Устройство для измерения плотности бурового раствора

(51) 21 45/00 (2011.01) 21 3/00 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ бурового раствора с получением результатов замеров через заданный период времени. Это обеспечивается установкой замерной воронки на поворотном столе, вращением которого управляет реле времени, причем воронка занимает два положения В положении замер воронка,заполняясь буровым раствором до переполнения, до максимума сжимает пружину, на которую опирается,причем деформация пружины преобразуется в электрическое напряжение с его последующим переводом с помощью аналогоцифрового преобразователя в двоичное число,которое затем с помощью специальной микросхемы пересчитывается в единицы плотности и подается на табло. Во втором положении промывка мерная воронка очищается струей воды от следов бурового раствора.(72) Билецкий Марианн Теодорович Сушко Сергей Михайлович Касенов Алмабек Касенович Бегун Анатолий Данилович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ БУРОВОГО РАСТВОРА(57) Изобретение относится к устройствам для измерения плотности бурового раствора. Предлагаемое изобретение позволяет автоматизировать процесс замеров плотности Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к средствам измерения параметров буровых растворов и, в частности, к средствам измерения плотности. Известны (Справочник бурового мастера, Т. 1. М. Инфра-Инженерия, 2006 с. 362 - 364) устройства для измерения плотности бурового раствора по весу определенного его объема (приборы АБР-1, ВРП-1,и др.). Этот метод измерения плотности практикуется давно в виду его простоты и достаточной для практических целей точности. Недостаток этого метода состоит в том, что измерения плотности бурового раствора производятся вручную и это требуется делать часто(через каждые 1.5 ч, а в осложненных условиях каждые 0.25 ч.), поскольку в ходе бурения этот параметр может изменяться, что сигнализирует об изменениях геолого-технических условий и необходимости в связи с этим корректировки режима бурения. В противном случае могут возникнуть осложнения и аварии. Частые замеры плотности требуют существенных трудозатрат и выделения специальных единиц персонала Технической задачей изобретения является автоматизация процесса замеров плотности бурового раствора. Технический результат состоит в том, что замеры плотности проводятся без вмешательства человека периодически через заданный минимально-целесообразный интервал времени,причем результаты переводятся в цифровую форму и выводятся на табло с возможностью их запоминания в цифровой памяти и воспроизведения в случае необходимости. Это достигается тем, что в качестве вместителя мерного объема раствора используется воронка с выпускным отверстием,смонтированная на калиброванной пружине,опирающейся на поворотный стол, причем имеется преобразователь деформации пружины в электрическое напряжение,и аналого-цифровой преобразователь с микросхемой для перевода результата измерения в единицы плотности с его выводом на табло при этом реле времени и пусковые самоблокирующиеся реле, а также водяной насос с емкостью, позволяют поворотному столу через установленные периоды времени занимать позицию заполнения воронки раствором - с одновременным замером плотности и позицию промывания воронки водой. Изобретение поясняется схемами на фиг. 1 и 2. На фиг.1 обозначено следующее А - вид сбоку заполнение воронки раствором и измерение плотности Б - вид сверху с электросхемой 1 поворотный стол 2 -электродвигатель 3 подшипник 4 - воронка 5 - калиброванная пружина 6 - канал подачи бурового раствора(являющегося частью очищенной от шлама струи,подаваемой в приемную емкость бурового насоса) 7- раствор 8 - подвижный контакт 9 - реохорд 10 кулачковый диск реле времени 11 - пусковое реле поворотного стола 12 - якорь реле 13, 14, 15, 22 нормально разомкнутые контакты 16 - нормально замкнутый контакт 17 -кулачок для включения 2 вращения поворотного стола, находящегося в позиции- промывка 17 то же для включения вращения из позиций-загрузка и измерение 18 кулачок - для остановки поворотного стола в положении- промывка (путем снятия реле с самоблокировки) 18 - то же для остановки в положении- загрузка и измерение 19 - кулачок для подачи напряжения на реостат (расположен ниже, либо выше кулачка 17) 20 - водяной насос 21 - кулачок для включения водяного насоса 23 бачок с водой 24 - канал подачи воды в воронку при ее промывке 1 и 2 - расход бурового раствора,(прочем 12),- напряжение на выходе реостата АЦП - аналога -цифровой преобразователь с микросхемой для запоминания результата и его перевода в единицы плотности с выводом на табло Т-табло Устройство работает следующим образом. Кулачковый диск реле времени 10 синхронным электродвигателем (на