鑽井液流變性在線測量裝置製造方法
2023-08-11 15:32:26 1
鑽井液流變性在線測量裝置製造方法
【專利摘要】鑽井液流變性在線測量裝置，屬於鑽井液流變性測量領域，尤其涉及一種鑽井液流變性的自動化在線測量裝置，適用於現場鑽井液流變性能的自動化在線測量。包括泵、流量計、兩個斷面面積不同的矩形斷面管通過管線依次連接，在兩個矩形斷面管的進、出口端部上分別設置壓力傳感器。該發明解決了常規鑽井液流變性測量中存在的問題，提高了測量精度，實現了鑽井液流變性測量的自動化。
【專利說明】鑽井液流變性在線測量裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於鑽井液流變性測量領域，尤其涉及一種鑽井液流變性的自動化在線測量裝置，適用於現場鑽井液流變性能的自動化在線測量。
【背景技術】
[0002]鑽井液的流變性一般包括流體的粘度、靜切力、動切力和剪切稀釋特性等。這些流變性的掌握和調整，與提高鑽井速度和井下安全有很重要的關係。鑽井液流變性關係到(I)鑽井液攜帶鑽屑、清潔井眼的能力；(2)懸浮能力；(3)對井壁的穩定作用；(4)鑽井參數的優化設計——鑽頭水馬力設計和循環壓耗的計算等等。所以鑽井液流變學及流變性的測量研究一直深受重視。
[0003]目前石油鑽井現場主要採用範式黏度計測量鑽井液的流變性。其基本原理是:電機經傳動裝置帶動外筒恆速旋轉，藉助於被測液體的粘滯性作用於內筒一定的扭矩，帶動與扭力彈簧相連的內筒旋轉一個角度，通過這個角度計算作用於內筒上剪切應力。測量不同恆定轉速下的剪切應力從而計算出鑽井液的流變參數。這種儀器測量範圍寬，測量方便，多少年來一直是現場鑽井液工程師的重要儀器；但是，這種儀器是手動測量儀器，用於指導現場存在諸多問題:首先，泥漿的手動取樣和手動測量增加了現場工作人員的勞動量，而且增加了實驗人員在有害環境下的暴露時間，不利於現場人員的身體健康；其次是手動測量人為誤差大，數據可靠性差；第三是手動測量往往測量時間間隔大，不利於及時發現並處理井下異常情況，因而不利於井場安全；第四是手動測量系統性差，不利於數據的對比分析。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供了一種測量數據準確、可用於現場鑽井液的流變性自動化在線測量的鑽井液流變性在線測量裝置。
[0005]發明的技術方案:包括泵、流量計、兩個斷面面積不同的矩形斷面管通過管線依次連接，在兩個矩形斷面管的進、出口端部上分別設置壓力傳感器。
[0006]上述方案進一步改進為:在每個矩形斷面管的兩端均連接有變換接頭，四個變換接頭內部流道為流線型，且所有接頭斷面面積相等；兩個矩形斷面管的斷面高度相同、寬度相差整數倍(優選一倍)；每個矩形斷面管上的壓力傳感器與各自對應的矩形斷面管進出口端的距離不小於10cm，且兩個矩形斷面管上的壓力傳感器之間間距相等。
[0007]所述泵為恆流泵；所述的壓力傳感器為平面膜壓力傳感器；四個壓力傳感器連同流量計通過信號線連接到數據採集器與數據處理系統上。
[0008]發明的效果:本發明所涉及的裝置，採用改變矩形斷面管寬度的方法改變速度梯度，可同時測量2個速度梯度下的應力值，所以不需要變化泵的流量來調節速度梯度，有利於流變性的連續測量；另外，該發明涉及的裝置，用恆流泵取樣代替手動取樣，減少了測試人員勞動強度，改善了現場測試人員的工作環境。
[0009]該發明涉及的裝置解決了常規鑽井液流變性測量中存在的問題，提高了測量精度，實現了鑽井液流變性測量的自動化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是鑽井液流變性在線測量裝置示意圖。
