1 Изобретение относитс к системам ре гупировашет свойств бурового раствора, используемого при бурении нефт нык и газовых скважин. Известно устройство дп регупированш свойств бурового раствора, включающее датчик, задатчик, сумматор, регуп тор, бпок дозирующих устройств fl) . Наибопее бпизким техническим решением к изобретению вл етс автоматизи роваина система дп регулировани свойств бурового раствора, содержаща наземную циркул ционную систему, раоходомер , датчик и задаггчнк параметров бурового раствора, два блока выделени модул , два блока выделени знака, блок умнэжени , сумматор, регул тор, четыре ключа, логический блок управлени клк чами и исполнительный элемент 2. В известных системах регулирование происходит сразу после отклонени свойс промывочной жидкости от заданных. Одн ко немедленш 1й ввод реагентов после откпонени свойств раствора от заданных вл етс неоправдаHRbiM, так как часто, соверр1ив цикла циркул ции, буровой раствор без вмешательства извне стабилизируетс . В этой ситуации происходит оправданный перерасход химиче ких реагентов. За счет этого снижаетс качество обработки бурового раствора, так как чем болыие в него введено хими ческих реагентов, тем веро тнее, что-он нотер ет необходимые технологические качества и потребуетс замена его на новый, а это св зано со значительными материальными затратами. Цель изобретени - повышение надежности регулировани свойств бурового раствора и снижение потерь химических реагентов. Указанна цель достигаетс тем, что в систему автоматизированного регулиро- вани свойств бурового раствора, содержащую датчик и задатчик параметров бурового раствора, регул тор, блок дозировани , соединенный с насосем, сумматор и кпючи, введень блок усреднени , блок пам ти, дополнительный сумматор, блок управлени ключами, задатчик времени, элементы НЕ, И, ИЛИ и компараторы, причем выход датчика параметров буровогораствора через блок усреднени подклю чен к информационному входу первого ключа, выход которого подключен к . одному из входов дополнительного сумматора непосредственно и через первый бло пам ти с одним из входов сумматора, 677 выход которого через первый и второй компарато|и 1 соответственно соединен с первыми входами первого и второго элемента И, выход дополнительного сумматора подключен к информационному входу второго ключа и через третий и четвертый компараторы к вторым входам соответсч венно первого и второго элементов И, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с первым входом третьего элемента И, выход которого через второй блок пам ти соединен с управл ющим; входом второго ключа непосредственно и через элемент НЕ с вторым входом третьего элемента И, вы ход второго ключа через регул тор соединен с входом,блока,дозировани , выход задатчика времени соединен с входом блока управлени , ключами, выходы которого соединены с управл ющими входами первого и второго ключей, выход задатчика параметров бурового раствора соединен с информационным входом третьего ключа и с другим входом сумматора , выход третьего ключа соединен с другим входом дополнительного сумматора , выход датчика параметров бурового раствора соединен с блоком дозировани . На фиг. 1 изображена блок-схема автоматизированной системы дл регулировани свойств бурового раствора; на фиг. 2 - временна диаграмма работы системы. Система содержит датчик 1, блок усреднении 2, ключи 3-5, блоки пам ти 6 и 7, сумматоры 8 и 9, задатчик времени 1О и задатчик параметров бурового раствора 11, блок управлени 12 ключами, KOMnapatopbi 13-16, элементы И 17-19, элемент ИЛИ 20, элемент НЕ 21, регул тор 22, блок дозировани 23. Система работает следующим образом. В исходном состо нии ключи 3-5 заперты . .Измеренное значение регулируемого параметра бурового раствора, подаваемого насосом через скважину, с датчика 1 поступает в блок усреднени 2 регулируемого параметра, где происходит его усреднение за цикл циркул ции бурового раствора , (О где Т. , Тц - врем пребывани бурового раствора в скважине и наземной циркул ционной системе соответст ти парамет{ 1 вычисл ютс по формулам СКб U. ске гдеУс(:в .ц - объемы скважины и циркул ционной сисгемы соответственно; Q - расход бурового раствора Вычисленное по формулам (1) и (2) значение Т выставл етс на задатчике 1о Блок управлени 12 ключами в конце каждого цикла циркул ции открывает ключи 3 и 4.В этот момент на сумматоре 8; происходит сравнение .усредненного значени параметра бурового раствора за цикл с заданным значением, поступающим с за датчика 11. Одновременно на суммато торе 9 происходит сравнение усредненного значени параметра за предыдущий цикл с заданным, поступаклцим с задатчика 11 Кроме того, в блок пам ти 6 записываетзг с усредненное значение параметра текущего цикла. Сигнал с выхода сумматора 9 Е поступает на входь компараторов 13 и 14. Единичный сигнал на выходе компаратора 13 по витс , ,если выполнитс условие , а сигнал на выходе компаратора 14 по витс , если выполнитс условие Eji- Р . Значение + Р в л етс технологическим допуском на , менение регулируемого параметра. Одновременно сигнал с выхода сумматора 8 Е поступает на выходы компараторов 15 и 16. Единичный сигнал на выходе компаратора 15 по витс , еспи выполнитс условие EI S , а сигвапна выходе, компаратора 16 по витс , еспи выполнитс условие Е -f . Сигнал на выходе логического элемента И 17 по витс то толысо в том спучае, если имеетс поло- жительное отклонение регулируемого параметра от заданного значени в гекушем и предыдущем циклах, т.