Устройство для автоматического ввода жидкого реагента в буровой раствор

Устройство для автоматического ввода жидкого реагента в буровой раствор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИ- ЧЕСКОГО ВВОДА ЖИДКОРО РЕАГЕНТА В БУРОВОЙ РАСТВОР, содержащее eMKOdTb для реагента, уровнемер, соединенный с.дифференцирующим блоком, задатчик расхода, регулируемая задвиж ка, соединенная с исполнительньв4 бло ком, и блок индикации, о т л и ч а -;, ю щ е ее я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства , в него введены сумматоры, блок вычисления степени открытия задвижки , блок вычисления коэффициента расхода, компараторы, элементы ИЛИ и НЕ, блок памяти, блок задержки, , датчик положения задвижки, ключи и блок управления ключами/ при этом вход блока управления ключами соединен с выходс 4 задатчика расхода, один из выходов соединен со входом Iблока индикации, а другие выходы с управлякяцикш входами ключей, выхо, ды дифференцирующего блока и задатчика расхода подключены к первому сумматору, выход которого соединен с информационным входом первого ключа, выходш датчика положения задвижки и блока вычисления степени открытия задвижки подключены ко входам второго сумматора, выход которого подключен к информационному входу второго ключа, выходы первого и второго ключей соединены со входами третьего сумматора , выход которого подключен к исполнительному блоку, выход датчика положения задвижки через блок вычисления коэффициента расхода подключен ко входам параллельно соеСЛ диненных компараторов, выхода: которых через последовательно соединенные элемент ИЛИ и блок задержки подключены ко входу блока индикации, выход элемента ИЛИ через элемент НЕ соединен с управлякяцим входом третьего ключа, информационный вход которого соединен с выходом блока вычисления коэффициенсо ел М о ел та расхода, выход третьего ключа через блок памяти подключен к г информационному входу четвертого ключа, выход которого соединен с первым входсм блока вычисления сте-пени открытия задвижки, второй вход которого соединен с выходом задатчика расхода.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3407778/22-03 (22) 12.03.82 (46) 15.08.83. Бюл. М 30 (72) В.И. Тарабрин и А.Л. Ульянов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению сква- жиН и буровым растворам (53) 622.276(088.8) (56). 1. Авторское свидетельство СССР

Р 659722, кл. Е 21 В 21/06, 1974.

2. Карпин E.Б. Средства автоматизации для измерения и дозирования массы. N., "Машиностроение" 1971, с. 173 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИ>

ЧЕСКОГО ВВОДА ЖИДКОГО РЕАГЕНТА В

БУРОВОЙ РАСТВОР, содержащее емкость для реагента, уровнемер, соединен- ный с,дифференцирующим блоком, эадатчик расхода, регулируемая задвиж" ка, соединенная с исполнительным бло" ком, и блок индикации, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в него введены сумматоры, блок вычисления степени открытия задвиж- ки, блок вычисления коэффициента расхода, компараторы, элементы ИЛИ и НЕ, блок памяти, блок. задержки,, датчик положения задвижки, ключи и блок управления ключами, при этом вход блока управления ключами соединен с выходом эадатчика расхода, один из выходов соединен со входом

:блока индикации, а другие выходы—

„.SU„„1035205 . А

3(59 Е 21 В 45 00 Е 21 В 21 06 с управляющими входами ключей выхо. ды дифференцирующего блока и задатчика расхода подключены к первому сумматору, выход которого соединен с информационным входом первого ключа, выходы датчика положения задвижки и блока вычисления степени открытия задвижки подключены но входам второго сумматора, выход которого подключен к информационному входу второго ключа, выходы первого и второго ключей соединены со входами третьего сумматора, выход которого подключен к исполнительному блоку, выход датчика положения задвижки через блок вычисления коэффициента расхода подключен ко входам параллельно сое. диненных компараторов, выходы которых через последовательно соединенные элемент ИЛИ и блок задержки подключены ко входу блока индикации, выход элемента ИЛИ через элемент НЕ соединен с управляющим . входом третьего ключа, информационный вход которого соединен с выходом блока вычисления коэффициента расхода, выход третьего клю.ча через блок памяти подключен к . информационному входу четвертого ключа, выход которого соединен с первым входом блока вычисления сте.лени открытия задвижки, второй вход которого соединен с выходом .задатчика расхода. 1035205

Изобретение относится к системам регулирования количества и свойств бурового раствора, используемого при бурении нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для автомати - 5 ческого ввода жидкого реагента в буровой раствор, содержащее наземную циркуляционную систему, на выходе которой установлены расходомер и датчики контроля объема бурового раствора и содержания коллоидной фазы, два блока выделения модуля, два блока выделения знака, блок умножения, сумматор, регулятор, четыре ключа, логический блок и исполнительный блок (1 ).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для автоматического весового дозирования непрерывного действия, включающее емкость для реа- 20 гента, датчик количества вещества например, уровнемер, регулирующую задвижку, регулятор и устройство индикации f 2 3.

