SU1032165A1 - Циркул ционна система с автоматическим регулированием свойств бурового раствора - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к системам регулировани  свойств бурового раствора и предназначено дл  омистки, обработки и приготовлени  бурового раствора при бурении нефт ных и газовых скважин.

Известна установка дл  обработки и приготовлени  бурового раствора, содержаща  емкость дл  бурового раствора , емкости дл  сыпучих материалов , св занные нез-ависимыми пневмотранспортными лини ми с приемным бункером, гидросмесительное устройство и гидротранспорт, при этом гидросмесительное устройство выполнено в виде двух эжекторов, объединенных общим приемным бункером, причем эжекторы соединены независимыми гидротранспортными лини ми, один - с приемной емкостью циркулирующих буровых растворов, другой - с емкостью приготовлени  раствора l.

Недостатком данной установки  вл етс  отсутствие посто нной информации о текущих показател х основных физико-химических параметров бурового раствора и как следствие отсутствие автоматического поддержани  заданной рецептуры бурового раствора, что снижает технологическую дисциплину . Кроме того, наличие дл  каждого химического реагента , потребл емого в малом количестве, своего бункера с дозатором с системой аэрации и пневмотранспорта делает циркул ционную систему металлоемкой, энергоемкой и с низкой монтажеспособностью

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности  вл етс  автоматизированна  циркул ционна  система с автоматическим регулированием свойств бурового раствора, содержаща  приемную емкость дл  бурового раствора, автоматический бункер дл  химических реагентов, смесительное устройство, состо щее из насоса и гйдросмесител , дозирующее устройство , пневматические линии, плотномер и блок автоматического управлени  2.

Недостатком известной системы  вл етс  отсутствие посто нной информа ции о текущих показател х основных физико-химических параметров бурового раствора и как следствие отсутствие автоматического поддержани  заданной рецептуры бурового раствора , что снижает технологическую дисциплину .

321652

Автоматическое регулирование параметров бурового раствора в известной системе ограничиваетс  регулированием плотности раствора. 5 Кроме того, в системе не решен вопрос по поддержанию текучести порошкообразных материалов, что оказывает существенное вли ние на эффективность автоматизации процессов О приготовлени  и обработки бурового раствора.

Цель изобретени  - оптимизаци  рецептуры бурового раствора и расхода химреагентов.

15 Указанна  цель достигаетс  тем, что циркул ционна  система с автоматическим регулированием свойств бурового раствора, содержаща  приемную емкость дл  бурового раствора,

20 автоматический бункер дл  химических реагентов, смесительное устройство, состо щее из насоса и гидросмесител  , дозирующее устройство, пневматические линии, плотномер и блок ав25 toмaтичecкoro управлени , снабжена узлом дл  седиментационной очистки и электрообработки бурового раствора с электрическим блоком питани , вторым плотномером, датчиками в зкости,

30 статического напр жени  сдвига и концентрации водородных ионов, установленных на выходе узла дл  седиментационной очистки и электрообработки бурового раствора и в приемной емкости дл  бурового раствора, причем выходы датчиков через блок автоматического управлени  св заны с клапанами автоматического бункера дл  химических реагентов, дозирующим усто ройством, электрическим блоком питани  и насосом смесительного устройства .

При этом автоматический бункер дл  химических реагентоваыполнен

5 в виде секций, образованных центральной трубой, соединенной радиальными перегородками с корпусом, и имеет программируемый распределитель с дозирующим устройством, причем кажда  секци  выполнена с возможностью сообщени  с дозирующим и вакуумным устройствами и через программируемый распределитель с соседней секцией.

. Кроме того, программируемый распределитель выполнен в виде подвижной трубы с приемным и разгрузочным окнами, размещенными одно относительно другого на межсекционный шаг.

На фиг. 1 изображена циркул ционна  система с автоматическим регулированием свойств бурового раствора; i на фиг. 2 - схема устройства дл  седиментационной очистки и электрообработки бурового раствора; на фиг. 3/ сечение А.-А на фиг. 1; на фиг. сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 и 6 - соответственно подвижный и неподвижный диски устройства дл  седиментациойной очистки и электрообработки бурового раствора.