рисунке не показан) вращается с заданной постоянной скоростью(например, 1 оборот в 15 мин). До ситуации,показанной на фиг. 1, поворотный стол 1,неподвижно находился в положении промывка,когда воронка 4 с помощью подаваемой из бачка 23 насосом 20 через канал 24 струи воды очищалась от остатков бурового раствора, осевших на ее стенках после истечения раствора 7. Но настал момент,когда при вращении диска 10 реле времени кулачок 17 замкнул нормально разомкнутый контакт 14 и подал напряжение от источника на клеммы реле 11. Якорь 12 реле, двигаясь слева - направо и замкнув нормально-разомкнутый контакт 13,подал напряжение на двигатель 2, и стол 1 начал поворачиваться. При начале движения кулачок 18,который в положении промывка упирался в нормально-замкнутый контакт 16, держа его в разомкнутом состоянии, освобождает этот контакт и, ввиду того, что скорость стола 1, многократно превышает скорость диска 10 контакт 16 успевает замкнуться раньше, чем кулачок 17 сойдет с контакта 14. Кроме включения вращения стола,якорь 12 своим левым концом замыкает контакт 15 самоблокировки реле. Поэтому после отхода кулачка 17, от контакта 14 и размыкания последнего, напряжение продолжает подаваться на пусковое реле 11 через контакты 15 и 16. Еще одним следствием начала вращения стола является то, что кулачок 21, который в течение всего времени нахождения стола в покое в положении промывка замыкал нормально разомкнутый контакт (на рисунке не показан) подачи напряжения на электродвигатель насоса 20, сошел с указанного контакта и, позволив ему разомкнуться, выключил насос. Когда, продолжая вращаться, поворотный стол займет позициюзагрузка и измерение,кулачок 18, набежит на нормально замкнутый контакт 16 самоблокировки реле 11 и разомкнет его. Реле обесточится и якорь 12, двигаясь справаналево, освободит контакты 13 и 15, которые разомкнутся. Двигатель 2 и стол 1 остановятся,причем воронка 4 встанет под струю бурового раствора, вытекающую из канала 6. Раствор затекает в воронку 4 сверху и одновременно вытекает из нее через отверстие снизу, но поскольку 12, воронка постепенно заполняется буровым раствором 7. Вес воронки возрастает и она, сжимая пружину 5,оседает вниз, перемещая контакт 8 по реохорду 9 в сторону увеличения выходного напряжения , которое пока еще отсутствует из-за разомкнутости контакта 22, через который подается напряжение питания реостата. В конце концов (см. фиг. 1) раствор начинает перетекать через край воронки в приемную емкость бурового насоса, и в этот момент вес воронки с раствором достигает максимума. Это положение сохраняется до тех пор, пока через установленное время к контакту 14 включения пускового реле 11 подойдет кулачок 17 и запустит вращение поворотного стола вновь. В самом начале выхода стола из положениякулачок 19 (фиг. 2) пройдет через нормально-разомкнутый контакт 22 и замкнет его, подав на реостат напряжение питания,и создав на выходе реостата напряжение ,пропорциональное весу воронки заполненной раствором (за минусом веса самой воронки,соответствующего нулевому положению подвижного контакта 8) При постоянстве объема воронки напряжениесоответствует плотности бурового раствора. Это напряжение подается на вход АЦП, преобразуется в двоичное число(записавшись на регистре памяти) и, после перевода в специальной микросхеме в 10-тичную систему счисления и в единицы изменения плотности,подается на табло, где возникает на месте результата замера,полученного в ходе предшествующего цикла измерения. Когда через доли секунды кулачок 19 сбегает с контакта 22,последний опять размыкается и обесточивает реостат, но соответствующее напряжению , число сохраняется на регистре памяти АЦП, и значение плотности остается на табло до следующего замерного цикла. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для измерения плотности бурового раствора, содержащее емкость, вмещающую определенный объем бурового раствора,отличающееся тем, что емкость выполнена в виде воронки с выходным отверстием снизу,опирающейся на измерительную пружину,смонтированную на поворотном столе, причем имеется преобразователь деформации пружины в электрическое напряжение и аналого-цифровой преобразователь с микросхемой для перевода результата измерения в цифровую форму и его пересчета в единицы измерения плотности с последующей выдачей на табло для задания необходимой последовательности операций устройство также содержит реле времени, пусковое самоблокирующееся реле, электрические нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты,кулачки на вращающихся дисках и насос с емкостью для воды, позволяющие поворотному столу через заданные интервалы времени занимать позицию заполнения воронки раствором с замером его максимального веса, и позицию промывания воронки водой.