1. Конпак:

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Комплекс по контролю параметров каротажа «КОНПАК» предназначен для измерения глубины спуска скважинного прибора, натяжения каротажного кабеля и скорости его движения. Кроме того, комплекс обеспечивает на выходном разъеме сигналы: магнитной метки (ММ), шага квантования по глубине вниз (+ШК) и вверх (-ШК) и усилителя датчика натяжения кабеля (УДН) для использования другими регистрирующими системами каротажной лаборатории. Область применения комплекса – каротажные подъемники, оборудованные кабелеукладчиком.

Предусмотрены:

1. Установка граничных значений контролируемых параметров;

2. Световая и звуковая сигнализация прихода магнитной метки, выхода контролируемых параметров за установленные границы;

3. Компенсация внешних магнитных полей в месте установки датчика магнитных меток глубины;

4. Ручной ввод любого значения глубины и текущего значения количества квантов глубины (обычно 1см), приходящихся на интервал между соседними магнитными метками (обычно 10 м).

Комплекс состоит из следующих частей:

- первичного преобразователя ПП со смонтированными на нем формирователем тактов глубины (ФТГ), датчиком магнитных меток (ДММ), датчиком натяжения (ДН), узлом связи с водильником лебедки (УСВ) в двух вариантах крепления: на кабелеукладчике (рис. 7) и на выносной штанге

с. 8); - индикатора параметров каротажа (ИПК); - соединительных кабелей, обеспечивающих связь индикатора с рвичными преобразователями, регистрирующими системами каротажных лабораторий и бортовым источником питания.

Комплекс позволяет проводить работу по стандартной технологии ГИС с предварительно размеченным кабелем. При этом ИПК индицирует глубину, скорость и натяжение геофизического кабеля. Одновременно производится коррекция глубины по магнитным меткам с индикацией интервала коррекции, прихода магнитной метки и результата коррекции (состоялась коррекция или нет).

ПП представляет собой несущую силоизмерительную балку, на которой размещены: - три ролика, два крайних – направляющие и средний - силозадающий; - датчик глубины (ФТГ) с разъемом подключения (линия 1); - датчик магнитных меток (ДММ) с разъемом подключения (линия 3); - датчик натяжения (ДН) в виде наклеенных с обеих сторон балки тензорезисторов; - разъем подключения датчика натяжения (линия 2); - узел создания дополнительной механической деформации балки – БСН (винт в верхней части щеки крепления среднего ролика); - узел связи с водильником (УСВ). Для установки необходимого перегиба кабеля между средним и направляющими роликами следует: - ослабить крепление щек среднего ролика к балке, отвернув два болта; - создать натяжение кабеля порядка 5-15 кН (0,5-1,5 т); - вращая регулировочный болт узла создания дополнительной деформации балки БСН по часовой стрелке, добиться начала изменения показаний по индикатору натяжения; - начиная от найденного выше положения регулировочного болта БСН, завернуть его еще на один оборот – это положение соответствует заводской установке шкалы натяжения (индикатор покажет при этом величине.

3. Автоматизация управления процессом бурения

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ БУРЕНИЯ

Процесс вращательного бурения скважин характеризуется неза­висимыми и зависимыми параметрами. К независимым относятся: осевая нагрузка на долото, частота его вращения, расход промывоч­ной жидкости. От этих параметров режима бурения, а также от механических свойств горных пород, конструкции и состояния долота зависят вращающий момент и скорость проходки (зависимые пара­метры).

Задача автоматизации процесса бурения заключается в автома­тическом изменении независимых параметров в функции изменения механических свойств горных пород и изменения состояния буриль­ного инструмента (долота и бурильных труб). При этом режим бу­рения должен обеспечивать максимальную скорость проходки, что достигается рациональным сочетанием нагрузки на долото, его ча­стоты вращения и расхода промывочной жидкости.

При ручном управлении процессом бурения нагрузка на долото регулируется бурильщиком изменением подачи бурильного инстру­мента с помощью тормозного устройства лебедки. Подача инстру­мента осуществляется уменьшением усилия на лентах тормозного барабана. Бурильные трубы (бурильный инструмент) под действием силы своего веса опускаются вниз (подача бурильного инструмен­та) до тех пор, пока бурильщик не затормозит барабан лебедки. При подаче бурильного инструмента осевая нагрузка ступенчато увели­чивается. По мере разбуривания горных пород и соответственно углубления долота осевая нагрузка уменьшается. Отпуская тормоз лебедки, бурильщик снова осуществляет подачу. При этом, очевидно, она осуществляется не плавно, а ступенчато.

Частоту вращения бурильного инструмента при роторном спосо­бе бурения можно изменять ступенчато, меняя подачу от привода к ротору. При бурении электробуром это выполняется с помощью гро­моздких частотных преобразователей. При турбинном бурении часто­та вращения зависит от нагрузки на долото. Расход промывочной жидкости можно изменять сменой рубашек бурового насоса, т. е. также ступенчато.

Таким образом, автоматическая подача бурильного инструмен­та обеспечивает:

1) увеличение механической скорости,

2) относи­тельное снижение крутящего момента в бурильных трубах,

3) умень­шение износа долота и соответственное увеличение проходки.

Для управления осевой нагрузкой можно воздействовать на перемещение верхнего или нижнего конца бурильной колонны. В первом случае устройство подачи долота УПД) располагается на 236

поверхности. Такие устройства называются наземными устрой­ствами подачи долота. Во втором случае УПД устанавли­вают в скважине вблизи забоя и называют их глубинными устройствами подачи долота.

