SU1476104A1

SU1476104A1 - Hydraulic cyclone for controlling drilling-mud density

Info

Publication number: SU1476104A1
Application number: SU874285114A
Authority: SU
Inventors: Константин Александрович Подсекаев; Темур Мадрахимович Таджибаев; Владимир Николаевич Стасевич; Александр Анатольевич Баринов; Владимир Иванович Бондарев; Игорь Анатольевич Дмитриев; Александр Леонидович Ульянов
Priority date: 1987-07-15
Filing date: 1987-07-15
Publication date: 1989-04-30

Abstract

Изобретение относитс к буровой технике и предназначено дл циркул ционной системы буровой скважины. Цель изобретени - обеспечение автоматического процесса регулировани плотности бурового раствора (ПБР) за счет регенерации т желой фракции и ввода ее в буровой раствор (БР). Дл этого установка содержит две отводные линии 8 и 10 с соответствующими запорными элементами 9 и 11, гидроэжектор 4, комплект 2 гидроциклонов, на входе в который установлен запорный элемент 7, сливную линию 21, сообщенную с приемной емкостью 12, блок 17 уставки, исполнительный блок 19, датчик 16 плотности, насос 1, емкость 14. Гидроэжектор 4 встроен в отводную линию 10 и св зан с емкостью 14 запорным элементом 15. Значение ПБР с датчика 16 плотности подаетс в блок 17 уставки. Если ПБР ниже значени уставки, то исполнительный блок 19 дает команду на открытие запорных элементов 11 и 15 и включение насоса 1 БР прокачиваетс по отводной линии 10 через гидроэжектор 4, который всасывает пульпу из емкости 14. Пульпа выноситс БР в приемную емкость 12, откуда ут желенный БР поступает в циркул ционную систему. При превышении ПБР верхнего значени уставки открываетс запорный элемент 7. Запорные элементы 11 и 15 закрыты. БР поступает на вход комплекта 2 гидроциклонов. Пульпа сливаетс в емкость 14, а облегченный БР поступает по сливной линии 21 в приемную емкость 12. Регулирование подачи пульпы осуществл етс степенью открыти запорного элемента 9. 1 ил.The invention relates to a drilling technique and is intended for the circulation system of a borehole. The purpose of the invention is to provide an automatic process for adjusting the density of the drilling fluid (PBR) due to the regeneration of the heavy fraction and its introduction into the drilling mud (BR). To do this, the installation contains two branch lines 8 and 10 with the corresponding locking elements 9 and 11, hydraulic injector 4, a set of 2 hydrocyclones, at the entrance to which the locking element 7 is installed, a drain line 21 communicated with the receiving tank 12, the setpoint block 17, the executive unit 19, a density sensor 16, a pump 1, a tank 14. The hydrojettor 4 is built into the branch line 10 and is connected to the container 14 by a locking element 15. A PBR value from the density sensor 16 is fed into the setpoint block 17. If the FGP is lower than the setpoint, the execution unit 19 commands the opening of the locking elements 11 and 15 and switching on the pump 1. The pump is pumped through the branch line 10 through the hydraulic injector 4, which sucks the slurry from the tank 14. The slurry is carried by the BR to the receiving tank 12, from where the desired BR enters the circulatory system. If the FIR of the upper setpoint is exceeded, the locking element 7 opens. The locking elements 11 and 15 are closed. BR arrives at the input of a set of 2 hydrocyclones. The pulp is discharged into the container 14, and the lightweight BR enters through the drain line 21 into the receiving container 12. The pulp feed is controlled by the opening degree of the closure element 9. 1 sludge.

Description

1414

Изобретение относитс к буровой технике, а именно к элементам циркул ционной системы буровой скважины.The invention relates to a drilling technique, namely to the elements of a circulating system of a borehole.

Цепью изобретени вл етс обеспечение автоматического регулировани плотности бурового раствора за счет регенерации т желой фракции и ввода ее в буровой раствор.The chain of the invention is to provide automatic control of the density of the drilling fluid by regenerating the heavy fraction and introducing it into the drilling fluid.

На чертеже приведена схема гидроциклонной установки.The drawing shows a diagram of the hydrocyclone installation.

