Файл: Щербань, А. Н. Прогноз и регулирование теплового режима при бурении глубоких скважин.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 77
Скачиваний: 0
£/Ср1 > Uраб > и ср приводит к повторному включению Р2 и соот ветственно включению 2-го канала информации и т. д.
Реле Р 1 с целью осуществления контроля питающего напряжения
датчика |
включается независимо от состояния реле |
Р2 путем подачи |
сигнала |
управления Upa6 > Е/Ср1. Последующий |
провал уровня |
напряжения одновременно приведет к возврату в исходное положение двух реле Р1 и Р2, отключению соответственно цепи калибровки
Рис. 56. Схема расположения телеметрического термометра в бурильной ко лонне (а) и конструкция датчика (б).
1 — герметичный цилиндр; 2 — датчик температуры до забоя; 3 — датчик температуры после забоя; 4 — штуцер; 5, 13 — стержни крепления; в — корпус датчика; 7 — установочный вкладыш; S — эбонитовый футляр; в — колонна; 10 — распорные втулки; 11, 12 — гайки; 14 — эбонитовая колодка.
и калибровки, осуществляется с дневной поверхности посредством
кнопок соответственно КЗ, |
К 1 и К2. |
Кнопка К 2 включается опера |
тором вручную, а кнопки |
К і , КЗ |
периодически переключаются |
дисковым коммутатором, управляемым электрическим приводом. На рис. 56, а представлен эскиз расположения термометра
в бурильной колонне.
Передающая часть устройства (датчик Д) размещена в полом герметичном цилиндре 1, устанавливаемом по оси колонны вблизи забоя посредством стержней крепления 5 и 13. Датчик температуры промывочной жидкости до забоя скв. 2 установлен в корпусе штуцера, герметизированном крышкой из высокотеплопроводного материала. Через внутреннюю полость штуцера термометр 2 соединен с измери тельной схемой датчика, расположенной в корпусе цилиндра 1. Датчик 3 температуры промывочной жидкости за забоем установлен
205
в эбонитовом футляре, герметизированном высокотеплопроводиой крышкой. Эбонитовый футляр служит термоизолятором между термоприемником 3 и теплопроводным массивом бурильной колонны.
Соединение термометра 3 с внутренней полостью цилиндра 1 аналогично соединению для термометра 2 и осуществляется через внутреннюю полость стержня крепления 5.
Термометры сопротивления 2 и 3 изготовлены из платиновой проволоки 0,05 мм.
На рис. 56, б представлен предполагаемый внешний вид и кон структивное исполнение термометра сопротивления.
ГЛУБИННЫЙ АВТОНОМНЫЙ РЕГИСТРАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ ГАРТ
Для создания надежной аппаратуры, способной производить измерения без помех для процесса бурения наиболее приемлемым является вариант полной автоматизации, т. е- исключения спе циальной связи с поверхностью. В связи с этим авторами разработан глубинный автономный прибор ГАРТ для измерения и регистрации температуры в бурящейся скважине одновременно внутри буриль ной колонны, межтрубном пространстве и в стенке бурильной колон ны непосредственно в процессе бурения или промывки. Прибор может быть использован в исследовательских целях в бурящихся скважинах диаметром 0,2—0,25 м, глубиной до 4500—5000 м при
гидростатическом давлении в зоне |
установки прибора до 500— |
600 кгс/см2 и температуре порядка |
100° С. |
В комплект аппаратуры входит: |
|
1)глубинный автономный регистратор;
2)дешифратор для прочтения информации с магнитной про волоки;
3)электронный автоматический потенциометр типа ПС для записи термограмм;
4)переводники для крепления контейнера глубинного реги стратора к бурильным трубам.
Работа электронной схемы глубинного регистратора основана на амплитудно-фазовой модуляции сигналов датчиков температуры промывочной жидкости с их последующей фазо-импульсной регистра цией на магнитотвердой проволоке типа ЭИ-708А. Многоканальная регистрация трех измеренных сигналов на одном носителе информа ции осуществлена путем временного разделения каналов.
Регистратор полностью автономен, все элементы его (электронная схема, блок питания и система автоматического включения) монти руются внутри контейнера, выполненного из бурильных труб, а по этому, располагая его в составе бурильной колонны, можно реги стрировать температуру по стволу бурящейся скважины на разных глубинах.
В качестве чувствительных элементов в приборе установлены медные термометры сопротивления и датчик давления, выполненный
206
в виде упругой мембраны, деформацию которой воспринимает полу проводниковый тензорезистор.
С учетом специфических условий работы автономного реги стратора (сильная вибрация, толчки, ограниченная емкость источ ников питания при сравнительно большой длительности регистрации), усилительно-преобразовательная схема выполнена на полупровод никовых элементах.
Амплитудно-фазовая система модуляции, принятая в усили тельно-преобразовательной аппаратуре регистратора, позволяет избежать влияния изменения температуры окружающей среды, нестабильности источников питания, неравномерности скорости регистрации на точность измерения.
Частотный спектр исследуемого сигнала температуры лежит в об ласти ннфранизких частот, поэтому все три температуры регистриру ются не одновременно, а со сдвигом во времени (периодически в тече ние 1 мин через задаваемые заранее промежутки порядка 10—30 мин).
