SU1032173A1 - Автоматическа система управлени процессом цементировани скважин - Google Patents

Description

1 Изобретение относитс  к система контрол  и управлени  процессом цементировани  нефт ных и газовых скважин. Известны автоматизированные и а томатические системы управлени  и регулировани процессом цементировани  скважин, содержащие в своем составе автоматическую систему контрол  С 11. Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  автоматизированна  система управлени  процессом цементиров ни  скважин, включающа  датчик рас хода на входе и датчик расхода на выходе скважины, интегратор и индикатор , Интегратор расхода раствора фиксирует в определенном масш табе продвижение границы между цементным и буровым растворами. E2l. Однако известна  система не учитывает изменени  скорости движе ни  раствора при прохождении участ ков скважины различного диаметра, а также поглощени  тампонажного раствора. В результате очень часто происходит неподъем цементного рас вора в заколонном пространстве скважины до проектной отметки, т.е. система работает ненадежно, вследствие чего снижаетс  качество цементировани . Цель изобретени  - повышение на дежности работы системы. Указанна  цель достигаетс  тем, что в автоматическую систему управлени  процессом цементировани  скважин,- содержащую датчики расхода , один из которых установлен на входе, а другой - на выходе скважины, интегратор и индикатор, введены сумматоры, ключи, умножите ли, регулируемые блоки задани  коэффициентов усилени , компараторы блок вычислени  коэффициента поправ ки, блок управлени  ключами и дополнительный интегратор, при этом датчики расхода подключены к входам первого сумматора, выход которого с единен с первым входом блока вычислени  коэффициента поправки и к информационным входам первого и второго ключей, датчик расхода, установленный на входе скважины, соединен со вторым входом блока вычислени  коэффициента поправки и с первыми входами второго и третьего сум ( маторов, вторые входы которых соединены соответственно с выходами 73 первого и второго ключей, выходы второго и третьего сумматоров через посЛб1довательно соединенные умножители и интеграторы подключены к информационным входам третьего и четвертого ключей, выходы которых соединены с входами индикатора, выход интегратора через первый компаратор подклю- чен к первому входу блока управлени  ключами и чер53 первый регулируемый блок задани  коэффициентов усилени  к другому входу первого умножител , выход дополнительного интегратора через второй регулируемый блок задани  коэффициентов усилени  подЮ1Ючен к другому входу второго умножител , выход блока вычислени  коэффициента поправки соединен со вторым входом блока управлени  ключами , выходы которого соединены с управл ющими входами ключей. Контроль продвижени  границы между буровым и цементным растворами , обеспечиваемый предлагаемой системой. Позвол ет своевременно и обоснованно вмешиватьс  в процесс цементировани  и управл ть им, не допуска  недоподъема цементного раствора до проектного уровн , что отрицательно сказываетс  на качестве цементировани . На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой системы; на фиг.2 условна  схема скважины перед начэлом цементировани . Автоматическа  система управлени  процессом цементировани  скважин содержит датчик 1 расхода, размещенный на входе, и датчик 2 расхода , размещенный на выходе скважины , сумматоры 3-5, ключи 6-9, умножители 10 и 11, интеграторы 12 и 13, регулируемые блоки 1 и 15 задани  коэффициентов усилени , вычислитель ный блок 16, компараторы 17 и 18, блок Э управлени  ключами и индикатор 20. В исходном состо нии граница между цементным и буровым растворами (фиг.2) находитс  на рассто нии KO от забо . Поглощающий интервал находитс  на рассто нии t, от забо  скважины. Кроме того, на фиг.2 обозначено: L - глубина скважины; 11.;- интервалы затрубного пространства , где разность между диаметром скважины и наружным диаметром обсадной колонны посто нна . 3 Система работает следующим образом . При включении системы в работу ее исходным состо нием  вл етс  следующее; ключ 8 открыт, а ключи 6,7 и 9 закрыты. Вместе с началом продавливани  начинаетс  работа интеграторов 12 и 13 с начального значени  1 , Сигналы с выходов интеграторов 12 и 13 поступают на входы регулируемых блоков коэффициентов усилени  интеграторов. Эти блоки  вл ютс  идентичными , noiэтому принцип их действи  по сним на примере работы одного , нап ример блока k. Когда сигнал на его входе принадлежит интервалу . , т .е . если ;i:e,,)-re,.,, то сигнал на его выходе  вл етс  по то нным и равен i Г F. где F- - площадь поперечного сечени заколонного пространства скважины на j-ом интервале При переходе Lp(t) на следующий интервал посто нной разности между аметром скважины и наружным диаметром обсадной колонны происходит изм нение, выходной величины логическог блока в соответствии с зависимостью (1 ).. Сигналы с регулируемых блоков 1l и 15 коэффициентов усилени  поступают на умножители 10 и с суммато ров и 5, равные расходу заканчива емого в скважину раствора (q) за р вычетом расхода поглощаемого раство ра (q ). Результаты умножени  пост пают на входы интеграторов 12 и 13. Таким образом, на выходах интеграто ров формируютс  величины, равные ур ню цементного раствора в скважине с учетом ее конфигурации (фиг.2), т. bW--f itH6: a)(.-t), где L(t.) - уровень цементного раствора в скважине в момент tj, когда было достигнут начало интервала 2-; F. - площадь поперечного сече ни  i-ro интервала. Расход поглощаемого раствора q определ етс  как разность между вы ходными сигналами датчика 1 расхода 3.4 на входе и датчика 2; расхода на выходе скважины и формируетс  с помощью сумматора 3. Вычислительный блок 1б коэффициента поправки совместно с компаратором 17 предназначен дл  определени  того момента, когда начинаетс  прохождение уровн  цементного раствора мимо зоны поглощени . Действительно, если перед цементированием наблюдалось поглощение глинистого раствора, то,следовательно , можно установить зависимость Vf(%.a-:b9,, ;«х (2). где а и b - коэффициенты уравнени  регрессии, определ емые при градуировке . Яу1 действует в диапазоне расходов qn, который будет соблюдатьс  при продавливании. Тогда, контролиру  в процессе продавки выполнение услови  A-Kn-(atbq,g), где - мала  величина ( ) можно установить, когда происходит поглощение не глинистого раствора, а цементного. Блок 16 вычислени  предназначен дл  вычислени  величины А, а. компаратор 17 выдает сигнал при нарушении услови  (3), т.е. после начала прохождени  уровнем цементного раствора интервала поглощени . Компаратор 18 предназначен дл  определени  момента, когда уровень цементного раствора L(-,(t) достигает предполагаемого интервала поглощени  (фиг.2). По вление сигнала на выходе компаратора 18 означает, что уровень цементного раствора в скважине достиг предполагаемого интервала поглощени . При определении значени  2и могут быть сделаны две ошибки: прин то заниженное значение величины pj, по сравнению с реальным; прин то завышенное значение величины Еу по сравнению с реальным. В первом случае пор док работы системы следующий. При по влении сигнала на выходе компаратора 18 уровень цементного раствора в скважине достиг предполагаемого места поглощени , блок 19 управлени  ключами подает сигнал на управл ющий вход ключа 6 и движение уровн  цементного раствора в скважине корректируетс  с учетом расхода поглощаемого цементного раствора q , так как сигнал с выхода сумматора 3 начинает поступать на вход сумматора Ц и далее на интегратор 12. Е сли-затем поступает сигнал с выхода компаратора 17 (уровень раствора.достиг реального моста поглощени ), то блок 19 управле ,ни  ключами подает такие команды на управл ющие входы ключей 7-9, что ключ 8 закрываетс , а ключи 7 и 9 открываютс . При этом на индикаторе 20 выводитс  скорректированное значение уровн  цементного раствора. Если же окажетс , что сигнал с компаратора 17 не поступит (это может, произойти если реологические свойства цементногр и глинистого растворов практически совпадают), то поправка на поглощение будет вводитьс  с момента времени когда установлено, что уровень цементного раствора достиг предполагаемого места поглощени .