е. Е 1, к ЕЛ J . . Сигнап на выходе логического элемента И 18 по витс только в том случае, если имеетс отрицательное отклЬ нение регулируемого параметра от.заданг ного значени в текущем и предыдущем циклах, т.е. Е f - Ё и Е/ - . Сигнал с выходов элементов И 17 и 18 поступают на входы элемента ИЛИ 20, а с его выхода на первый BXCJI погического эпемента И 19, а сигнал с выхода последне го поступает на блок пам ти 7. В блоке7 хранитс логический ноль, если в предыдущем цикле буровой раствор не падве гаетс управл ющему воздействию, или логическа единица, - если подвергаетс , С выхода блока пам ти 7 сигнал через элемент НЕ 21 поступает на второй вход элемента И 19. Одновременно выход блока 7 св зан с управл ющим входо ключа 5. Совокупность элементов 7,19, И 21 обеспечивает открытие ключа 5 только в том случае, если на предыдущем цикле раствор не подвергалс управл ющему воздействий. После открыти ключа 5 рассогласование Е поступает та регул тор 22, функци которого заключаетс во включении блока дозирующих на врем цикла Т и поддержании заданного расхода химического реагента. По истечении времени цикла Т регул тор 22 отключает блок дозирующих устройств. Кроме того, регул тор устанавливает расход химического реагента пропорциональным отклонению Е. Принцип действи системы по сн етс временной диаграммой на фиг. 2. В случае , когда, регулируемый параметр выходит за верхнюю границу допуска + (фиг. 2 а), в первом цикле управл ющие воздействи отсутствуют. Во втором цикле имеютс отклонени параметров от заданных за текущий и предыдущий цикл за верхнюю границу допуска. Поскольку во втором цикле управление отсутствовало , то в третьем цикле система управлени вырабатывает управл ющий сигнал U . В четвертом цикле регупируемый параметр бурового раствора оказалс в заданных границах. При дальнейшем росте регулируемого параметра и выходе его за границу допуска работа системы осуществл етс аналогично описанному выше . В случае, когда ввод химического peaгента за одИн цикп циркул ции не обес- печивает возвращение регулируемого параметра в зону допусков (фиг. 26), до третьего цикла включительно процесс протекает аналогично .описанному выше. В четвертом цикле. имеютс отклонени параметров за текущий и предыдущий циклы. Поскольку в этом интервале управление отсутствовало, то в п том цикле регул тор 22 с помощью блока дозирующих устройств 23 осуществл ет ввод химического реагента в буровой раствор . В шестом цикле отклонение регулируемого параметра попадает в зону допусков ,-и процесс регулировани заканчиваетс . В случае, когда после подачи управл ющего воздействи регулируемый параметр отклонилс за нижнюю границу зоны допусков (фиг. 2 в), в первых трех циклах процесс протекает аиапогично описанному ы.1ше. Ввод химического реагента будет осуществлен в шестом цикле, так как в п том иикпе наблюдались откпстенЕ па аметра за текущий и 1фе«г аыаушкй ивкпы цщжутшции и управпение в 8ТОМ ивк)% огсутствовапо. Вопоспвдующнх цнкпах регулируемый параметр бурового раствора входит в зону допусков и управпс ющее воздействие не подаетс . Итак, датчик 1 измер ет регулируемый параметр, который бпоком усреднени 2 усредн етс за цикл циркутшиии буровогс раствора. Полученаое значение и вл етс регулируемой величиной. Далее это зшчевве фиксируетс в блоке пам ти и oauoBpavteBBo производитс сравнение этого усредненного значени с заданным, а также с вшшаетс усредненное значение регупируемого параметра за предыдущий цикл с заданилм. Формируетс отклонение регу руемого параметра от заданногчэ звачешп за щзедыдутаий и текущий циклы. Бспи ,9Тй отклонени одного зшка и, кроме того, ю предыдущем циктю управление отсутствовало, то производитс ввод квмкчес кого реагента в буровой раствор. Во всех остальных случа х регулирование параметра не производитс .1 The invention relates to systems that replicate the properties of a drilling fluid used in the drilling of oil and gas wells. A device is known that regulates the properties of a drilling mud, including a sensor, a setting device, an adder, a regulator, and a batch of dosing devices (fl). The most technical solution to the invention is to automate the drilling mud dp system, which contains a ground circulation system, a flow meter, a sensor and a drilling fluid parameter set, two modulator allocation units, two character extraction units, a multiplication unit, an adder, a regulator, Four keys, a logic control unit of the control unit and an actuating element 2. In the known systems, the regulation takes place immediately after the washing fluid deviates from the set ones. However, the immediate 1st input of reagents, after the mud properties are not determined from the given ones, is an irrelevant HRbiM, since often, when the circulation cycle is completed, the drilling fluid is stabilized without external intervention. In this situation, there is a justified waste of chemical reagents. Due to this, the quality of drilling mud treatment decreases, since the more chemicals are introduced into it, the more likely it is that it does not need the necessary technological qualities and it will