Циркул ционна  система с автоматическим регулированием свойств бурового раствора (фиг. 1) имеет узел 1 дл  седимеитационной очистки и электрообработкй бурового раствора, электрический блок 2 питани , приемную емкость 3 бурового раствора с отсеками t и 5, смесительное устройство 6, выполненное в виде центробежного насоса 7 и гидросмесител  8 эжекторного типа с приемной камерой 9 блок 10 автоматического управлени , автоматический многосекционный бункер 11, пневмотранспортную линию 12 с электроклапаном 13, вакуумный насос 1 с электромагнитными клапанами 15-2-15.к и датчики 16, 17, 18 и 19 плотности, в зкости, статического напр жени  сдвига и концентрации водородных ионов соответственно,,установленные на выходе из узла 1 и в отсеке 5 приемной емкости 3 соответственно и св занные через блок 10 автоматического управлени  с клапанами автоматического многосекционного бункера 11, дозирующим устройством, блоком 2 питани  и насосом 7.

Узел 1 дл  седиментационной очистки и электрообработки бурового раствора (фиг. 2) включает в себ  корпус 20, шламоудалитель 21, вал 22 с приводом 23, дисками 2 и скребком 25 и неподвижные ди.ски 2б.

Корпус 20 имеет подвод щий 27 и отвод щий 28 патрубки, окно 29 и днище , сообщающее корпус 20 со шламоудалителем 21. Шламоудалитель 21 включает в себ  трубу 30, шнек 31 с приводом 32 и клапан 33 с пружиной З Чередующиес  подвижные 2k (фиг. 5) и неподвижные 2б (фиг. 6) диски имеют радиальные прорези 35 с отбортованными вниз кра ми Зб и расположенные наклонно к радиусу скребки соответственно 37 и 38. Скребки 37 и ЗВ и отбортованные кра  36 креп тс  к дискам с изол торами 39- Кроме того.

неподвижные диски 26 имеют пазы 0, через которые проход т направл ющие (не показано) корпуса 20, преп тствующие проворачиванию неподвижных дисков 26, и центральные окна . Подвижные диски и неподвижные диски 26 устанавливаютс  друг над другом на рассто нии, ограниченном Дистанционными втулками (не показано ) .

Автоматический многосекционный бункер 11 (фиг. 1) включает в себ  корпус k2 с загрузочными патрубками 3 программируемый распределитель и дозирующее устройство 5.

Корпус 2 (фиг. 3) имеет секции 6, например п ть секций, образованные радиальными перегородками +7 и центральной.трубой 8, доход щей до конусной части корпуса 2. В верхней части трубы 8 (фиг. ) выполнены окна k напротив каждой секции . Кажда  секци  6 сообщаетс  через .один из электромагнитных клапанов 15 с вакуумным насосом Ti.

Программируемый распределитель k выполнен в виде полой трубы 50 с приводом 51 (фиг. ) . На противополож .ных концах трубы 50 выполнены приемное окно 52 и отвод щее окно 53 которые смещены одно относительно другого на один межсекционный шаг. Приемное окно 52 расположено ниже центральной трубы Ц8, а отвод щее окно 53 расположено на уровне окон 49 трубы 8. Дозирующее устройство 5 установленное внутри программируемого распределител  kk, выполнено в виде полого шнека 5 с приводом 55

Предлагаема  система в соответствии с заданной программой работает

следующим образом.

Буровой раствор из скважины поступает в узел t дл  седиментационной очистки и электрообработки раствора через подвод щий патрубок 27П|эойд  центральное окно il неподвижного диска 2б, раствор направл етс  к его периферийной части, где огибает подвижный диск , направл  сь к центральному окну t сто щего вьние неподвижного диска 26 и так далее.

