Вискозиметр для исследования реологических характеристик буровых растворов

Вискозиметр для исследования реологических характеристик буровых растворов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

COlO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК дд 1 G 01 N ll/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3755213/24-25 (22) 03.05.84 (46) 15.01.86. Бюл. Р 2 . (71) Институт проблем глубинных нефтегазовых месторождений АН АЗССР, Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения Института геологии АН АЗССР и Институт нефтехимических процессов им. акад. 10.Г.Мамедалиева. (72) Ю.В.Садыков,.А.О.Бабаханов, А.Г.Абилов, B.Á.Èáðàãèìîâ, Б.И.Есьман, К.А.Лютфалиев, А.А.Кравцов и P.Д.Керимов (53) 532.137(088.8) (56) Мищенко Р.И. и др. Гидравлика промывочных жидкостей. M.: Недра, 1976, с.208-209. . Авторское свидетельство СССР

N9 832421, кл. G 01 N 11/08, 1981. (54)(57) ВИСКОЗИМЕТР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

БУРОВЫХ РАСТВОРОВ, содержащий подающую и приемную термостабилизированные емкости с мешалками, измерительную трубку с расходомером, один конец которой установлен в нижней части подающей емкости, а другой конец — в верхней части приемной емкости и выше предельно возможного уровня раствора в этой емкости, газовую магистраль, соединенную через первый кран с верхней частью приемной емкости,а через второй кран — с нижней частью подающей емкости, причем соответствующие концы измерительной трубы и газовой магистрали установлены в подающей емкости на одном и том же уровне, „„SU„„1 05000 систему регулирования давления в газовой магистрали, систему замера перепада давления в емкостях и соединяющую обе емкости магистраль с третьим краном, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерения, в него введены сигнализатор уровня, блок управления, два элемента ИПИ,два элемента задержки, два аналогоцифровых преобразователя, блок регистров памяти, устройст во сопряжения, вычислительный блок, блок индикации, магистраль C

Ю подачи раствора в подающую емкость, снабженная четвертым краном, и магистраль слива раствора из приемной емкости, снабженная пятым краном, причем все краны, исключая третий, и система регулирования давления в газовой магистрали выполнены с дистанционным электрическим управлением, а показывающие приборы расходомера и системы замера перепада дав- СЛ ления в емкостях — с электрическим (.„ выходом, первый вход первого эле- („) мента ИЛИ соединен с входом Пуск" устройства, а выход — с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с сигнализатором уровня, первый выход — с управляющими входами первого, четвертого и пятого кранов с дистанционным электрическим управлением, второй выход с блоком включения двигателей мешалок, третий выход — с управляющим входом второго крана с дистанционным электрическим управлением, четвертый и пятый выходы — с входами нто1205000

35 рого элемента ИЛИ,, а шес.той выход с управляющим входом системы регулирования давления в газовой магистрали, стробирующие входы аналого-цифровых преобразователей подключены к выходу второго элемента ИЛИ, информационные входы к выходам показывающих приборов расходомера и системы замера перепада давления в емкостях, а выходы через - последовательно соединенные блоки регистров памяти и устройство сопряжения — к входам вычислительного блока, выходы

Изобретение отйосится к области реологии и может быть использовано в информационно-измерительных системах контроля технологических парамет-. ров процесса бурения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства и повышение точности измерения, На фиг.! показана структурная схема предлагаемого вискозиметра для исследования реологических характеристик буровых растворов; на фиг.? временные диаграммы работы блока управления.

Вискозиметр содержит подающую 1 и приемную 2 термостабилизированные емкости с мешалками 3, измеритель-= ную трубку 4, один конец которой установлен в нижней части подающей емкости, а другой конец — в верхней части приемной емкости, выше предельно возможного уровня раствора в этой емкости, расходомер 5, состоящий из первичного преобразователя 6 электромагнитного типа и показывающего прибора 7 с электрическим выходом, газовую магистраль 8, соединенную через первый кран 9 с верхней частью приемной емкости, а через второй кран 10 -с нижней частью подающей емкости таким образом, что соответствующие концы измерительной трубы и газовой магистрали находятся в подающей емкости на одном и том же уровне, систему 11 регулирования давления в газовой магистрали с дистанционным электри— ческим управлением, систему замера которого соединены с входами блока индикации, вход первого элемента задержки подключен к четвертому выходу блока управления, а выход — к первому управляющему входу блока регистров памяти, вход второго элемента задержки подключен к пятому выходу блока управления,а выход — к второму управляющему входу блока регистров памяти, к управляющему входу устройства сопряжения и к второму входу первого элемента ИЛИ. перепада давления в емкостях, состоящую из трубок 12, первичных измерительных преобразователей 13 и датчика 14 перепада давления с показывающим прибором, имеющим электрический выход, соединяющую обе емкости магистраль 15 с третьим краном 16, магистраль 17 подачи раствора в подающую емкость, снабженную четвертым краном 18,магистраль