be necessary to replace it with a new one, which is associated with significant material costs. The purpose of the invention is to increase the reliability of controlling the properties of the drilling fluid and reduce the loss of chemical reagents. This goal is achieved by the fact that the system of automated control of the properties of the drilling fluid, containing a sensor and a parameter controller of the drilling fluid, a controller, a dosing unit connected to the pump, an adder and a pump, an averaging unit, a memory unit, an additional adder, the unit key management, time setter, NOT, AND, OR elements and comparators, with the output of the sensor of drilling mud parameters being averaged through the block averaged to the information input of the first key, the output of which is connected to. one of the inputs of the additional adder directly and through the first memory block with one of the inputs of the adder, 677 output of which is connected to the first inputs of the first and second element I through the first and second comparator and 1, the output of the additional adder to the information input of the second key and through the third and fourth comparators to the second inputs of the first and second And elements, respectively, whose outputs through the OR element are connected to the first input of the third And element, the output of which through the second memory block These are connected to the manager; the input of the second key directly and through the element NOT to the second input of the third element I, the output of the second key through the controller is connected to the input, the unit, the dosing, the output of the time master is connected to the input of the control unit, the keys whose outputs are connected to the control inputs of the first and the second key, the output of the setter parameters of the drilling fluid is connected to the information input of the third key and to another input of the adder, the output of the third key is connected to another input of the additional adder, the output of the sensor of the drilling parameters This solution is connected to the dosing unit. FIG. 1 is a block diagram of an automated system for adjusting mud properties; in fig. 2 - time diagram of the system. The system contains sensor 1, averaging unit 2, keys 3-5, memory blocks 6 and 7, adders 8 and 9, time setting 1O and setting parameters for drilling mud 11, control unit 12 keys, KOMnapatopbi 13-16, elements 17 19, the element OR 20, the element NOT 21, the controller 22, the dosing unit 23. The system works as follows. In the initial state, keys 3-5 are locked. The measured value of the controlled parameter of drilling fluid supplied by the pump through the well from sensor 1 enters the averaging unit 2 of the controlled parameter, where it is averaged over the drilling fluid circulation cycle (O where T., TC is the residence time of the drilling fluid in the well and the terrestrial circulation system according to parameters {1 is calculated using the SKb U formulas. skE where Uc (: in. c are the volumes of the well and circulation system, respectively; Q is the mud flow value T calculated by formulas (1) and (2) em on the setting device 1o, the control unit 12 keys at the end of each circulation cycle opens keys 3 and 4. At this moment on the adder 8; the average value of the mud parameter for the cycle is compared with the set value coming from the sensor 11. Simultaneously The torus 9 compares the averaged value of the parameter for the previous cycle with the set value, coming from the setting device 11. In addition, in the memory block 6 it writes down the averaged value of the parameter of the current cycle. The signal from the output of the adder 9 E enters the input of the comparators 13 and 14. The single signal at the output of the comparator 13 is Vits, if the condition is fulfilled, and the signal at the output of the Comparator 14 is vits, if the condition Eji-P is fulfilled. The value of + P in the technological tolerance for the change of the controlled parameter. At the same time, the signal from the output of the adder 8 E is fed to the outputs of the comparators 15 and 16. A single signal at the output of the comparator 15 is Vits, if the condition EI S is met, and the output signal of the comparator 16 is Vits, if the condition E -f is met. The signal at the output of the logic element AND 17 is as far as possible, if there is a positive deviation of the controlled parameter from the specified value in the hexagons and the previous cycles, i.e. E 1, to EL J. . The signal at the output of the logical element 18 and Vits only if there is a negative deviation of the adjustable parameter from the setpoint value in the current and previous cycles, i.e. E f - E and E / -. The signal from the outputs of the elements 17 and 18 is fed to the inputs of the element OR 20, and from its output to the first BXCJI of the historical epement And 19, and the signal from the output of the latter goes to the memory block 7. In block 7, a logical zero is stored the drilling fluid does not fall into a control action, or logical unit — if exposed, From the output of memory block 7, the signal through the NOT 21 