В процессе такого зигзагообразного перемещени  бурового раствора снизу вверх происходит осаждение твердых частиц выбуренной породы на дисках 2Ц и 26, которые с помощью отбортованных вниз краев 36 и скребков 37 подвижных дисков , установленных на медленно вращающемс  валу 22 с частотой вращени  около 1 об/ми сгребаютс  с неподвижных дисков 2б и сбрасываютс  в их радиальные прорези 35. Одновременно скребки 38 и отбортованные вниз кра  36 неподвижных дисков 2б сгребают твердые части цы с подвижных дисков 2k и сбрасываю в их радиальные прорези 35- При совмещении радиальных проре зей 35 подвижных дисков 2k и неподвижных дисков 26 твердые частицы выбуренной породы, сгребаемые скребками 37 и 38 и отбортованными вниз кра ми Зб, перемещаютс  с верхнего диска на днище . Если отбортованные вниз кра  Зб сгребают твердые частицы бурового раствора с взаимно перекрываемых поверхностей подвижных и неподвижных дисков и 26, то скребки 37 и 38, расположенные наклонно к радиусу , сгребают эти твердые частицы с взаимно неперекрываемых поверхностей подвижных и неподвижных дисков 2k и 26. бтбортованные в них кра  36 не только сгребают осевшие на дисках 2k и 26 твердые частицы бурового рас твора, но и преп тствуют попаданию раствора в радиальные прорези 35, благодар  чему буровой раствор перемещаетс  зигзагообразно - от центра к периферии и от периферии к центру и т.д. Сброшенный на днище узла 1 шлам в виде твердых частиц выбуренной.породы и коллоидальных частиц бурового раствора сбрасываетс  с него с помощью скребка 25, установленного на валу 22, в полость шламоудалител  21 и перемещаетс  к выходу с помощью ра бочего органа - шнека 31 Преодолева  усилие пружин 3k, шнек 31, транспортиру  шлам, одновре менно его отжимает. Отжатый шлам удал етс  из узла 1,, а очищенный от твердых частиц буровой раствор направл етс  в приемную емкость 3. На выходе- из узла 1 дл  седимента ционной очистки и электрообработки бурового раствора с помощью установленных там датчиков 16, 17, 18 и 19 в зкости, статического напр жени  сдвига, плотности и концентрации водородных ионов определ ютс  соответствующие параметры раствора. Покйзани  датчиков 16-19 поступают в блок 10 автоматического управлени , где обрабатываютс  в соответствии с заданной программной, Известно, что все органические химические реагенты, используемые дл  обработки буровых растворов, нуждаютс  в оптимальных значени х концентрации водородных ионов (рН) и минерализации , в противном случае будет наблюдатьс  значительный перерасход дорогосто щих реагентов или просто низка  эффективность вли ни  имеющегос  в растворе реагента на параметры раствора. Предположим, что на выходе из узла 1 датчиком 19 зарегистрирована концентраци  водородных ионов ниже .заданной программной концентрации водородных ионов, тогда из блока 10 автоматического управлени  поступает сигнал на подключение электродов, выполненных в виде подвижных и неподвижных дисков и 26, узла 1 к блоку 2 питани , создающему разность потенциалов между электродами. Значение разности потенциалов на электродах устанавливаетс  в зависимости от величины рассогласованности между показани ми датчика концентрации водородных ионов и заданной программой концентрации водородных ионов. Буровой раствор, перемеща сь между дисками 2k и 26 , подвергаетс  электрообработке с фиксированным унипол рным воздействием в поле отрицательного электрода, В результате концентраци  водородных ионов начинает расти. При достижении заданной величины концентрации водородных ионов подвижные и неподвижные диски 2k и 2б отключаютс  от блока 2 питани , после чего блок 10 автоматического управлени , в случае рассогла-.овани  показаний датчиков 16-18 в зкости, стаического напр жени  сдвига и плотности с заданными величинами соответствующих параметров раствора в запрограмми эованной последовательности бработки бурового раствора соответтвующими химическими реагентами, поает сигнал на программируемый расределитель kk, который выбирает оду из секций +6 автоматического бунера 11 с необходимым реагентом, совеща  свое приемное окно 52 с разгруочным окном этой секции k6, после его включаетс  дозирующее устройство 5 и смесительное устройство 6. В реультате химический реагент поступает в полость программируемого расп0еделител  kk, а из нее благодар  разрежению в камере 9 смесительного устройства 6, создаваемому с помощью вакуумного насоса Н, подключенного к ней через электромагнитный клапан 15 химический реагент через полость дозирующего устройства пневмотранспортной линии 12 попадает в камеру 9 а изнее в гидросмеситель 8 эжекторного .типа, где подхватываетс  потоком обрабатываемого рас твора, откачиваемого насосом 7 из отсека k приемной емкости 3 с установленными в ней датчиками 16-19. которые контролируют результат обработки . В случае рассогласовани  показани  одного из датчиков 16-19 установленного в отсеке 5 приемной емкос ти 3, с заданной величиной соответствующего параметра дозирующее устройство 5 измен ет свою производительность пропорционально величине рассогласовани . При отсутствии такого рассогласовани  дозирующее уст ройство S работает с.посто нной про изводительностью до тех пор, пока имеетс  рассогласование между показ нием этого датчика, установленного в отсеке 5 приемной емкости 3 и од ноименного датчика, установленного на выходе из узла 1, . При достижении равенства показаНИИ этих датчиков дозирующее устрой ство 5 останавливаетс  и выгрузка химического реагента прекращаетс . После чего программируемый распр делитель , при наличии рассогласо вани  показани  другого из датчиков 16-19 с заданной величиной соответствующего параметра, выбирает очеред ную секцию 46 бункера 11с необходимым реагентом и происходит дальне ша  обработка бурового раствора ана логично описанной выше . В случае необходимости оператор может вмешатьс  в работу системы и вз ть управление на себ . Подать, н пример, при оптимальных параметрах раствора на узел 1 разность потенци лов с целью регулировани  содержани твердой фазы в растворе, а также с целью удалени  из раствора избытк глинистой сотавл ющей, использу   вление электрофореза. В случае экстренного ут желени  оператор также может вз ть на себ  58 . управление с поста бурильщика (не показано), нарушив запрограммированную последовательность обработки бурового раствора. Приготовление свежей порции бурового раствора происходит аналогично его обработке в отдельной емкости (не показано) . Кроме того, в системе обеспечиваетс  поддержание текучести порошкообразных материалов, котора  тер етс  в случае длительного хранени , что приводит к грубому нарушению рецептуры бурового раствора. Дл  урреждени  потери текучести в соответствий с программой периодически происходит перекачивание химического реагента по кругу из одной секции 6 в соседнюю, дл  чего в бункере 11 одна секци  6 должна быть всегда свободной. При перекачке порошкообразного реагента программируемый распределитель i занимает такое положение , при котором его отвод щее окно 53 располагаетс  напротив окна 9 свободной секции 6, после чего открываетс , например, электромагнитный клапан 15, соедин ющий эту секцию с вакуумным насосом 1, одновременно закрываетс  электроклапан 13 на пневмотранспортной линии 12 и включаетс  дозирующее устройство А5. Идет перекачка химического реагента в свободную секцию соседней секции. После перекачки химического реагента по сигналу датчика (не показано), определ ющего окончание выгрузки реагента , программируемый распределитель 4 поворачиваетс  на межсекционный шаг, соедин   освободившуюс  от химического реагента секцию с загрузочной -секцией. Далее электромагнитный клапан 15 секции с вновь загруженным материалом закрываетс , а электрический клапан 15, соедин ющий секцию , освободившуюс  от химического реагента, с вакуумным насосом 1 от-, крываетс  и так по кругу, пока каждый реагент, хран ющийс  в бункере 11, не будет перекачен из своей сект ции в освободившуюс . . . После чего электроклапан 13 открываетс , а электромагнитный клапан 15 закрываетс , дозирующее устройство 5 и вакуумный насос 1 отключаютс . Очередной цикл перекачки начинаетс  через определенное врем , установленное программой.