Во втором случае пор док работы системы следующий..

При по влении сигнала на выходе компаратора 17 (уровень цементного раствора достиг J eaльнoгo места поглощени ) блок 19- подает команду от к-, рыти  на управл ющий вход ключа 6 и в таком состо нии система сохран етс  до конца процесса продавки. Если цементный и.глинистый растворы

оказались идентичными, т.е. сигнал на выходе компаратора 17 не по вилс , то, когдй уровень цементного равора достигнет предполагаемого места поглощени , по витс  сигнал на выходе компаратора 18. На основании этого сигнала блок 19 управлени  ключами выдаст команду на открытие на управл ющий вход ключа 6.

Таким образом, блок 19 управлени  ключами работает следующим образом .

Если сначала по вл етс  сигнал на выходе компаратора 18, то подаетс  команда на открытие ключа 6. При поступлении затем сигнала с выхода компаратора 17 подаютс  команды на закрытие ключа 8 и открытие ключей 7-и 9. Если сначала сигнал по вл етс  на выходе компаратора 17, то подаетс  команда на открытие ключа 6.

Предлагаема  система позвол ет непрерывно регистрировать продвижение уровн  цементного раствора в скважине с учетом поглощени  бурового и(или) цементного растворов. Система рассчитана на работу в услови х отсутстви  и наличи  поглощений. Применение предлагаемой системы позволит существенно повысить надежность работы за счет контролируемого подъема цементного раствора.

Фиг.2.

Claims (1)

1. АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, содержащая датчики расхода, один из которых установлен на входе, θ другой - на выходе скважины, интегратор и индикатор, отличаю- щ а яся тем, что, с целью повышения надежности работы системы, в нее введены сумматоры, ключи, умножители, регулируемые блоки задания коэффициентов усиления, компараторы, блок вычисления коэффициента поправки, блок управления ключами и дополнительный интегратор, при этом датчики расхода подключены к входам первого сумматора, выход которого соединен с первым входом блока вычисления коэффициента поправки и к информационным входам первого и второго ключей, датчик расхода, установленный на входе скважины, соединен СО вторым входом блока вычисления коэффициента поправки и с первыми входами второго и третьего сумматоров, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго ключей, выходы второго и третьего сумматоров через последовательно соединенные умножители и интеграторы подключены к информационным входам третьего и четвертого ключей, выходы которых соединены с входами индикатора, выход интегратора через первый компаратор подключен к первому входу блока управления ключами и через первый регулируемый блок задания коэффициентов усиления к другому входу первого умножителя, выход дополнительного интегратора черед второй регулируемый блок задания коэффициентов усиления подключен к другому входу второго умножителя, выход блока вычисIления коэффициента поправки соединен со вторым входом блока управ ления ключами, выходы которого соединены с управляющими входами ключей.

   ^SU„„ 1032173