element enters the second input of the And 19 element. At the same time, the output of block 7 is connected to the control input of the key 5. Aggregate elements 7,19, and 21 provides opening to yucha 5 only if the previous cycle solution is subjected to a control effects. After opening the key 5, the mismatch E enters that regulator 22, the function of which is to switch on the dosing unit for the cycle time T and to maintain the set consumption of the chemical reagent. After a cycle time T has expired, the controller 22 turns off the dosing unit unit. In addition, the regulator establishes the consumption of a chemical reagent proportional to the deviation E. The principle of the system is illustrated by the timing diagram in FIG. 2. In the case when, the adjustable parameter exceeds the upper tolerance limit + (Fig. 2a), there are no control actions in the first cycle. In the second cycle, there are deviations of the parameters from those specified for the current and previous cycles for the upper tolerance limit. Since there was no control in the second cycle, in the third cycle, the control system generates a control signal U. In the fourth cycle, the drilling fluid parameter was within the specified limits. With the further growth of the controlled parameter and its going beyond the tolerance limit, the operation of the system is carried out as described above. In the case when the input of the chemical agent for one circulation cycle does not ensure the return of the controlled parameter to the tolerance zone (Fig. 26), up to the third cycle, inclusive, the process proceeds as described above. In the fourth cycle. there are deviations of parameters for the current and previous cycles. Since there was no control in this interval, in the fifth cycle, the regulator 22 uses a block of metering devices 23 to introduce a chemical reagent into the drilling fluid. In the sixth cycle, the deviation of the controlled parameter falls within the tolerance zone, and the adjustment process ends. In the case when, after the application of the control action, the adjustable parameter was rejected beyond the lower boundary of the tolerance zone (Fig. 2c), in the first three cycles the process proceeds in a manner analogous to the described y.1. The chemical reagent will be entered in the sixth cycle, since in the first five hours a meter has been observed for the current and one “ga aaaaaaaaaaaaaaaaaoi” and controllable in the 8TOM ”%”). In the future, the controlled mud parameter is within the tolerance zone and no control action is applied. Thus, sensor 1 measures an adjustable parameter, which, by the side of averaging 2, is averaged over the circus cycle of a drilling mud. The resulting value is adjustable. Further, this is fixed in the memory block and the oauoBpavteBBo compares this average value with the given one, and also the average value of the regulable parameter for the previous cycle is compared with the settings. The deviation of the adjustable parameter from the set value for the current blows and current cycles is formed. There was no control, there was no control over one deviation, and, moreover, no previous control, then the chemical reagent was introduced into the drilling fluid. In all other cases, parameter adjustment is not performed.
Система может быть использована, ватфимер, дл регулировани таких параметров бурового раствора, как шшстичеока в зкость, динамическое напр жение сдвига,статическое напр жение сдвига, условна в зкость,водоотдача и т.д.При необходимости регулировани нескольких параметров может быть использовано несколь ко таких систем-по одной на каждый регулируемый параметр.The system can be used as a water meter to adjust drilling mud parameters such as viscosity, dynamic shear stress, static shear stress, conditional viscosity, water loss, etc. If you need to adjust several parameters, several such parameters can be used. systems - one for each adjustable parameter.
Предлагаема система может быть реализована с помощью микроЭВМ либо на унифицированных эпектро-пневматических элементах ГСП.The proposed system can be implemented with the help of a microcomputer or on unified electropneumatic elements of the GSP.
Использование в процессе регулировани napMvieTpa бурового раствора значени отклонени от заданного не только в текущем цикле, но и в предыдущем, выгодно отличает предлагаемую систему от прототипа. Ввод химтеский реагент через цикл циркул ции контролируют результат воздействи на буровой раствор Предлагаема система не реагирует на случайные флюктуации регулируемого параметра бурового раствора, что позвол ет снизить химического реагента и повысить качество обработай бурового раствора.The use of the mud solution during the adjustment of the napMvieTpa drilling mud deviation from the value specified not only in the current cycle, but also in the previous one, distinguishes the proposed system from the prototype. Entering the chemical reagent through the circulation cycle controls the effect on the drilling fluid. The proposed system does not respond to random fluctuations of the controlled parameter of the drilling fluid, which makes it possible to reduce the chemical reagent and improve the quality of the drilling mud.