Гидроциклонна установка содержит гидравлический насос 1, комплект 2 гидроциклонов, механический перемеши- ватель 3 и гидроэжектор 4. На входе в комплект 2 гидроциклонов на нагнетательной линии 5 установлен измеритель 6 давлени . Перед измерителем 6 давлени в нагнетательную линию 5 встроен четвертый запорный элемент 7. К нагнетательной линии 5 присоединены перва отводна лини 8 с первым запорным элементом 9 и втора отводна лини 10, в которую последовательно вмонтированы второй запорный элемент 11 и гидроэжектор 4. Обе отводные линии 8 и 10 сообщены с приемной емкостью 12.The hydrocyclone unit contains a hydraulic pump 1, a set of 2 hydrocyclones, a mechanical mixer 3 and a hydroejector 4. At the entrance of the set of 2 hydrocyclones on the discharge line 5, a pressure gauge 6 is installed. In front of the pressure gauge 6, a fourth locking element 7 is integrated into the injection line 5. A first by-pass line 8 is connected to the pressure line 5 with the first locking element 9 and the second by-pass line 10, into which the second locking element 11 and the hydro-injector 4 are sequentially mounted. and 10 communicated with receiving tank 12.

Датчик 13 предельного уровн жидкости помещен в емкость 14, сообщенную с гидроэжектором 4 через третий запорный элемент 15. Датчик 16 плотности бурового раствора установлен на выходе из скважины (не показана), его выход подключен к входу блока 17 уставки, выход которого св зан с первым входом промежуточного блока 18, вторым входом подсоединенного к выходу датчика t3 предельного уровн жидкости, Выход промежуточного блока 18 св зан с входом исполнительного блока 19. К последнему подключены выходы датчиков положени (не показаны ) , которыми снабжены запорные элементы 7,9,11 и 15, а также гидравлический насос 1.A fluid level limit sensor 13 is placed in a container 14 communicated with a hydroejector 4 via a third locking element 15. A mud density sensor 16 is installed at the well exit (not shown), its output is connected to the input of the setpoint block 17, the output of which is connected to the first the input of the intermediate unit 18, the second input of the liquid limit level connected to the output of the sensor t3, the output of the intermediate unit 18 is connected to the input of the execution unit 19. The outputs of the position sensors (not shown) are connected to the latter yen shut-off elements 7, 9, 11 and 15, as well as a hydraulic pump 1.

К приемной емкости 12 подсоединена сливна лини 20, св занна с выходом комплекта 2 гидроциклонов.A drain line 20 connected to the outlet of a set of 2 hydrocyclones is connected to the receiving tank 12.

Гидравлический насос 1 подключен к промежуточной емкости 21.The hydraulic pump 1 is connected to the intermediate tank 21.

Промежуточный блок 18 выполнен в виде электромагнитного реле посто нного тока.The intermediate unit 18 is made in the form of a direct current electromagnetic relay.

Исполнительный блок 19 содержит электромагнитные пускатели с промежуточными реле. IExecutive unit 19 contains electromagnetic actuators with intermediate relays. I

Запорные элементы 7,11,15 и 9 снабжены датчиками положени и путевымиThe locking elements 7,11,15 and 9 are equipped with position sensors and travel

6104261042

выключател ми в комплекте с дистанционным указателем положени запорного элемента (не показан).switches complete with a remote position indicator of the locking element (not shown).

Установка работает следующим образом , i The installation works as follows, i

С датчика 16 плотности сигнал обFrom the density sensor 16 signal about

измер емой величине плотности бурового раствора подаетс на блок 17 ус-the measured density of the drilling fluid is fed to block 17, the

0 тавки, где отражаетс на одном из цифровых вольтметров и сравниваетс с заданной плотностью, котора отражаетс на втором цифровом вольтметре (не показаны). Это делаетс сле15 дующим образом. Например, текущее значение плотности бурового раствора , выход щего из скважины, составл ет 1,33 г/см3. Это значение необходимо поддерживать в диапазоне + 0,01 г/0 is the value where it is reflected on one of the digital voltmeters and compared with a given density, which is reflected on the second digital voltmeter (not shown). This is done in the following way. For example, the current density of the drilling fluid leaving the well is 1.33 g / cm3. This value must be maintained in the range of + 0.01 g /

0 /см3. Тогда потенциометром (не показан ) устанавливают на втором вольтметре дл нижнего предела 1,32 г/см3, а дл верхнего предела - 1,34 г/см3.0 / cm3. Then a potentiometer (not shown) is installed on the second voltmeter for the lower limit of 1.32 g / cm3, and for the upper limit - 1.34 g / cm3.

