Меню Рубрики

Контрольно измерительные приборы буровой установки

Контрольно измерительные приборы буровой установки

Все буровые установки оснащены контрольно-измерительными приборами, определяющими осевую нагрузку на долото, скорость вращения бурильной колонны (при роторном бурении), скорость подачп рабочего инструмента, нагрузку электродвигателя привода, давление промывочной жидкости (при прямой промывке), давление сжатого воздуха (прп обратной промывке), параметры промывочной жидкости.

Гидравлический индикатор веса определяет осевую нагрузку на долото по разности веса между свободно подвешенной бурильной колонной с рабочим инструментом и при передаче части веса на забой в процессе бурения.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рис. 1. Гидравлический индикатор

Трансформатор давления индикатора представляет собой гидравлическую месдозу с резиновой мембраной. Трансформатор давления монтируют на закрепленном конце талевого каната на высоте 2,5—3 м от места крепления последнего. Усилие, передаваемое на мембрану, зависит от натяжения и угла изгиба талевого каната.

Вследствие заполнения системы индикатора жидкостью это усилие передается на показывающий и регистрирующий манометры. Индикатор веса тарируют на том канате, на котором предусмотрено его применение.

Гидравлические индикаторы веса ГИВГ -1 и ГИВ -2 предназначены только для определения веса бурильной колонны и нагрузки на буровой инструмент. ГИВД -2 и ГИВ -4м предназначены также для измерения и записи давления промывочной жидкости.

Контрольный пульт бурильщика обеспечивает измерение веса, подачп и длины рабочего инструмента, скорости проходкп и давления промывочной жидкости. Для комплектации буровых установок выпускают пульты контроля процесса бурения КПБ -2, КПБ -5Э и КПБ -50.

Контрольный пульт бурильщика КПБ -2 входит в комплект буровых установок грузоподъемностью 75—130 тс.

КПБ -5Э предназначен для контроля основных параметров процесса бурения на буровых установках БУ-75БрЭ и отличается от К11Б-2 тем, что в его состав входят приборы для измерения механической скорости бурения и скорости вращения ротора. Подача записывается от датчика (сельсина БД-404А).

КПБ -50 входит в комплект буровой установки БУ-50Бр. Механическая скорость проходки измеряется стандартным манометром ТЭ-204, скорость вращения ротора — тахометром ТЭ-204.

Пружинный манометр контролирует давление промывочной жидкости при прямой промывке, режим работ при турбинном бурении, давление сжатого воздуха, подаваемого в эрлифт при бурении стволов и скважин большого диаметра. Параметры глинистого раствора в процессе бурения контролируются следующими приборами.

Ареометр АГ-1 для определения удельного веса промывочной жидкости. Этим прибором можно проводить измерения с промывочной жидкостью удельного веса от 0,9 до 2,4 г/см3. Прибор состоит из трех частей: поплавка, стакана и груза, привинчиваемого ко дну стакана. Поплавок имеет две шкалы: 1—1,8 и 1,7—2,5 с делениями через каждые 0,02. Показания удельного веса для обычных глинистых растворов отсчитывают по шкале 1 ч- 1,8, при работе с утяжеленными глинистыми растворами пользуются шкалой 1,7—2,5, при этом отвинчивают груз со стакана. Для определения удельного веса стакан ставят вертикально и наполняют промывочной жидкостью, затем вставляют поплавок в стакан п поворачивают так, чтобы штифты поплавка вошли в выемки стакана. Вылившийся из стакана избыток промывочной жидкости сливают, ареометр опускают в железный цилиндр или ведро с водой и отсчитывают величину удельного веса по шкале (деление на шкале, совпадающее с уровнем воды, показывает удельный вес промывочной жидкости).

Рис. 2 Контрольный пункт бурильщика КПБ -2:
1 — регистратор; 2 — пульт показывающих приборов; 3 — датчик подачи; 4 — трансформатор давления; 5 — разделитель; в — шкаф гидравлического регистратора

Вискозиметр СПВ -5 служит для определения вязкости промывочной жидкости. Он состоит из трех частей: воронки с отверстием диаметром 5 мм, кружки объемом 700 см3, разделенной перегородкой на две части (500 и 200 см3), и сетки с отверстиями диаметром 1 мм.

