CN102828747A - 石油钻井实时监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种石油钻井实时监测系统，包括钻井液性能监测仪器、地质录井监测仪器和钻井工程参数监测仪器，各种仪器上均安装传感器，传感器将检测信号通过无线发射接收系统传输到计算机处理设备，再通过计算机软件处理后转换成图表在显示器上实时显示出来。本发明能够解决综合录井仪只能监测地质录井、钻井工程参数的不足，对钻井液性能进行在线实时监测，使钻井液、钻井工程和地质录井成为一体，通过计算机处理，成为集钻井现场多种数据采集、显示、处理为一体的综合性系统，它可满足安全优化钻井、综合判断油气水层的多方面需要。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井监测技术，是一种石油钻井实时监测系统。
背景技术
钻井实时监测技术是钻井液、钻井工程和地质录井合为一体的专业技术，因此，在钻井施工中，钻井实时监测系统的应用是非常必要的。
目前采用综合录井仪用于监测石油钻井情况，但是，这种仪器只能监测地质录井、钻井工程参数，不能对钻井液实时监测，因此，无法实现石油钻井实时监测。石油钻井过程中需要对钻井液进行监测，以防止钻井过程中钻井液性能变化等威胁安全钻井的事故发生。钻井液的监测指标一般分为：粘度、切力、中压失水、密度、润滑性、温度测定、酸碱度、钻井液量及含砂量和固相含量，其中钻井液的粘度、中压失水、含砂量和固相含量三项指标在目前情况下无法实现实时监测。目前的监测方法是：操作人员到作业现场取回钻井液，然后到化验室进行逐项检测。这种方法的不足是：钻井液由作业现场取回后到化验室的过程中，温度发生了较大变化，钻井液的粘度随之发生变化，检测出的数据不是钻井时的粘度数据，并且一般8-12小时才监测一次，对于性能变化等威胁钻井安全事故的判断无法做到及时和准确；另外，由于钻井液的温度发生了较大变化，还能引起其它性能的变化，导致中压失水的检测指标不准确；同时，钻井液中的含砂量及固相含量在某些时段内变化是较大的。这种间断性的检测无法准确及时发现油气层。因此，本领域技术人员长期以来一直在着力研究一种能够实时监测钻井液的方法，但至今未能实现。由于钻井液无法实现实时监测，所以石油钻井系统也无法实现实时监测。
发明内容
本发明的目的是，提供一种石油钻井实时监测系统，它能够解决综合录井仪只能监测地质录井、钻井工程参数的不足，对钻井液性能进行在线实时监测，使钻井液、钻井工程和地质录井成为一体，通过计算机处理，成为集钻井现场多种数据采集、显示、处理为一体的综合性系统，它可满足安全优化钻井、综合判断油气水层的多方面需要。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：石油钻井实时监测系统，包括钻井液性能监测仪器、地质录井监测仪器和钻井工程参数监测仪器，各种仪器上均安装传感器，传感器将检测信号通过无线发射接收系统传输到计算机处理设备，再通过计算机软件处理后转换成图表在显示器上实时显示出来。钻井液性能监测仪器由钻井液实时监测粘度仪、中压失水仪、含砂量和固相含量测定仪、润滑系数测定仪、密度测定仪、温度测定仪、酸碱度测定仪、钻井液量测定仪组成。钻井液性能监测仪器中核心组件由钻井液实时监测粘度仪、中压失水仪、含砂量和固相含量测定仪组成。