9

Использование изобретени  позвол ет непрерывно измер ть в зкость раствора, его статическое напр жение рдвига и концентрацию водородныхионов , что позвол ет получить раствор с заданными программой физикохимическими параметрами и поддерживать их на прот жении всего времени разбуривани  скважины. Соответствие

3216510

параметров циркулирующего через скважину раствора геолого-техническому нар ду позвол ет исключить аварийные ситуации на буровых установках, 5 возникающие из-за низкого качества бурового раствора.

Кроме того, изобретение позвол ет оптимизировать расход химреагентов и как следствие снизить их расход.

ть, Г /- -И - - « ZII-IZZZ- -- 1 I 1| г--ёЩ::ё- :5-з «f| ; 11 ,. .Ж:Ж1ЩМ I , И . П Т/Г1К/

io

Фиг.1

Claims (3)

1. .1. ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА >

   С АВТОМАТИЧЕСКИМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ СВОЙСТВ БУРОВОГО РАСТВОРА, содержа- ) щая приемную емкость для бурового раствора, автоматический бункер для химических реагентов, смесительное устройство, состоящее из насоса и гидросмесителя, доз'ирующее устройство, пневматические линии, плотномер и блок автоматического управления, отличающаяся тем, что, с целью оптимизации рецептуры бурово, го раствора и расхода химреагентов, она снабжена узлом для седиментационной очистки и электрообработки буро· ‘ \ вого раствора с электрическим блоком питания, вторым плотномером, датчиками вязкости, статического напряжения сдвига и концентрации водородных ионов, установленных на выходе узла для седиментационной очистки и электрообработки бурового раствора и в приемной емкости для бурового раствора, причем выходы датчиков через блок автоматического управления связаны с клапанами автоматического бункера для химических реагентов, дозирующим устройством, электрическим блоком питания и насосом смеситель.Ирго устройства.

   ,
2. 2. Система поп. 1, о т л и ч а*ю!щ а я с я тем, что автоматический бункер для химических реагентов выпол нен в виде секций, образованных цент-’ ,ральной трубой, соединенной радиальными перегородками с корпусом, и имеет программируемый распределитель с дозирующим устройством, причем каждая секция выполнена с возможностью сообщения с дозирующим и вакуумным устройствами и через программируемый распределитель с соседней секцией.
3. 3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что программируемый распределитель выполнен в виде подвижной трубы с приемным и разгрузочным окнами, размещенными на противо-, положных конца/с трубы и смещенными · одно относительно другого на межсекционный шаг.

   5915601 (IS