На рис. 57 показано |
крепление прибора в бурильной колониег |
|
а на рис. |
58 — общий |
вид механической конструкции в разрезе- |
На рис. 59 |
приведена блок-схема регистратора. Общий вид аппара |
|
турного контейнера показан на рис. 6Ö. |
||
Прибор (см. рис58) |
состоит из внешнего корпуса 1, внутреннего |
|
корпуса 5 |
с пробкой 2, |
в котором с помощью амортизаторов 3, 6 |
истакана 7 размещается контейнер 4 с регистрирующей аппаратурой
иблоком питания. Для предотвращения биений верхней части внут реннего корпуса о внешний предназначен упор 20. Переводник 14, соединяющий внутренний корпус с внешним, включает в себя верх нюю головку 9 и нижнюю 16, крепящиеся друг к другу неразъемными соединениями (сварными и резьбовыми на эпоксидной смоле) внут ренней трубы 15 и внешней 11. В нижней головке 16 расположены датчик 19 для измерения температуры стенки бурильной трубыт датчик 17, реагирующий на температуру внешней среды, датчик 18, реагирующий на температуру среды внутри колонны бурильных труб. Провода от этих датчиков подведены к аппаратурному контейне ру через общий канал 12 внутренней трубы 15 и верхней головки 9, имеющей канал 10 для воздействия внешней среды на датчик давле ния 8 устройства автоматического включения. Верхняя головка переводника соединяется с внутренним корпусом с помощью кони ческой резьбы. Герметичность соединения обеспечивается натягом
резьбы и двумя уплотняющими резиновыми кольцами, уложенными в кольцевых пазах головки.
Электронная схема глубинного регистратора собрана по крупно блочному принципу.
Основные блоки схемы:
1)блок датчиков;
2)блок генератора, измерительной схемы и амплитудно-фазового модулятора;
3)блок канальных усилителей, выходного устройства и устрой ства включения регистратора;
т
Рис. 57. Крепление глубинного регистра тора температуры в бурильной колонне:
1 — межтрубное |
про |
|
странство; |
2, S— буриль |
|
ная труба; |
з — перевод |
ник; 4 — аппаратурный
контейнер.
|
Рис. 58. Конструк |
|||||
|
ция |
|
контейнера |
|||
|
глубинного |
реги |
||||
|
|
стратора: |
|
|||
|
1 — внешний корпус; |
|||||
|
2 —пробка; |
|
амор |
|||
|
тизатор |
магнитофо |
||||
|
на; 4 —аппаратурный |
|||||
|
контейнер; 5 — внут |
|||||
|
ренний |
корпус; |
6*— |
|||
|
амортизатор |
аппара |
||||
|
турного |
контейнера; |
||||
А-А |
7 — стакан; 8 — дат |
|||||
чик |
давления; |
о — |
||||
|
верхняя головка пе |
|||||
|
реводника; |
10 — ка |
||||
|
нал к датчику давле |
|||||
|
ния; |
П — отверстия |
||||
|
для |
прохода |
промы |
|||
|
вочной |
|
жидкости; |
|||
|
12 — канал для |
про |
||||
|
тяжки |
соединитель |
||||
|
ных |
проводов; |
13 — |
|||
|
полость для |
прохода |
||||
|
промывочной |
|
жид |
|||
|
кости; 14 — перевод |
|||||
|
ник; |
15 — внутрен |
||||
8-8 |
няя труба; |
16 — ниж |
||||
няя головка перевод |
||||||
|
ника; |
17 — датчик |
||||
|
температуры |
|
меж |
|||
|
трубного |
|
потока; |
|||
|
18—датчик темпера |
|||||
|
туры пнутритрубиого |
|||||
|
потока; |
19 — датчик |
||||
|
температуры |
стенки; |
||||
|
|
20 — упор. |
|
. Рис. 59. Блок-схема глу бинного автономного реги стратора:
I — измерительные термометры сопротивления; 2 — постоянные
сопротивления, равные сопро тивлению термометров для ми нимальной и максимальной тем пературы соответственно; з — командный аппарат; 4 — изме рительная схема; 5—генератор;
в — амплитудно-фазовый моду лятор; 7 — фазовращатель на 90°; 8 — усилитель измеритель
ного |
канала; 9 — усилитель |
|
опорного канала; J0 — триггер; |
||
II — магшггофогашй |
регистра |
|
тор; |
12 — датчик |
давления; |
13 — электромагнитное выход ное реле; 14 —источник питания.
4)блок командного аппарата;
5)блок питания;
6)блок магнитофонного регистра
тора.
Внешние соединения между блоками производятся при помощи миниатюрных штепсельных разъемов.
При спуске в скважину (см. рис. 57) регистратор 4 крепится к верхнему 2 и нижнему 5 участку колонны буриль ных труб переводниками 3. Промывоч ная жидкость из колонны бурильных труб проходит в пространство между внешним 1 и внутренним 5 (см. рис. 58) корпусами прибора и, далее, через боковые и торцовые отверстия перевод ника 14 направляется в нижнюю часть колонны к долоту, обеспечивая нормаль ный процесс промывки забоя скважины.
Измерительная и регистрирующая аппаратура включается в работу при спуске прибора в скважину в зависи мости от заданного давления столба жидкости, находящейся в колонне. Схема устройства включения состоит из двух узлов — датчика давления 12 с из мерительной схемой и фазочувствптельного усилителя с электромагнитным выходным реле 13 (см. рис59).
Датчик давления выполнен в виде мембраны с наклеенными на нее двумя полупроводниковыми кремниевыми тепзорезисторами. Под действием давле ния промывочной жидкости мембрана прогибается, вызывая изменение сопроти вления резисторов, включенных в схему неравновесного моста. Неравновесный мост настраивается специальным пере менным резистором так, чтобы в момент баланса моста происходило срабатыва ние схемы. Срабатывание устройства 13 в скважине осуществляет подключение источников питания 14 к электронной схеме регистратора, а само устройство включения при этом полностью отклю чается от источников питания.
При регистрации температуры промывочной жидкости информация
Рис. 60, Общий вид аппаратурного контейнера глубинного автономного регистратора температуры.
'14 Заказ 660 |
209 |