Периодически, не реже одного раза в месяц, следует проверять исправность вискозиметра, измеряя таким же способом «вязкость» воды. Время истечения 500 см3 воды из вискозиметра при трубке диаметром 5 мм равно 15 сек при температуре воды 20 °С ± 2.

Содержание песка в промывочной жидкости определяют в отстойнике ОМ-1. Отстойник состоит из металлического сосуда со вставленной на конце градуированной пробиркой и кружки объемом 500 см3, разделенной перегородкой на две части объемом 450 и 50 см3.

Суточный отстой определяют в градуированном цилиндре емкостью 100 см3. Для этого промывочную жидкость наливают в цилиндр до отметки 100, прикрывают его стеклом и ставят на отстаивание. Через сутки отмечают отстой — количество отстоявшейся прозрачной жидкости в 1 см3. Это и будет отстой в процентах. Для хороших глинистых растворов суточный отстой равен нулю; вообще же он не должен быть выше 2-4%.

Стабильность промывочной жидкости определяют прибором ПС-1. Стабильность измеряют следующим образом. Прибор заполняют промывочной жидкостью и оставляют в покое на 24 ч, после чего ее свойства в верхней и нижней части прибора становятся различными. После суточного отстаивания промывочную жидкость из верхней половины прибора сливают через боковой отвод, снабженный резиновой трубкой и зажимом, а из нижней половины — через нижний отвод.

Рис. 6. Прибор Ареометром измеряют удельный вес

Разность удельных весов и ной жидкости принимается за меру стабильности промывочной жидкости. Чем выше стабильность, тем лучше качество глинистого раствора. Для неутяжеленных глинистых растворов стабильность должна быть не более 0,02, а для утежеленных не более 0,06 г/см3.

Рис. 7. Прибор СНС -2 для замера статического напряжения сдвига жидкости.

Читайте также:  Журнал учета времени работы бактерицидной установки

Рис. 8. Прибор вм-е для замера водоотдачи промывочной жидкости

Водоотдачу измеряют прибором ГрозНИИ пли ВРГ -1 и ВМ-6. На буровой водоотдачу измеряют прибором ВМ-6. Избыток давления 1 кгс/см2 на глинистый раствор создается весом плунжера и кожуха с грузовым кольцом. После создания давления открывается клапан и начинается фильтрация. Объем пробы

раствора в фильтрационном стакане по мере фильтрации уменьшается на количество выделившегося фильтрата, и плунжер под действием груза соответственно опускается. Количество выделившегося фильтрата определяется по перемещению плунжера, градуированного на шкале в см3.

Для установки прибора на «О» и для спуска масла из цилиндра после определения водоотдачи в нижней части цилиндра сделано отверстие, перекрываемое иглой. Прибор ВМ-3 позволяет измерить водоотдачу до 40 см3.

Для оперативного контроля параметров промывочной жидкости используют передвижную лабораторию ЛГР -2 и переносную лабораторию ЛГР -3.

Рис. 9. Передвижная лаборатория ЛГР -3

Лаборатория ЛГР -3 содержит набор приборов для определения в полевых условиях качества промывочной жидкости (удельный вес, вязкость, содержание песка, водоотдачу, стабильность, суточный отстой).

Лаборатория ЛГР -2 установлена на шасси автомашины ГАЗ -бЗ и укомплектована приборами для определения параметров промывочной жидкости, измерения параметров цементных растворов и приготовления проб химически обработанных растворов.

Для полуавтоматического регистрирования параметров промывочной жидкости имеются трп модификации регистратора типа РПГР : РПГР -2 — регистратор, измеряющий вязкость и плотность промывочной жидкости; РПГР -3 — измеряющий те же параметры, что и РПГР -2, но с добавочной сигнализацией; РПГР -10 — регистратор плотности, вязкости и водоотдачи промывочной жидкости.