19 слива раствора из приемной емкости, снабженную пятым краном 20, сигнализатор Zl уровня, установленный в стенке подающей емкости с возможностью контакта с заполняющим эту емкость раствором, первый элемент ИЛИ 22, первый вход которого соединен с входом Пуск| устройства, а выход — с первым входом блока 23 управления, второй вход которого соединен с сигнализатором уровня, первый выход — с управляющими входами первого, четвертого и пятого кранов с дистанционным электрическим управлением, второй выход — с блоком включения двигателей мешалок (не показан), третий выход — с управляющим входом второго крана с дистанционным.электрическим управлением, четвертый и пятый выходы — с входами второго элемента ИЛИ 24, а шестой выход— с управляющим входом системы регулирования давления в газовой магист— рали, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 25 и 26, стробирующие входы которых подключены к выходу второго элемента ИЛИ, информа1205000. ционные входы — к выходам показывающих приборов расходомера к скстемы замера перепада давления в емкостях, а выходы через последовательно соединенные блок 27 регистров памяти и устройство 28 сопряжения — к входам вычислительного блока 29, выходы которого соединены с входами блока 30 индикации, элемент

31 задержки, вход которого подключен к четвертому выходу блока управления, а выход — к первому управляющему входу блока регистров памяти, и элемент 32 задержки, вход которого подключен к пятому выхо— ду блока управления, а выход — к второму управляющему входу блока регистров памяти, к управляющему входу устройства сопряжения и к второму входу первого элемента ИЛИ.

Вискозкметр работает следующим образом.

Сигнал "Пуск" (фиг.2а) с установочного входа устройства проходит через элемент ИЛИ 22 и запускает блок 23 управления, импульс с первого выхода которого (фиг.2б) поступает на управляющие входы кранов

9, 18 и 30 с дистанционным электрическим управлением и открывает их.

При этом раствор через магистраль

17 поступает в подающую емкость 1 и заполняет ее до тех пор, пока уровень раствора в емкости не досткгает уровня, на котором установлен сигнализатор 21. Одновременно включается система термостабилизации емкостей 1 и 2, которые устанавливаются либо одна под другой. либо горизонтально; подается потенциал определенного уровня Ч„ с шестого выхода блока 23 (фиг.2ж) на управляющий вход системы ll регулирования давления, поддерживающей давление сжатого воздуха в газовой магистрали 8 на заданном уровне РР

При срабатывании сигнализатора

21 импульс с его выхода (фиг.2в) поступает на второй вход блока 23 управления и, во-первых, формирует задний фронт первого выходного импульса блока 23 (фиг.2б), при этом краны 9,18 и 20 закрываются, прекращается подача раствора в емкость

1 и сжатого воздуха — в приемную емкость 2 (пустую в данный момент времени): во †втор, формирует передний фронт следующего выходного .импульса блока 23 (фиг.2г), посту.c:ЮщСГС С >> . .Oр>ого ВЫХОда =ТСГО бЛО .:а блок включения двигателей

>->зон 3 -с»с-1в->са, -»врез инте вал времени > - >2 с мО ме;;та срабатывания сигналкзатсра уровня. когда раствор в подающей емк".ñ-..òê достк;-аст требуемой температувь ; =--тенцки начинается пер.,:>J.: такт (1) цикла измерения (начало цикла услоьнQ показано коротким

;:>.".ульсом на фкг.2д), при этом импул>ьс с третьего выхода блока 23 управления (фкг.2е, момент времени поступает на управляющий вход

1 кра 10 с д HU oHHb szieKxpH e сккм управле :èåì и открывает его.

Сжатым воздухом, поступающим чесез магистраль 8 в подающую емкость !,îñóùåñòâëÿåTñÿ выдавливание рас.ò:-сра из падающей емкости в приемную емкость 2 через измерительную вкскозжметркчеcкy>ю трубку 4 с расхсдомером 5, состоящим кз первичного преобразсг>ателя 6 к показывающего прибора 7 с электрическим выходом, Параллельно с измерением расхода производится замер перепада цавленкя в емкостях. Система, предназначенн".р. для этой цели, состоит

30 кз трубок l 2, первичных преобразова.. ::ей 13 и дат .кка 14 перепада давления с показывающим прибором имеювк>s влек гвкческий выхоп.

В момент времени 1,, соответствуюг кй окончанию первого такта цикла измерения. импульс с четвертого выхода блока 23 управления (фиг.2з) псоходкт через элемент ИЛИ 24 на с! pàá pA юш е входы АЦП 25 и 26, разрешая выполнение операции преобразования в код мгновенных значений сигналов на выходах расходсмера Qq и системы замера перепада давления в е:ьксстях Л Р, соответственно. Резуль-.àòû преобразования (Ng с выхода

АЦП 25 к 11лР,, с выхода АЦП 26) импульсом, задержанным (задержка обеспечивается элементом 31) относительно момента времени t: HB вре» мя 7, > а „(гце л t p — время выполнения операции аналого-цифровсга греобра-o =".íèÿ) заносятся в пер вый к второй регистры памяти блоK= c I .