所述的钻井液性能监测仪器中核心组件中的三个仪器分别安装在钻井作业现场，其中钻井液实时监测粘度仪的结构为：包括钻井液槽，钻井液槽内至少安装两个不同转速的旋转粘度计，旋转粘度计通过支架悬装在钻井液槽内，钻井液槽的一端开设钻井液进液口，另一端开设钻井液出液口，旋转粘度计设有外筒，每个外筒处均安装内筒，每个内筒上端均安装角度传感器，每个外筒上部的外壁上均安装动力传动部件，动力传动部件通过传动轴与电机连接；所述中压失水仪的结构为：包括底座，底座通过支撑件连接能够慢速转动的过滤管，过滤管外周安装外管，外管通过两端的轴封支撑过滤管，外管与钻井液输液管一端连接，钻井液输液管另一端与泥浆泵连接，钻井液输液管上安装单向阀，过滤管密封的一端安装传动件，传动件通过传动带与减速机连接，过滤管另一端下方安装滤液容器，滤液容器与电子天平连接电子天平安装无线发射器，外管长度方向两端均安装轴封；钻井液输液管上安装压力表及回流阀，通过调节回流阀调整过滤压力；含砂量和固相含量测定仪的结构为包括钻井液输液管，钻井液输液管的出口下方设置第一振动筛，第一振动筛下方设置第二振动筛，第一振动筛水平方向右端位于第二振动筛水平方向左端的上方，第二振动筛右端下方设置第一容器，第一容器位于第一电子秤上，第一电子秤上安装第一信号发射器，冲洗管的出口位于第二振动筛的筛面上方，在第一振动筛的筛面下方设置滤液槽，滤液槽通过连接管与离心机连接，离心机滤渣出口处安装第二容器，第二容器底端与第二电子秤连接，第二电子秤上安装第二信号发射器；三个仪器的信号均由无线发射器传送出去，由无线接收器接收。所述的粘度仪中的每个外筒的外壁上部均安装齿圈，齿圈与齿轮啮合，齿轮与传动轴连接，传动轴与电机连接，电机与第一支撑板连接，第一支撑板通过支架与钻井液槽连接。所述的粘度仪中的钻井液槽内安装第一外筒、第二外筒和第三外筒，每个外筒的转动均分别通过齿圈齿轮啮合由电动机驱动。
所述的中压失水仪中的底座上通过支撑件安装液压伸缩阀，液压伸缩阀与连杆一端连接，连杆另一端安装过滤管盖，过滤管盖上开设环形凹槽，过滤管盖上开设进水孔，进水孔与反洗水管一端连接，反洗水管另一端与高压反洗水泵连接。
所述的含砂量和固相含量测定仪中的钻井液输液管上安装絮凝剂输入管和水管，絮凝剂输入管和水管的出口均位于滤液槽上方，滤液槽上安装搅拌器。所述的含砂量和固相含量测定仪中的滤液槽上端安装第一支撑架，第一支撑架上端与第一振动筛连接，第二振动筛下端与第二支撑架连接，第二支撑架固定在底座上。所述的含砂量和固相含量测定仪中的第一电子秤与第三支撑架连接，第三支撑架固定在底座上，钻井液输液管上装有第一计量泵，连接管上装有第二计量泵。
本发明所述的石油钻井实时监测系统能够实现石油钻井实时监测，整体系统中的地质录井监测仪器和钻井工程参数监测仪器为公知技术。本发明的技术方案中钻井液性能监测仪器、地质录井监测仪器和钻井工程参数监测仪器共同实现了对钻井液的实时监测，从而实现了对石油钻井的实时监测。本发明提供的石油钻井实时监测仪器能够对钻井液中的粘度、中压失水及含水量和固相含量进行实时监测，它与现有技术中密度、润滑性、温度测定、酸碱度、钻井液量检测仪器共同使用，从而使钻井液的性能指标能够实时准确显示在计算机屏幕上，使监测人员对钻井液性能能够准确掌握，并能及时采取相应措施处理可能威胁钻井安全的所有事故。其中石油钻井实时监测用粘度仪，能够对钻井液的粘度实时监测，监测数据准确，粘度仪结构合理、不易损坏，传输信号准确，每个粘度仪的转速不同，每个转速通过角度传感器将信号传输给计算机，再通过信号的处理转换成图表在屏幕上显示出来，供监测人员实时读取钻井液粘度数据，从而根据粘度数据采取相应安全防护措施，避免了钻井事故的发生。