Таховольтметр, тахометр и секундомер служат для определения скорости вращения бурильной колонны, а также скорости подачи регулируемого автоподатчика.

Проектир направления ПН-1м служит для определения оптическим путем направления стволов и скважин глубиной до 150 и 300 м при диаметре бурильных труб соответственно до 200 и 450 мм.

Аппарат Петросяна (П4, П5, П6) предназначен для измерения кривизны стволов и скважин при диаметре бурильных труб 114, 146 и 168 мм.

Инклинометры предназначены для измерения зенитных и азимутальных углов при определении кривизны стволов п скважин. Гироскопический инклинометр «Зенит», разработанный ВНИИОМШС ом и заводом «Геологоразведка», предназначен для замера кривизны скважин и забойного ориентирования отклоняющих

источник

Лекция 4. БУРОВЫЕ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Применяемые на буровых работах измерительные средства можно разделить на несколько групп. Это каротажные приборы, скважинные приборы, приборы управления приводом буровой установки, приборы контроля процесса бурения, дефектоскопы.

Каротажные приборы служат для разбиения геологического разреза скважины на части, соответствующие стратиграфическому строению участка работ. Выделяются продуктивные горизонты и дается оценка содержащегося в них полезного ископаемого.

Скважинные приборыпозволяют исследовать ствол скважины и проходящие в нем процессы Инклинометры на основании замеров зенитных и азимутальных углов дают информацию о траектории скважины, ориентаторыпозволяют ориентировать средства искусственного искривления в заданном направлении, каверномерыи профилемерыпозволяют выяснить истинную форму поперечного сечения скважины, скважинные термометры способствуют установлению зон поглощений и проявлений, обеспечению качественного цементирования, скважинные расходомеры выявляют зоны и интенсивность перетоков, глубинные манометры позволяют исследовать продуктивные пласты на приток

Приборы управления приводом – это либо электроизмерительные приборы, такие, как вольтметры, амперметры, ваттметры, счетчики энергии, частотомеры; либо приборы контроля подачи топлива и масла, такие как манометры, уровнемеры, термометры и т. п.

Приборы контроля процессабурения позволяют вести этот процесс эффективно, а главное, – не допускать аварий.

Дефектоскопы контролируют качество изготовления и степень износа важнейших узлов технологической схемы бурения и прежде всего бурильной и обсадных колонн.

Данная дисциплина не охватывает все перечисленные группы измерительных средств. Причина состоит в том, что большая часть из них рассматривается в специальных курсах, таких как: “Скважинная геофизика“ – каротажные приборы; “Направленное бурение” – инклинометры, ориентаторы; “Тампонаж скважин” – кавернометрия и профилеметрия; “Привод буровых установок” – приборы контроля работы двигателей и передач. В связи с этим будут рассматриваться в основном приборы контроля процесса бурения и, прежде всего, – его режима. Измерительные средства, предназначенные для контроля качества бурового раствора, а также тампонажных смесей, здесь опускаются, т. к. являются неотъемлемой частью курса “Промывочные жидкости и тампонажные смеси”

В рамках курса будут рассмотреныприборы контроля процесса бурения, некоторые виды скважинных приборов, а также средства дефектоскопии.

Приборы контроля параметров процесса бурения подразделяются на два основных типа: поверхностные и забойные. Поверхностные приборы контролируют буровые процессы с помощью датчиков, расположенных на поверхности. Они значительно проще забойных и хронологически появились на много раньше. Однако в связи сростом глубин скважин управлять бурением с помощью поверхностных датчиков становится все труднее, так-как методическая ошибка приближается к 100% от забойных значений контролируемых параметров. Ошибка эта зависит не только от глубины, но и от интенсивности искривления ствола (хотя вероятность появления искривленных участков также увеличивается с глубиной скважины). Наконец быстро-развивающаяся технология строительства скважин с горизонтально расположенной приемной частью (с целью резкого увеличения площади притока пластового флюида), делает бурение с применением только поверхностных датчиков вообще невозможным.

