SU1492239A1 - Устройство дл автоматического измерени объемного газосодержани бурового раствора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средствам контрол  бурового раствора, используемого при бурении нефт ных и газовых скважин. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  и надежности работы путем упрощени  конструкции. Устройство дл  автоматического измерени  объемного газосодержани  бурового состава содержит отборное устройство 1, снабженное вытеснителем, рабочим поршнем 2 и продувным клапаном 3, разделителем-плавающим плунжером 4. Образованна  разделителем верхн   измерительна  камера 5 заполнена воздухом и св зана каналом 6 с преобразователем 7 давлени  в электросигнал, а нижн   камера 8 сжати  снабжена отверсти ми 9 в крышках 10. Блок 11 управлени  через редуктор 12 соединен механически с пневмодвигателем 13. Кулачок 14 блока управлени  через подпружиненный толкатель 15 св зан с рабочим поршнем, а кулачки 16 св заны через подпружиненные толкатели 17 и шатунные кривошипы 18 с задвижками 19, которые прижаты к крышкам 10 фасонными пружинами 20. Устройство также содержит пневматическую линию питани  21, датчик 22 давлени , обратный клапан 23, емкость 24 сжатого воздуха, питательный клапан 25, который св зан с кулачком 26, трубопровод 27, подъемный механизм 28, прибор 29 регистрации показаний и блок 30 электропитани . 5 ил.

Description

г

ko

,//хх/ hT-V- - : J

О э-1

Фе/г.Г

±3

/}

женное вытеснителем, рабочим поршнем 2 и продувным клапаном 3, разделителем - плавающим плунжером 4, Образованна  разделителем верхн   измерительна  камера 5 заполнена воздухом и св зана каналом 6 с преобразователем 7 давлени  в электросигнал, а нижн   камера 8 сжати  снабжена отверсти ми 9 в крьшках 10. Блок 11 управлени  через редуктор 12 соедине механически с пневмодвигателем 13. Кулачок 14 блока управлени  через подпружиненный толкатель 15 св зан

с рабочим поршнем, а кулачки 16 св заны через подпружиненные толкатели 17 и шатунные кривошипы 18 с задвиж ками 19, которые прижаты к крьп кам 10 фасонными пружинами 20. Устройство также содержит пневматическую линию питани  21, датчик 22 давлени , обратный клапан 23, емкость 24 сжатого воздуха, питательньй клапан 25, который св зан с кулачком 26, трубопровод 27, подъемный механизм 28, прибор 29 регистрации показаний и блок 30 электропитани . 5 ил.

Изобретение относитс  к средствам контрол  бурового раствора, используемого при бурении нефт ных и газовых скважин.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  и надежности работы путем упрощени  конструкции.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид в продольном разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид В на фиг. 1; на фиг. 5 - отрезок изотермы при низком давлении, т.е. зависимость давлени  от объемного газосодержани  бурового раствора при посто нной температуре.

Устройство содержит отборное устройство 1, снабженное вытеснителем (рабочим поршнем) 2 и продувным клапаном 3, которое разделено разделителем (плавающим плунжером) 4 на две соответствующие камеры (фиг. 1). Образованна  таким образом верхн   измерительна  камера 5 заполнена воздухом и сообщена каналом 6 с преобразователем 7 давлени  в электросигнал Нижн   камера 8 сжати  представл ет короткий пр мой сквозной канал, через который, а также через отверсти  9 в крышках 10 самотеком поступает буровой раствор. Блок II управлени  кулачково-пружинного типа соединен механически через редуктор 12 с пневмодвигателем 13. Кулачок 14 блока 11 управлени  через подпружиненный толкатель 15 св зан с рабочим поршнем 2, а кулачки 16 подсоединены через подпружиненные толкатели 17 и через шатунные криво1ш пы 18 к задвижкам

19, которые рабочими поверхност ми плотно прижаты изнутри к крьппкам 10 фасонными пружинами 20. Пневматическа  лини  21 питани  присоединена

5 к датчику 22 давлени , установленному на напорной линии буровых насосов, и через него подключена к пневмосис- теме буровой установки лини  21 пита- 1щ  снабжена обратным клапаном 23,

Q емкостью 24 дл  сжатого воздуха и подключена к пневмодвигателю 13 и питательному клапану 25, который подсоединен к кулачку 26 блока 11 управлени . Питательный клапан 25 и продувной клапан 3 св заны трубо5 проводом 27.