В известных устройствах из-за 25 частого засорения регулирующей задвижки происходит изменение коэффициента расхода, что является причиной перехода системы. регулирования расхода в область режимов, 30 для которых она не предусматривалась, и система может даже стать неустойчивой, либо режим ее работы будет отличаться от оптимального.

В момент включения системы в ра- боту на выходе датчика количества вещества, например уровнемера, сигнал может не изменяться некоторое. время, хотя из емкости происходит отбор реагента. Это связано с наличием зоны нечувствительности датчика количества вещества, например уровнемера, из-за его засорения, налипания на него частиц, находящихся в жидком реагенте и т.д 45

При этом регулятор полностью открывает регулирующую задвижку и происходит подача излишних количеств жидкого. реагента в буровой раствор, вследствие чего снижается 5п качество обработки бурового раствора, так .как не соблюдается заданная рецептура обработки.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства ввода жидкого реагента в буровой раствор за счет контроля за неисправностью устройства и снижение потерь жидких реагентов.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство для автоматичес- @ кого ввода жидкого реагента в буровой раствор, содержащее емкость для реагента, уровнемер, соединенный с дифференцирующим блоком, задатчик расхода, регулируемая 65 задвижка, соединенная с исполнитель ным блоком, и блок индикации, введены сумматоры, блок вычисления степени открытия задвижки, блок вычисления коэффициент а расхода, компараторы, элементы ИЛИ и НЕ, блок памяти, блок задержки, датчик положения задвижки, ключи и блок управления ключами., при этом вход блока управления ключами соединен с выходом задатчика расхода, один из выходов соединен со входом блока индикации, а другие выходы - с управляющими входами ключей, выходы дифференцирующего блока и задатчика расхода подключены к первому сумматору, выход которого соединен с информационным входом первого ключа, выходы датчика положения задвижки и блока вычисления степени открытия задвижки подключены ко входам второго сумматора, выход которого подключен к информационному входу второго ключа, выходы первого и второго ключей соединены со входами третьего сумматора, выход которого подключен к исполнительному блоку, выход датчика положения задвижки через блок вычисления коэффициента расхода подключен ко входам параллельно соединенных компараторов, выходы которых через последовательно соединенные элемент

ИЛИ и блок задержки подключены ко входу блока индикации, выход элемента ИЛИ через элемент НЕ соединен с управляющим входом третьего ключа, информационный вход которого соединен с выходом блока вычисления коэффициента расхода, выход третьего ключа через блок памяти подключен к ииформационному входу четвертого ключа, выход которого соединен с первым входом блока вычисления степени открытия задвижки, второй вход которого соединен с выходом датчика расхода.

На чертеже изображена блок-схема устройства для автоматического ввода жидкого реагента в буровой раствор.

Устройство содержит емкость для жидкого реагента 1, уровнемер 2, регулирующую задвижку 3, исполнительный элемент 4, устройство индикации 5, блок управления ключами б, дифференцирующий блок 7, три сумматора 8, 9 и 10, блок вычисления степени открытия задвижки 11, блок вычисления коэффициента расхода 12, блок памяти 13, компараторы 14 и 15, элемент ИЛИ

1б, элемент НЕ 17, блок задержки 18, четыре ключа 19, 20, 21 и

22, датчик положения задвижки 23, задатчик расхода 24.

Система работает следующим образом.

1035205

При поступлении сигнала с задатчика расхода 24 о требуемом расходе реагента блок управления б открывает ключи 19, 21 и запирает ключ 20. Блок вычисления степени открытия задвижки 11 вычисляет то значение (m) по формуле

Чо и <о=Ц) ) < F= < (1) ,ц, 2 Н где m0 — степень открытия задвижки (04 «< 41) <

F - -площадь проходного сечения задвижки.

Функция f(F) является известной для каждого типа задвижки и представляет собой зависимость между положением регулирующего органа задвижки (например<линейное положение штока или линейный угол поворота заслонки и т.д.) и площадью проходного сечения задвижки. При вычислениях по формуле (1) значение

<йберется из блока памяти 13 (иэ предыдущего цикла работы системы ).

Вычисленное значение степени открытия задвижки mo является задающим воздействием для канала регулирования, включающего следующие элементы: датчик степени открытия задвижки 23, сумматоры 9 и 10, исполнительный элемент 4, регулирующую задвижку 3. Этот канал отрабатывает вычисленное значение mo.

Через интервал времени Т блок управления б ключами подает команду на закрытие на управляющие входы ключей 19 и 21 и команду на открытие на управляющий вход ключа 20. Интервал времени Т выбирается достаточным для того, чтобы началась устойчивая работа уровнемера 2.