Забойные приборы контроля параметров режима бурения, позволяют радикально решить проблему контроля процесса бурения глубоких и сильно искривленных скважин, устраняя методическую ошибку, вызванную влиянием связывающей забой с поверхностью бурильной колонны. Однако при этом встали новые проблемы. Это необходимость создания надежного канала связи забойных датчиков с поверхностным пультом, а также точных и безотказных датчиков, работающих внутри вращающейся колонны бурильных труб и в потоке промывочной жидкости под высоким давлением.

Читайте также:  Установка диодной подсветки приборов

Если исключить многочисленные параметры бурового раствора, то можно насчитать шесть основных контролируемых параметров управления процессом бурения. В первую очередь это три параметра управляющего воздействия осевая нагрузка, частота вращения и расход промывочной жидкости. Эти параметры бурильщик имеет возможность по своему желанию изменять с целью добиться наилучших условий протекания процесса бурения, оптимизации этого процесса. Три других параметра: давление жидкости, крутящий момент и скорость углубки являются параметрами-показателями интенсивности и безаварийности процесса бурения. Бурильщик не может задавать их непосредственно, но зато они позволяют ему оценить качество его управления буровым процессом.

Если оценивать только сам процесс бурения (независимо от конечного геологического результата) , то основным экономическим критерием его эффективности является средняя стоимость метра проходки. Эта стоимость, в свою очередь, зависит от двух показателей. Во первых, это рейсовая скорость бурения

, (4.1)

где – рейсовая углубка, – время чистого бурения и спускоподъемных операций, – мгновенная скорость бурения. Рейсовая скорость растет с ростом рейсовой углубки и уменьшением суммы времени бурения и СПО

Вторым показателем является аварийность. При бурении скважин большой глубины аварии могут затянуть строительство скважины на недели и месяцы и резко повысить стоимость метра. Точный контроль указанных шести параметров с помощью специальных приборов позволяет положительно влиять как на аварийность, так и на рейсовую скорость

По области применения измерительные приборы делятся на общетехнические, т. е. те, которые могут использоваться в любой отрасли хозяйства (например, электроизмерительные приборы) и специальные приборы, тесно связанные с принятой в данной отрасли технологией. Приборы контроля процесса бурения являются представителями второй группы. Это либо приборы, которым вообще трудно найти применение где либо, кроме бурения (измерители веса бурового инструмента и осевой нагрузки, измерители скорости бурения, измерители крутящего момента), либо это общетехнические приборы, в конструкцию которых внесены существенные изменения, без которых их использование на бурении затруднительно (манометры).

Особенность приборов контроля бурения состоит в том, что с целью предотвращения аварий, приближение и возникновение которых характеризуется резкими скачками или спадами контролируемых параметров, КИП (контрольно-измерительные приборы) бурения снабжаются уставками сигнализации максимально и минимально допустимых значений контролируемых параметров. В некоторых случаях уставки сигнализации дополняются также и уставками ограничения, автоматически прекращающими работу буровой установки при выходе измеряемого параметра за допустимые пределы.

Запись контролируемых параметров на диаграмму в зависимости от времени дает важную информацию об аварии, если она все-таки произошла. Такая запись позволяет, например, установить время возникновения аварии. Сопоставление записи нескольких параметров дает обычно возможность выяснить причину аварии и использовать полученный опыт в дальнейшем.

Функционирование КИП бурения проходит при тяжелых внешних условиях. Они должны работать круглый год в открытом помещении при колебаниях температуры от до и при наличии в воздухе пыли и брызг. На приборы могут действовать вибрации значительной частоты и амплитуды, вызванные работой механизмов буровой установки. Напряжение питающей сети может находиться в пределах от номинального, частота – в пределах Гц .

Столь сложные условия требуют введения в конструкцию прибора защитных устройств (стабилизаторов напряжения питания, пыле-брызгозащитных уплотнений, амортизаторов и т. п.), увеличивающих габариты, и массу. С другой стороны, такие приборы должны иметь низкий класс точности, т. к. высокоточные приборы не переносят работу в подобных условиях. Класс точности большей части КИП бурения не превышают 4%.