Подъемный механизм 28 закреплен на лотке исход щего из скважины бурового раствора и присоединен к корпусу блока управлени  с возможностью опускани  отборного устройства в протекающий в лотке раствор во врем  работы. Подъемный механизм через датчик 22 давлени  подключен к пневмо0

системе буровой установки. Преобразователь 7 давлени  в электросигнал подключен к прибору 29 регистрации показаний и блоку 30 электропитани . Устройство работает следующим образом .

После включени  бурового насоса I в напорной линии по вл етс  давление

бурового раствора, под действием которого датчик 22 открывает доступ сжатого воздуха из пневмосистемы буровой установки в линию 21 питани  и к подъемному механизму 28, который опускает отборное устройство 1 в желоб с вытекающим Нз скважины буровым

раствором, а последний, протека  самотеком через открытые отверсти  9 в крышках 10, заполн ет камеру 8. Одновременно сжатый ноздух через обратный клапан 23 поступает в пневмодви- гатель 13, в емкость 24 и к питательному клапану 25. Пневмодвигатель 13, враща сь, передает движение через редуктор 12 распределительному валу блока II управлени . Кулачки 16 распределительного вала действуют на толкатели 17 и далее через шатуны кривошипов 18 на задвижки 19. Последние , плотно прижатые к крьш1кам 10 пружинами 20, перекрывают отверсти  9. Затем начинает действовать кулачок 14 на толкатель 15, а последний- на рабочий поршень 2, который в загерметизированной камере 8 давит на раствор, а последний давит на плавающий плунжер 4, который, поднима сь, сжимает воздух в камере 5 до давлени , равного давлению в камере 8, Давление сжатого воздуха из камеры 5 передаетс  по каналу 6 к преобразователю 7 давлени , получающему электропитание от блока 30, а из преобразовател  7 давлени  электросигнал поступает к прибору 29 регистрации сигнала. Через определенное врем , достаточное дл  регистрации сигнала, кулачок 14, поворачива сь, отпускает толкатель 15, и рабочий поршень 2 поднимаетс . Затем кулачки 16 опускают толкатели 17, и через шатуны кривошипов 18 задвижки 19 от- рывают отверсти  9. В это врем  кулачок 26 действует на питательНЬгй клапан 25, и сжатый воздух поступает по трубопроводу 27 к продувному клапану 3. Преодолев силу пружины клапана 3, воздух устремл етс  в камеру 8, взбалтывает раствор и частично выбрасывает наружу. Работа клапана 3 кратковременна. Плавающий плунжер 4 под действием сжатого воздуха в.камере 5 занимает исходное положение. Задвижки 19 открьшают отверсти  9 полностью. Буровой раствор, протека  самотеком в камере 8 через открытые отверсти  9, обновл етс . Через определенное врем , достаточное дл  saмены раствора в камере 8, цикл повтор етс . После отключени  буровых насосов давление раствора в напорной линии падает и вместе с тем прекращаетс  его ток в желобе. Датчик 22 давлени  перекрывает доступ сжатого

922396

воздуха, и механизм 28 под действием пружины возвращает отборное устройство 1 в исходное положение. С его поверхностей стекает буровой раствор, т.е.- глиниста  болтушка.