25 Если текущий сигнал о значении25 If the current value signal

плотности бурового раствора ниже значени нижнего предела установленной плотности, исполнительный блок 19 дает , команду на срабатывание (открытие)the density of the drilling fluid is below the value of the lower limit of the established density, the executive unit 19 gives a command to trigger (open)

0 второго и третьего запорных элементов 11 и 15, после чего включаемс гидравлический насос 1, при этом четвертый и первый запорные элементы 7 и 9 закрыты. В этом случае буровой0 of the second and third locking elements 11 and 15, after which the hydraulic pump 1 is turned on, the fourth and first locking elements 7 and 9 being closed. In this case, the drill

35 раствор прокачиваетс насосом 1 по второй отводной линии 10 через запорный элемент 11 и гидроэжектор 4 и поступает в приемную емкость 12. В это врем за счет разрежени в гидро40 эжекторе 4 пульпа (сверхт желый буровой раствор) из емкости 14 через запорный элемент 15 поступает в камеру гидроэжектора 4 и выноситс буровым раствором в приемную емкость 12,35, the solution is pumped by pump 1 through the second branch line 10 through the locking element 11 and the hydraulic injector 4 and enters the receiving tank 12. At this time, due to the dilution in the hydro 40 ejector 4, the pulp (superheated drilling mud) from the tank 14 through the locking element 15 enters the chamber of the hydraulic injector 4 and is carried by the drilling fluid into the receiving tank 12,

45 откуда буровым насосом (не показан) уже ут желенный раствор поступает в циркул ционную систему буровой установки . Таким образом, ут желение бурового раствора происходит до тех45 wherefrom the drilling pump (not shown) the already diluted solution enters the circulating system of the drilling rig. Thus, the demand for drilling mud occurs before those

50 пор, пока текущее значение плотности не стане/г выше заданного нижнего предела , т.е. 1,32 г/см3, после чего выключаетс гидравлический насос 1 и только после этого закрываютс запор50 pores until the current density value becomes / g above the specified lower limit, i.e. 1.32 g / cm3, after which the hydraulic pump 1 is turned off and only after that the constipation is closed

ные элементы 11 и 15. В таком исходном положении устройство находитс до тех пор, пока текущее значение плотности вновь не выйдет из заданного предела.The elements are 11 and 15. The device is in this initial position until the current density value is again within the specified limit.

Если плотность бурового раствора увеличитс и достигнет верхнего преела уставки ее значени , т.е. 1,34 г/см3, исполнительный блок 19 с дает команду на открытие запорного элемента 7 и пуск гидравлического насоса 1. Запорные элементы 11 и 15 в этом случае закрыты. Буровой раствор из промежуточной емкости 21 по JQ нагнетательной линии 5 через запорный элемент 7 поступает на вход комплекта 2 гидроциклонов. В комплекте 2 гидроциклонов буровой раствор разде етс на т желую фракцию (пульпу,), котора по стенкам гидроциклонов слиаетс в емкость 14, а облегченный буровой раствор по сливной линии 20 поступает в приемную емкость 12, откуда буровыи насосами (не показаны) разноситс Q о всей циркул ционной системе. Проесс понижени плотности происходит о тех пор, пока текущее значение ее не станет меньше верхнего предела заанной величины, т.е. 1,34 г/см3, по- ,- еле чего вновь выключаетс гидравлический насос 1 и закрываетс запорный элемент 7, а установка приходит в исходное положение.If the mud density increases and reaches the upper limit of the setpoint, its value, i.e. 1.34 g / cm3, the actuating unit 19 gives a command to open the locking element 7 and to start the hydraulic pump 1. In this case, the locking elements 11 and 15 are closed. The drilling fluid from the intermediate tank 21 according to JQ of the injection line 5 through the locking element 7 enters the inlet of the set 2 of hydrocyclones. In the set of 2 hydrocyclones, the drilling fluid is divided into a heavy fraction (pulp,), which is poured into the tank 14 along the walls of the hydrocyclones, and the lightened drilling fluid through the discharge line 20 enters the receiver tank 12, from where the drilling pumps (not shown) carry Q o the entire circulatory system. The process of decreasing the density occurs until its current value becomes less than the upper limit of the specified value, i.e. 1.34 g / cm3, the - just barely turning off the hydraulic pump 1 and closing the locking element 7, and the installation returns to its original position.

При необходимости регулировани подачи пульпы из емкости 14 часть бурового раствора перепускаетс по отводной линии 8 через запорный элемент 9, причем степень открыти (закрыти ) запорного элемента 9 необходимо регулировать включением его 35 электропривода, ориентиру сь на пока- зани дискретного указател положени (ДУЛ) запорного органа 9, шкала которого может быть отградуирована в М3/Ч.If it is necessary to regulate the flow of pulp from tank 14, part of the drilling fluid is bypassed along branch line 8 through the locking element 9, and the degree of opening (closing) of the locking element 9 must be controlled by switching on its electric actuator 35, orienting it to the discrete position indicator (DUL) body 9, the scale of which can be calibrated in M3 / H.