Повышенные габариты и масса, а также низкая серийность выпуска, вызванная ограниченной потребностью в специальных приборах (в отличие от общетехнических) приводит к многократному росту стоимости буровых КИП.

Рекомендуемая литература: 4. с. 145-147

1. Какие виды КИП применяются при строительстве скважин?

2. Какие КИП рассматриваются в данном курсе?

3. Какова цель применения КИП контроля процесса бурения?

4. Виды КИП контроля процесса бурения и их классификация.

5. В чем различие поверхностных и забойных КИП контроля процесса бурения?

6. Каковы особенности КИП контроля параметров процесса бурения?

Дата добавления: 2015-04-11 ; просмотров: 159 ; Нарушение авторских прав

источник

Контрольно-измерительные приборы (КИП)

К КИП относятся: манометры (МБГ-1), гидравлический и электрический индикаторы веса (ГИВ-6 и МКН-1), датчик для измерения крутящего момента на роторе (ДКМ), уровнемер (УП-11М), тахометры (используются для определения частоты вращения силового привода), расходомеры (РГР-7), приборы для определения свойств промывочной жидкости.

Нагрузку на забой определяют, как разницу между весом буровой колонны, когда инструмент чуть приподнят над забоем, и весом ее во время бурения. Вес буровой колонны измеряют индикатором веса по натяжению неподвижного конца талевого каната.

Разработаны и находят применение в практике гидравлические и электрические индикаторы веса.

Гидравлические индикаторы выпускают на пределы измерения 40-80 кН, 120-180 кН и 200-250 кН. Трансформаторы давления градуируют с канатами определенного диаметра. Основная приведенная погрешность составляет ±2,5%.

Гидравлические индикаторы веса просты по конструкции, несложны в эксплуатации, однако не позволяют производить дистанционные измерения и регистрацию параметров, часто нарушается герметичность измерительных систем.

Электрические индикаторы веса также измеряют вес бурового инструмента и давление на забой по нагрузке в «мертвом» конце талевого каната. В их состав входят датчик с преобразователем и вторичный прибор.

Читайте также:  Установка приборов учета тепловой узел

Предел измерения нагрузки электрическим индикатором веса — до 250 кН, погрешность измерения — 2,5%.

Крутящий момент на роторном столе контролируют по силе, передаваемой ротором подроторному основанию. Крутящий момент измеряют независимо от направления вращения ротора и натяжения цепной передачи. Крутящий момент роторного стола, приводящий во вращение колонну труб с инструментом, измеряют по изменению натяжения цепной передачи датчиком ДКМ, который устанавливают под ведущей ветвью цепи привода роторного стола. Один из важнейших параметров режима промывки скважины — расход бурового раствора. Для измерения расхода разработаны различные устройства. На практике наиболее широко применяют индукционный расходомер РГР-7, принцип действия которого основан на законе электромагнитной индукции.

Контроль за давлением бурового раствора имеет существенное значение. Изучение давления в нагнетательной системе буровой установки позволяет судить о работе насосов и всей циркуляционной системы, эффективности промывки скважины, сигнализирует о возможных осложнениях.

Для контроля давления бурового раствора на выкиде насоса используют механические и электрические манометры. Наиболее широкое применение нашел манометр буровой геликсный МБГ-1, принцип действия которого основан на преобразовании измеряемого давления в угол поворота бесконтактного сельсина-датчика с последующей дистанционной передачей показаний.

Для непрерывного измерения уровня бурового раствора в приемной емкости буровых насосов и выдачи светового и звукового сигналов аварии при отклонении уровня от установленного служит уровнемер УП-11М, состоящий из двух датчиков (поплавкового типа) уровня, переключателя, регистратора, сигнальной сирены. Прибором можно измерять уровень до 0,9 м, основная приведенная погрешность его измерения составляет ± 6%.