На вход исполнительного блока 4 через ключ 20 и сумматор 10 п дается рассогласование <,о-q, которое образуется на сумматоре 8. Сигнал, отражающий истинный расход < +, формируется дифференцирующим блоком 7 согласно зависимости F — < (2)

ЗИ

<л o g@ где F - площадь поверхности реагента в емкости 1, ИНМ- скорость изменения уровня

Н в емкости.

Если вначале при открытии задвижки на величину mo была допущена ошибка из-за того, .что значение коэффициента расхода 1 берется из предыдущего цикла, то она ликви- дируется вторым каналом регулирования, включающим датчик уровня 2, дифференцирующее звено 7, сумматоры 8 и 10, исполнительный элемент

4 и регулирующую задвижку 3.

Такое разбиение на два канала регулирования обосновано следуюшими причинами; Датчик уровня в на чальный момент работы системы обладает большой зоной нечувствитель.ности из-за налипания частиц, содержащихся в реагенте, кристалли5 зации реагента на чувствительных элементах датчика уровня и т.д., т.е. необходимо некоторое изменение уровня, чтобы получить стабильный сигнал на выходе уровне)0 мера. Поэтому, пока сигнал на.выходе уровнемера отсутствует, регулятор полностью открывает задвижку

3. Химический реагент начинает пос-. тупать в буровой раствор не в том количестве, которое требуется для его обработки, а в значительно большем. Это вызывает большие потери химического реагента, бурового раствора (обработанного не так, как требуется ) и может вызвать аварийную ситуацию из-за неконтролируемого изменения свойств бурового раствора (повышение водоотдачи, повышение или снижение вязкости и т.д.).

25 Наличие же канала регулирования для предварительной установки заданной степени открытия задвижки

«< позволяет (хотя и приближенно) открыть задвижку на нужную величину до начала стабильной работы уровнемера. Время срабатывания Т блока управления ключами выбирается из условия Т > Т, где Т„- время начала стабильной работй уровнемера (определяется экспериментально).

Сигнал о фактической степени открытия задвижки (m) поступает так" же в блок вычисления коэффициента расхода )с.) 12, где ц определяется по формуле

"и

oF(mlsÄ Н<17 <. Н вЂ”, (ь) где F(m) — площадь проходного се45 чения регулирующей задвижки в зависимости от степени открытия задвиж- . ки.

Эта зависимость является обрат50 ной по отношению к зависимости (1) н задана. Если вычисленное значение коэффициента расхода и, находится в заданных пределах,„()ц.с р. то это значение коэффйцйента расхода через ключ 22 идет в блок памяти 13 и запоминается там. Это зна. чение «л. используется в следующем цикле работы снстемы для предварительного определения степени. открытия задвижки mo в момент включения системы. Если окажется, что р.()<<.,„;щ то на выходе компаратора 14 нижнего значения коэффициента расхода имеется единичный сигнал, поступающий на вход элемента ИЛИ 16 и

65 с выхода последнего — на вход эле1035205

ВНИИПИ Заказ 5780/30 Тираж 603 Подписное

Ьилиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 мента НЕ 17. В этом случае на выходе элемента НЕ дмеется нулевой сигнал и поэтому ключ 22 закрыт.

Если а> щ в„ то на выходе. компаратора 15 верхнего .значения коэффициента расхода имеется единичный сигнал, который поступает на вход элемента ИЛИ 16 и с выхода пос-. леднего - на вход элемента НЕ 17.

Тогда на выходе элемента НЕ имеется нулевой сигнал,и поэтому ключ

22 закрыт..Если же р „„(к(и. то на выходе компараторов 14 и 15 нижнего и верхнего значений уровней появляются нулевые сигналы, которые подаются на элемент 16 ИЛИ, а с выхода последнего - на вход элемента 17 HE. Тогда на выходе ло. гического элемента 17 HE Появляется единичный сигнаЛ, который от" крывает ключ 22. В этом случае вычислейное значение коэффициента расхода и. поступает в блок памяти 13. Если же окажется, что коэффициент расхода р. не входит в заданные пределы в течение времени Т (определяется экспериментально ) то на выходе блока задержки 18 появляется сигнал, который поступает на устройство индикации 5, сообщающий оператору о необходимости проверить задвижку 3, так как изменение клэффициента, расхода связано либо с забиванием проходного сечения задвижки, либо с износом или поломкой рабочих поверхностей, Формирующих проходное сечение задвижки, Использование двойного регулиро»

)Q вания расхода реагента сначала по вычисленному значению степени открытия задвижки, а затем по косвенно измеряемому расходу, выгод.но отличает предложенное устройство для автоматического ввода жидкого реагента в буровой раствор от прототипа, так как позволяет устранить излишний расход реагента в начале работы системы и тем самым улучшить качество обработки бурового раствора. Одновременно производимый контроль за коэффициентом расхода задвижки позволяет своевременно обнаруживать и устранить неисправности, что в целом способствует повышению надежности работы системы ввода жидкого реагента в буровой раствор.