Обратный клапан 23 закрывает выход сжатого воздуха из наполненной емкости 24 наружу, а так как она сооб10 щена с пневмодвигателем 13, питательным клапаном 25 и продувным клапаном 3, то устройство продолжает работать определенное врем  вхолостую, производ  самоочистку камеры 8 от остатка

15 раствора.

Алгоритм определени  газосодержани  бурового раствора следует закону Бойл -Мариотта PV const: при посто нной-температуре изотерма имеет вид

20 равносторонних гипербол. Дл  реальных газов в виде серо- и углеводородов , про вл ю1цихс  при бурении

скважин, изотермы имеют более сложный характер, из-за чего в камеру

5 сжати  введен определенный объем рабочего воздуха, изотерма .которого близка к идеальному газу, и поэтому определение выполн етс  достаточно приблизительно. Однако оно тем лучше,

0 чем дальше находитс  газ от критического состо ни . Известно, что дл  реальных газов уравнение изотермы приходит в уравнение изотермы идеального газа только при малых давлени х, и определение газосодержани  ведетс  при низком- давлении с получением более точных результатов по формуле

()V ,, -bVi-Vpn

где объем воздуха в верхней камере отборного устройства, см ; объем газа в буровом

5

Р.

0

5

vi

S -Vp

. .

V,

If

р

рм

газа

)

растворе, см ,

объем газа в растворе , %;

давление при заборе пробы раствора, ата; объем рабочего поршн , см ;

объем отборного уст 01

V - объем раствора в отроиства , см ;

Р

борном устройстве, см ,

Так, например, на фиг. 5 изображен отрезок изотермы в единицах абсолютного давлени  от 1,3 до 1,6 ата, что

соответствует газосодержанию бурового раствора в пределах от 35 до 0%. Параллельна  ординате Рдто ось шА соответствует выходному электросигналу в зависимости от газосодержани  бурового раствора.

Полученные результаты соответствуют услови м следующей соразмерности в предлагаемом устройстве: -115 см ; Vj 0-35%; РОТО, (абсолютное давление); ,1 см ; ои -200 см .

Использование предлагаемого устройства обеспечивает без участи  человека посто нный надзор за газопро влением скважины, предоставл ет возможность предупреждени  выброса бурового раствора и зффективность работ по предупреждению открытого фонтанировани ,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  автоматического измерени  объемного газосодержани  бурового раствора, содержащее отборное устройство, устройство регистрации показаний, блок управлени , датчик давлени  и пневматическую линию питани , отличающеес  тем, что, с целью повьппени  точности измерени  и надежности работы путем упрощени  конструкции, отборное устройство снабжено вытеснителем и продувным клапаном и разделено разделителем на две камеры: нижнюю пробоотборную, снабженную двум  задвижками, и верхнюю измерительную,

   заполненную газом и сообщающуюс  с преобразователем давлени , выход которого соединен с устройством регистрации давлени , блок управлени  снабжен приводным пневмодвигателем, редуктором и распределительным валом с кулачками, задвижки нижней измерительной камеры через кривошипио-ша- тунные механизмы и подпружиненные толкатели св заны с соответствующими

   кулачками распределительного вала блока управлени , устройство также снабжено подъемным механизмом, обратным клапаном, емкостью дл  сжатого воздуха и питающим клапаном, причем

   вход датчика давлени  св зан с трубопроводом бурового раствора, питающа  пневматическа  лини  через реле давлени  св зана с подъемным устройством , а через обратный клапан св зана

   с приводным пневмодвигателем, емкостью сжатого воздуха и входом питающего клапана, выход которого соединен с продувным клапаном, вытеснитель через подпружиненный толкатель

   св зан с соответствующим кулачком распределительного вала блока управлени , а толкатель питающего клапана св зан с соответствующим кулачком распределительного вала блока управлени .

   (Pu.2

   6-6

   fn ЛГТ1111III II

   («§ -. УС- - ;s i. .5 S. 2. .0 i 1-3. vj

   g

   /

   i

   N

   fe

   о

   п

   «ЧР