3. Параметры контроля процессов бурения скважин.

Бурение скважин — процесс разрушения горных пород и выноса обломков их на дневную поверхность. Породоразрушающим инстру­ментом при этом является долото, закрепленное на конце колонны бурильных труб. Осевая нагрузка на долото создается частью веса этой колонны. Выбуренная, размельченная порода выносится из скважины промывочной жидкостью, закачиваемой по бурильным трубам. 122

В процессе бурения необходимо поддерживать параметры режи­ма на заданном уровне. Основными параметрами, характеризующи­ми режим бурения, являются: частота вращения долота (при ротор­ном бурении — частота враш.ения ротора), осевая нагрузка на буро­вой инструмент, крутящий момент на вращателе, скорость подачи (средняя скорость проходки) бурового инструмента.

Промывочная жидкость в процессе бурения выполняет весьма важные функции, поэтому эффективность бурения в значительной мере зависит от поддержания заданного значения ее параметров. Контроль за параметрами промывочной жидкости (расход, давле­ние, вязкость, плотность) необходимо осуществлять в процессе буре­ния. Качество промывочной жидкости характеризуется также ее во­доотдачей, статическим напряжением сдвига и др. Эти параметры периодически определяют в лабораторных условиях.

Вес бурового инструмента, нагрузка на долото, расход и давле­ние промывочной жидкости и крутящий момент на роторе — пара­метры, отклонение которых от нормы может вызвать аварию в про­цессе проходки скважин. Поэтому эти параметры должны контроли­роваться непрерывно.

Нагрузка на долото, частота его вращения и расход промывоч­ной жидкости определяют режим бурения, а проходка на долото и механическая скорость бурения являются результатами выбранного режима, по которым находят его минимальное значение.

Для контроля процессов бурения применяют комплексные изме­рительные установки, которые включают комплект датчиков и блока вторичных показывающих и самопишущих приборов. Однако в за­висимости от условий, способа бурения и типа буровой установки контроль тех или иных параметров может иметь различное значе­ние. Поэтому кроме комплексных измерительных установок есть необходимость применять отдельные системы измерения каждого па­раметра. Такое конструктивное исполнение аппаратуры позволяет более экономично осуществлять контроль процессов бурения.

3. Поплавковые и буйковые уровномеры

наиболее широко применяют поплавковые уровнемеры. Это обусловлено простотой их конструкции, достаточно высокой точностью, надежностью и сравнительно низкой стоимостью. Кроме того, эти уровнемеры удобны для товароучетных операций и резервуарных парках.

Принцип действия их основан на следящем дей­ствии поплавка, плавающего на поверхности жидкости.

Схема уровнемера УДУ-10, являющегося основной базовой кон­струкцией, показана на рис. 8.1. Поплавок /, подвешенный на пер­форированной мерной ленте 2, при движении скользит вдоль на­правляющих струн 3. Струны жестко закреплены на днище резервуа­ра и натянуты гайками 4, установленными на крышке верхнего люка резервуара. Лента по роликам 5 проходит через гидрозатвор 6 и вращает мерный шкив 7. Последний вращает механизм .счетчика, показания которого соответствуют уровню нефтепродукта в резер­вуаре. Натяжение мерной ленты обеспечивается пружинным двига­телем постоянного момента.

Счетный механизм представляет собой десятичный счетчик с тре­мя малыми барабанами и одним большим, который по окружности имеет 100 делений. Цена одного деления составляет 1 мм.

Уровнемер типа УДУ-10 предназначен для измерения уровня однородных взрывоопасных и невзрывоопасных, агрессивных (с агрессивностью, не превышающей агрессивность сернистой нефти) и неагрессивных, электропроводных и неэлектропроводных жидко­стей в резервуарах общепромышленного назначения. С его помощью можно проводить местный отсчет результатов измерения, а также подсоединять потенциометрические и кодоимпульсные датчики для передачи показаний на расстояние.

УДУ-10 может быть смонтирован на резервуарах различных ти­пов. Абсолютная погрешность при местном отсчете равна 4 мм, по­грешность дистанционной передачи с потенциометрической пристав­кой ±15 мм.

Для измерения уровня жидкости в сосудах с высоким давлением применяют уровнемеры с_буйковым чувствительным элементом, прин­цип действия которого основан на изменении силы тяжести буйка при изменении глубины погружения его в жидкость.

Принцип действия датчика основан на пневматической силовой компенсации. Изменение уровня жидкости, в которую погружен буек 3, приводит к изменению усилия, приложенного к рычагу 4. Это 100

усилие через тягу 8 передается рычагу пневмосилового преобразова­теля и автоматически уравновешивается усилием, развиваемым дав­лением сжатого воздуха в сильфоне 9 обратной связи преобразова­теля. Давление обратной связи одновременно является выходным сигналом датчика.

Наибольшее усилие рычаг 4 воспринимает в том случае, когда буек 3 не погружен в жидкость. Этому нулевому значению уровня соответствует выходной сигнал, равный 100 К.Па. При увеличении уровня жидкости, в результате увеличения выталкивающей силы, усилие, приложенное к рычагу 4, уменьшается и при полном погру­жении буйка в жидкость выходной сигнал равен 20 КПа. Класс точности приборов 1,0 и 1,5.