 (en) Method of testing gas separators of oil production downhole oil pump units and computer-aided test bench to this end
RU2395723C1 (en) Method of operating pump unit in injection of fluid into formation
RU2700738C1 (en) Method of improving reliability of water cut monitoring of products of oil producing wells equipped with sucker-rod bottom pumps
CN116122799A (en) Real-time intelligent monitoring and alarming device and method for overflow leakage of drilling fluid
US11668594B2 (en) Methods for controlling pump flow rate based on pump flow rate estimation using pump head and performance curves and pump control systems having the same
US11846293B2 (en) Method for operating a pump
EA025383B1 (en) Method for controlling a borehole pump displacement process and device for its implementation
RU2596029C2 (en) Water inflow diagnostic system
CN110318742B (en) Method and system for determining fracture closure length based on fractured well production data
RU108801U1 (en) DEVICE FOR MEASURING OIL WELL DEBIT
BR102012006900B1 (en) SUBMERGED CENTRIFUGAL PUMP AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR OIL WELLS
RU2676109C1 (en) Method for controlling moisture content in oil-drilling well products

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130929

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20141110

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150929