[0011]圖1中；1.恆流泵；2.流量計；3.5.6.8均為變換接頭；4.7.矩形斷面管；9.10.11.12.均為壓力傳感器；13.數據採集與處理器；14.計算機。 [0012]
【具體實施方式】
[0013]下面將結合附圖對本發明的實施方式進行詳細的描述。
[0014]把恆流泵I的入口管與鑽井液容器相連，恆流泵I與流量計2、變換接頭、矩形斷面管4和7通過管線依次連接後，由矩形斷面管7的出口端變換接頭8接入鑽井液容器，形成循環。數字採集與處理器13把流量計2、壓力傳感器的信號採集到計算機14中。
[0015]矩形斷面管4和矩形斷面管7高度L?均為2.75mm，長度I均為70cm的兩個矩形斷面管，但兩個矩形斷面管的寬度#不同，分別為7cm和14cm;
壓力傳感器均為平面膜壓力傳感器，每對壓力傳感器相距50cm，分別測量矩形斷面管的壓力損耗；
4個變換接頭均為連接矩形斷面管與管線的接頭，這種接頭的內部流道為流線型，且接頭各斷面面積相等，用於實現流體的等流速變形。
[0016]使用時，連續循環容器中的鑽井液，並實時記錄流量和4個壓力傳感器的壓力；根據流量瞬時值、和兩個矩形斷面管的幾何參數計算兩矩形斷面管內鑽井液的流動速度梯度瞬時值，同時根據兩個矩形斷面管上兩對壓力傳感器所測定的壓力損耗和幾何參數計算兩矩形斷面管內的切應力瞬時值，根據兩個矩形斷面管的速梯和切應力值，計算鑽井液的塑性黏度、動切應力、表觀黏度、流型指數、稠度係數等流變參數的瞬時值，連續測定這些流變參數的瞬時值，即可實時測量並記錄鑽井液流變參數，實現鑽井液流變參數的自動化在線檢測。
[0017]本發明與現有技術相比具有如下技術優勢:採用恆流泵作為連續取樣工具代替手動取樣；其次，本發明採用兩個厚度相同、長度相同，但寬度不同的兩個串聯的矩形斷面管，以便在恆流泵流量不變的情況下，在兩個矩形斷面管內產生兩個不同的速度梯度瞬時量；第三，用科裡奧利質量流量計測量通過串聯矩形斷面管的流量瞬時值，並分別根據兩個矩形斷面管的幾何尺寸和流量計算兩個矩形斷面管內的速度梯度瞬時量；第四，分別在每個矩形斷面管的兩端IOcm以上處，各安裝一個平面膜壓力傳感器，用來測量兩矩形斷面管內的壓力損耗瞬時量，並根據兩段矩形斷面管內的壓力損耗瞬時量，計算兩管管壁的切應力瞬時量；第五，根據兩個不同速度梯度下的切應力瞬時值，計算鑽井液流變參數的瞬時量；第六，連續自動測量記錄鑽井液流變參數的瞬時量，實現鑽井液流變性的自動化在線測量。
【權利要求】
1.一種鑽井液流變性在線測量裝置，其特徵是包括泵、流量計、兩個斷面面積不同的矩形斷面管通過管線依次連接，在兩個矩形斷面管的進、出口端部上分別設置壓力傳感器。
2.按權利要求1所述的鑽井液流變性在線測量裝置，其特徵是:在每個矩形斷面管的兩端均連接有變換接頭，四個變換接頭內部流道為流線型，且所有接頭斷面面積相等；兩個矩形斷面管的斷面高度相同、寬度相差整數倍；每個矩形斷面管上的壓力傳感器與各自對應的矩形斷面管進出口端的距離不小於10cm，且兩個矩形斷面管上的壓力傳感器之間間距相等。
3.按權利要求2所述的鑽井液流變性在線測量裝置，其特徵是:所述泵為恆流泵；所述的壓力傳感器為平面膜壓力傳感器；四個壓力傳感器連同流量計通過信號線連接到數據採集器與數據處理系統上。
4.按權利要求2或3所述的鑽井液流變性在線測量裝置，其特徵是:兩個矩形斷面管的斷面寬度相差整一倍。
【文檔編號】E21B21/08GK103573199SQ201210273970
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月3日 優先權日:2012年8月3日
【發明者】劉保雙, 李公讓, 王傳富, 王忠傑, 馬雲謙 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團勝利石油管理局鑽井工藝研究院