Задним фронтом первого импульса

55 считывания (фкг.2э) потенциал на шестом выходе блока 23 управления скачком изменяется до уровня Vq (фкг.2ж), при эт(7м исполнительный

I20S000 гд

123 P. где 1е P. ЬР

a„,0, 50

5 механизм системы ll под действием управляющего потенциала изменяет положение регулирующей заслонки в газовой магистрали 8, задавая тем самым новое значение Р> давления сжатого воздуха, соответствующее

V . Начинается второй такт (И ) цикла измерения, который протекает аналогично первому такту, но уже с другой скоростью движения раствора 10 в измерительной трубке 4. В момент времени t, соответствующий окончанию второго такта, импульс с пятого выхода блока 23 управления (фиг.2и) проходит через элемент

ИЛИ 24 на стробирующие входы АЦП 25 и 26,вновь разрешая выполнение операции преобразования в код мгновенных значений сигналов на выходах расходомера 6 Р и системы замера 20 перепада давления в емкостях а Р> соответственно. Результаты преобразования Ng с выхода АЦП 25 и N P<

2. с выхода АЦП 26) импульсом, задержанным (задержка в данном случае обес- 2 печивается элементом 32) относительно момента времени t на время

7 =, заносятся в третий и четвертый регистры памяти блока 27. Этим же импульсом включается в работу

30 устройство. 28 сопряжения, которое, последовательно опрашивая регистры. памяти блока 27, переписывает информацию в регистры вычислительного блока 29. Массив информации, таким

35 образом, составляют упомянутые выше коды 14а„, 14Ар„, Ng и Npp, а также коды Np и Nd6 которые вводятся в блок 27 предварительно и отображают некоторые необходимые для последующих вычислений константы

5,4в

В момент времени, соответствующий заднему фронту второго импульса считывания (фиг.2и), во-первых, импульс с третьего выхода блока 23 снимается (фиг.2е), в результате чего кран 10 закрывается и прекращается подача сжатого воздуха в емкость 1; во-вторых, потенциал на шестом выходе блока 23 изменяется до прежнего уровня V (фиг.2ж), а давление газа в магистрали 8 — до прежнего значения P .

Вычислительный блок 29 осуществляет определение искомых параметров по формулам структурная вязкость и динамическое напряжение сдвига исследуемого раствора соотВеТсТВеННо диаметр и длина измерительной трубки соответственно; показания системы замера перепада давления в емкостях, снятые в моменты времени и показания расходомера, снятые в те же моменты времени.

Вычисленные блоком 29 в течение третьего такта (1II) цикла измерения (конец цикла условно показан коротким импульсом на фиг.2к) значения параметров 1.,, выводятся на табло блока 30 индикации. Кроме того, в случае необходимости они могут быть занесены во внешнюю память (дол говременное запоминающее устройство), выведены на цифропечать, записаны на магнитную ленту и т.д.

Чтобы обеспечить циклический режим работы вискозиметра, импульс с выхода элемента 32 через элемент

ИЛИ 22 поступает на. вход блока 23 управления и вновь запускает его.

При этом появляется импульс на первом выходе блока (фиг.2б), в результате чего открываются краны 9,18 и 20,, раствор подается в емкость 1 через магистраль 17 и сливается из приемной емкости 2 через магистраль 19 (для ускорения процесса слива его осуществляют под давлением сжатого воздуха, который поступает в верхнюю часть приемной емкости из газовой магистрали 8 при открытом кране 9), срабатывает сигнализатор 21 уров— ня и т.д. Дальнейшая последовательность операции аналогична указанной.

Дпя снятия характеристик пробы исследуемой жидкости в лабораторных условиях кран 20 закрыт постоянно, кран 18 открыт только в на7 чале работы — на время подачи пробы исследуемого раствора в емкость 1 (после этого его закрывают)

Возврат исследуемого раствора из. приемнои емкости 2 в подающую осуществляют через магистраль 15 с открытым краном 16 (при этом кран

10 закрыт, кран 9 открыт), а вы— давливание раствора из подающей емкости в приемную, как и прежде, 1205000 8 через измерительную трубку 4 (при этом кран 10 открыт, краны 9 и 16 закрыты).

Точность измерения реологических характеристик раствора повышается,так как для измерений используют двухтактную схему : в первом такте снимают показания Я.„ЬР ;

10 во втором такте — Q „ЬР!

205000

Составитель Ю.Агеев

Техред А. Бойко . Корректор Л.Патай

Редактор С.Лисина

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8520/44 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5