Таким образом, перепуска часть 40 бурового раствора, измен ют скорость стечени струи из сопла гидроэжектора 4. Это приводит к изменению вакуума в камере гидроэжектора 4, в результате чего измен етс произво- 45 дительность подачи пульпы, т.е. количество высасываемой пульпы из емкости 14 при процессе ут желени бурового раствора.Thus, bypassing part 40 of the drilling fluid changes the speed of jet flow from the jet ejector nozzle 4. This leads to a change in the vacuum in the chamber of the hydro ejector 4, as a result of which the productivity of the pulp, i.e. the amount of suction pulp from the tank 14 during the process of drilling mud smoothing.

При облегчении бурового раствора 50 за счет изменени его количества при подаче его в гидроциклон измен етс и процесс гидроциклонировани , т.е. соотношение по плотности между облегченным буровым раствором и пуль- 55 пой.With the relief of the drilling fluid 50 due to a change in its quantity when it is fed into the hydrocyclone, the hydrocyclone process, i.e. Density ratio between lightweight drilling mud and pulp 55.

Датчик 13 предельного уровн жидкости , установленный в емкости 14,The sensor 13 of the liquid limit level, installed in the tank 14,

подает сигнал, еслч емкость 1 тлпол- нитс до верхнего предепьного уровн Сигнал от датчика 13 уровн поступает на промежуточный блок 18, реле которого срабатывает, и сигнал с блока 17 уставки не поступает. В результате выключаетс насос 1, срабатывает на закрытие запорный элемент 7 и облегчение бурового раствора прекращаетс . При ут желении раствора, когда пульпа из емкости 14 подаетс в циркул ционную систему, уровень в ней достигает нижнего предельного значени . При этом сигнал датчика 13 предельного уровн поступает на промежуточный блок 18, который дает команду в исполнительный блок 19 на вы- ключение гидравлического насоса 1 и закрытие запорных элементов 11 и 13. Это свидетельствует о том, что емкость 14 пуста.sends a signal if the capacitance of 1 tpolnits to the upper limit level. The signal from the level sensor 13 goes to the intermediate block 18, the relay of which is activated, and the signal from the setpoint block 17 does not arrive. As a result, the pump 1 is turned off, the closure element 7 is activated to close, and the relief of the drilling mud is stopped. When the solution is relaxed, when the pulp from the tank 14 is fed into the circulating system, the level in it reaches the lower limit value. In this case, the signal of the sensor 13 of the limiting level goes to the intermediate block 18, which gives a command to the executive block 19 to turn off the hydraulic pump 1 and close the locking elements 11 and 13. This indicates that the capacitance 14 is empty.

Предлагаема гидроциклонна установка позвол ет равномерно поддерживать плотность всего объема циркулирующего бурового раствора, что приводит к качественной промывке скважины , т.е. выносу выбуренной породы из ствола скважины, а также своевременно обнаруживать начавшеес кефтегазо- про вление по падению плотности бурового раствора и автоматически производить стабилизацию плотности путем подачи пульпы, предотвраща начавшеес осложнение, которое св зано с работами по восстановлению плотности.The proposed hydrocyclone installation allows to maintain uniformly the density of the entire volume of circulating drilling mud, which leads to a high-quality flushing of the well, i.e. removal of drill cuttings from the wellbore, as well as timely detection of keftegas developed at a drop in the density of the drilling mud and automatically stabilize the density by pulp feeding, preventing the incipient complication that is associated with work on the restoration of density.

Claims

Invention Formula

Hydrocyclone installation for adjusting the density of the drilling fluid, containing a set of hydrocyclones installed above the tank with a mechanical stirrer and connected by an injection line to a hydraulic pump, installed at the outlet of the pressure line a pressure meter, a drain line connected to the receiving tank, an additional capacity connected to the hydraulic input pump, which means that, in order to provide automatic control of the density of the drilling fluid due to regeneration and a heavy fraction and its input into the drilling fluid, it is equipped with a drilling fluid density sensor installed;

Liquid limit level sensor, setpoint block, intermediate and executive units, first bypass line with first locking element, second bypass line with second locking element, hydroejector, third and fourth locking elements, the hydroejector being connected to the second bypass line and connected to the reservoir via the third the locking element, and the first and second branch lines are embedded in the discharge line and connected to the receiving tank, the fourth locking element is installed in the discharge line at the inlet of the com

hydrocyclone assembly, while the mud density sensor is installed at the wellbore outlet and connected to the input of the setpoint unit, the output of which is connected to the first input of the intermediate unit, the second input of which is connected to the output of the liquid level limit sensor, the output is connected to the input of the actuating unit, the first The second, third, fourth and fifth outputs of which are connected respectively to the control inputs of the first, second, third, fourth locking elements and the hydraulic pump.