К наиболее важным параметрам, характеризующим буровой раствор, относится плотность. От плотности зависит давление на пласты, образующие стенки скважины, перенос энергии от насоса к забойному двигателю (турбобуру), размыв породы на забое и т. д.

Устройства для измерения, плотности жидкости — плотномеры по принципу действия делят на гравитационные (АВП-1), в которых взвешивается определенный объем жидкости; гидростатические, измеряющие давление столба жидкости постоянной высоты (к ним относятся и пьезометрические); поплавковые; радиоактивные (ПЖР-5), основанные на принципе поглощения радиоактивного излучения; резонансные (вибрационные), в которых используется частота собственных колебаний твердых тел в исследуемой среде. В гравитационных плотномерах чувствительный элемент представляет собой камеру постоянного объема, через которую непрерывно протекает контролируемая жидкость. Приращение массы чувствительного элемента пропорционально изменению плотности.

К основным характеристикам буровых растворов относят реологические показатели (параметры): предельные статическое и динамическое напряжения сдвига, эффективную и пластическую вязкость.

При нормальной температуре предельное статическое напряжение сдвига измеряют прибором СНС-2, который состоит из измерительной части и привода, смонтированного на прямоугольной плите.

Для измерения предельных статического и динамического напряжении сдвига и эффективной и пластической вязкости предназначены ротационные вискозиметры ВСН-2 и ВСН-3. ВСН-2 применяют для исследования свойств бурового раствора при повышенных температурах (до 200° С) и давлениях (до 15 МПа).

Ротационный вискозиметр ВСН-3 предназначен для измерения пластической вязкости, предельных динамического и статического напряжений сдвига буровых растворов при атмосферном давлении и температуре до 373о К. Прибор применяют как в промысловых, так и в лабораторных условиях.

Для исследования буровых растворов при высоких температурах и давлениях применяют высокотемпературный реометр. Реометр позволяет определить предельное статическое напряжение сдвига в диапазоне от 60 до 200 Па. Максимальная температура нагрева исследуемого раствора 300° С, максимальное рабочее давление 15 МПа.

От интенсивности водоотдачи буровых растворов и, следовательно, от коркообразования зависят степень изменения объема склонных к набуханию горных пород и сужения ствола, образование осыпей, следствием чего могут быть затяжки и прихваты бурильного инструмента, снижение коллекторских свойств продуктивных пластов в приствольной зоне, приводящее к снижению их нефтеотдачи, качества цементирования скважин.

Разработаны различные методы и устройства для измерения водоотдачи в статическом и динамическом режимах. Все устройства включают емкость для бурового раствора и фильтр и позволяют создавать перепады давления на фильтрующем элементе.

Для измерения статической водоотдачи при нормальных условиях используют устройство ВМ-6. Прибор типа УИВ-2 предназначен для измерения статической водоотдачи буровых растворов при 250° С и перепадах давления до 5 МПа.

Существуют методы и устройства для установления общего содержания газа в буровом растворе и устройства для определения компонентного состава газа. К первой группе можно отнести метод, основанный на естественной дегазации жидкости при пятикратном разбавлении водой, и устройства ВГ-1, ВГ-2. ВГ-1 позволяет определить, как содержание газа, так и водоотдачу бурового раствора.

Ко второй группе устройств относятся полуавтоматические приборы контроляпараметров растворов, автоматический детектор газа, автоматический прибор, установки для газометрических работ при бурении скважины.

Рис. 1 Схема буровой установки для глубокого вращательного бурения;

1 — долото; 2 — гидравлический забойный двигатель (при роторном бурении не устанавливается); 3- бурильная труба; 4 — бурильный замок; 5 — лебедка; б — двигатели лебедки и ротора; 7 — вертлюг; 8 — талевый канат; 9 — талевый блок; 10 — крюк; 11 — буровой шланг; 12 — ведущая труба; 13 — ротор; 14 — вышка; 15 — желоба; 16 — обвязка насоса; 17 — буровой насос; 18 — двигатель насоса; 19 — приемный резервуар (емкость).

источник

Добавить комментарий