СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОДОРОДНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ pH БУРОВОГО РАСТВОРА В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ
AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR DRILLING MUD pH POINT DURING WELL DRILLING

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к устройствам регулирования свойств бурового раствора, а именно регулированию водородного показателя рН бурового раствора в процессе бурения скважин.
Измерение и регулирование рН бурового раствора при бурении скважин очень важно для контроля раствора. От рН зависят взаимодействия глин, растворимость различных компонентов и загрязнителей, эффективность добавок, а также процессы кислотной и сульфидной коррозии.
Известна циркуляционная система с автоматическим регулированием свойств бурового раствора (см. патент №1032165 1983 г.), содержащая приемную емкость для бурового раствора, автоматический бункер для химических реагентов, смесительное устройство, состоящее из насоса и гидросмесителя, дозирующее устройство, пневматические линии, плотномер и блок автоматического управления, с целью оптимизации рецептуры бурового раствора и расхода химреагентов, она снабжена узлом для седиментационной очистки и электрообработки бурового раствора с электрическим блоком питания, вторым плотномером, датчиками вязкости, статического напряжения сдвига и концентрации водородных ионов, установленных на выходе узла для седиментационной очистки и электрообработки бурового раствора, причем выходы датчиков через блок автоматического управления связаны с клапанами автоматического бункера для химических реагентов, дозирующим устройством, электрическим блоком питания и насосом смесительного устройства.
Недостатком данной системы является отсутствие возможности оценки параметров качества регулирования, что не позволяет судить об эффективности работы системы регулирования водородного показателя рН бурового раствора в процессе бурения скважин.
Прототип не выявлен.
Технический результат - повышение качества регулирования водородного показателя рН бурового раствора непосредственно в процессе бурения за счет усовершенствования конструкции.
Он достигается тем, что известное устройство, содержащее бурильную колонну, приемную емкость с буровым раствором, буровой насос с приводом, связанный с бурильной колонной, механический перемешиватель с приводом, связанный с приемной емкостью с буровым раствором, датчик водородного показателя рН, установленный на выходе затрубного пространства скважины, емкости с химическими реагентами, дополнительно снабжено блоком сравнения, датчиком глубины, установленным на устье скважины, и микропроцессором, при этом вход блока сравнения связан с выходом датчика водородного показателя рН, а второй вход блока сравнения связан с выходом микропроцессора, вход которого связан с выходом датчика глубины, а второй вход связан с выходом блока сравнения, выход микропроцессора соединен с приводом механического перемешивателя, двумя емкостями с химическими реагентами, снабженными дозаторами, соединенными с приемной емкостью.
На чертеже (фиг. 1) дано схематическое изображение системы автоматического регулирования водородного показателя рН бурового раствора в процессе бурения скважины.
Система содержит бурильную колонну 1, приемную емкость с буровым раствором 2, механический перемешиватель 3 с приводом 4, связанный с приемной емкостью, буровой насос 5 с приводом 4, связанный с бурильной колонной 1, датчик водородного показателя рН бурового раствора 6, установленный на выходе затрубного пространства, блок сравнения 7, две емкости с химическими реагентами 8, снабженные дозаторами 9, соединенными с приемной емкостью 2, микропроцессор 10, датчик глубины 11, при этом датчик водородного показателя рН 6 размещен на выходе затрубного пространства скважины, выход датчика 6 соединен с одним из входов блока сравнения 7, а второй вход блока сравнения 7 соединен с выходом микропроцессора 10, вход которого соединен с выходом датчика глубины 11, другой вход микропроцессора 10 соединен с выходом блока сравнения 7, а выход микропроцессора связан через привод 4 с механическим перемешивателем 3, и емкостями с химическими реагентами 8, выход микропроцессора 10 через привод 4 связан с буровым насосом 5, а буровой насос 5 через привод 4 соединен с бурильной колонной 1.
Система работает следующим образом. В процессе бурения датчик водородного показателя рН 6, установленный на выходе затрубного пространства скважины, измеряет текущее значение водородного показателя рН, с выхода датчика 6 это значение поступает на вход блока сравнения 7, где сравнивается с водородным показателем рН, поступающим на второй вход блока сравнения 7 с выхода микропроцессора 10, заданный программой на глубине скважины в процессе бурения измеренной датчиком глубины 11. Значение водородного показателя рН в программе микропроцессора установлено в соответствии с прогнозируемым значением водородного показателя рН по геолого-техническим условиям и конструкции скважины (см. ГОСТ Ρ 53375-2016 Скважины нефтяные и газовые. Геолого-технологические исследования. Общие требования) для данной породы в геологическом разрезе на данной глубине и введенной температурной поправкой. Сигнал результата сравнения с выхода блока сравнения 7 поступает на второй вход микропроцессора 10, при этом по сигналу с выхода микропроцессора 10 на вход привода 4 механического перемешивателя 3, привод 4 насоса 5 и емкость с реагентом 8 поступает сигнал запуска их в работу, дозатор 9 открывается и реагент с выхода дозатора 9 поступает в приемную емкость с буровым раствором 2, насос 5 посредством привода 4 подает буровой раствор с соответствующим водородным показателем рН в бурильную колонну 1.
В соответствии с установленной программой микропроцессора 10 и полученными показателями бурового раствора емкости с химическими реагентами 8 с дозаторами 9 работают попеременно.
При снижении параметров качества регулирования микропроцессор 10 в соответствии с встроенной программой автоматически производит коррекцию настроек регулятора, реализуемого программным путем в микропроцессоре. Это обеспечивает высокое качество регулирования и, следовательно, повышает эффективность процесса регулирования рН бурового раствора, сокращает время регулирования и снижает расход дорогостоящих реагентов.
Положительный эффект - предлагаемая система автоматического регулирования водородного показателя рН бурового раствора в процессе бурения скважины позволяет повысить качество регулирования показателя рН бурового раствора непосредственно в процессе бурения.