所述石油钻井实时监测用中压失水仪能够实现对钻井过程中的钻井液的中压失水指标进行实时监测。它采用泥浆泵将钻井液输送至外管与过滤管之间的环形空间内，钻井液被过滤管过滤后从过滤管内流出进入滤液容器内，通过电子天平称重后，再通过无线发射器将重量信号发射出去。钻井液的过滤压力通过泥浆泵加压，压力高低由回流阀控制。工作过程中，过滤管经减速器带动链轮慢速旋转，刮板将过滤管上过厚的泥饼刮掉，使过滤保持均衡。在一定压力下，单位时间、单位面积滤液的重量输入计算机后，根据钻井液的密度和温度，计算机软件可换算出中压失水指标，通过计算机屏幕显示，从而实现钻井液性能的实时监测。本发明提供的中压失水仪结构合理，运转平稳，能够连续传送实时数据。所述石油钻井实时监测用含砂量和固相含量测定仪，为钻井液实时监测含砂量和固相含量提供重要技术基础方案，由于实时监测技术主要包括作业现场取样及将钻井液中的含砂量和固相含量的重量通过无线信号发射出去和计算机接收及转换显示技术两大部分，而作业现场的结构是多年来本领域技术人员一直在研究解决的主要问题，因此，本发明所述的测定仪主要解决作业现场取样及发射信号问题，本发明所述的结构能够连续不断的实现对钻井液的取样并将其含砂量和固相含量的重量信号发射给计算机，传送的钻井液含砂量和固相含量准确，测定仪的整体结构设计合理，运行安全可靠。
附图说明
附图1是本发明实时监测粘度仪的结构示意图；附图2是附图1实时监测粘度仪的俯视结构示意图；附图3是本发明实时监测中压失水仪的结构示意图；附图4是本发明实时监测含水量和固相含量仪的结构示意图；图5是石油钻井实时监测系统的网络系统图。
具体实施方式
本发明所述的石油钻井实时监测系统，包括钻井液性能监测仪器、地质录井监测仪器和钻井工程参数监测仪器，各种仪器上均安装传感器，传感器将检测信号通过无线发射接收系统传输到计算机处理设备，再通过计算机软件处理后转换成图表在显示器上实时显示出来。其中地质录井监测仪器和钻井工程参数监测仪器为现有技术，对于这些现有技术，本实施例只描述在石油钻井实时监测系统中使用的各部件名称及相关参数：地质录井实时监测部分，由光谱仪、荧光含量测定仪、氢焰色谱仪、热导色谱仪、荧光灯、碳酸盐分析仪、泥岩密度测定仪，热真空蒸馏全脱气装置、双目显微镜、烘箱、P.K分析仪、 H2S检测器等现场测量仪器组成。本发明所述的钻井工程参数实时监测部分，由多种传感器与WSN设备组成。传感器包含有：悬重、立压、套压、扭矩、液位、转速、泵冲、H2S、电导、温度、密度、流量、绞车等。配套设备：拖撬（防爆型或非防爆型）、空调、冰箱、电源控制系统、不结束保护电源（UPS）。
技术指标：
1． 天然气总烃检测器和组分检测器：
总烃检测器：最小检测浓度（50PPm）～100%（甲烷）。
烃组分检测器：最小检测浓度（30PPm）～100%（甲烷），在3分钟分析周期内可
分析出C1～C5。
非烃组分检测器：CO2测量范围：0.2～100%，测量精度2.5%(F.S)。
H2S测量范围：0.01～2%，测量精度2.5%(F.S)。
2．传感器：
A. 泵冲：测量范围30、60、120、240、480、960、1920次/分可选，精度1%。
B. 转盘转速：测量范围30、60、120、240、480、960、1920次/分可选，精度1%。
C. 绞车传感器：测量范围0～9999数,精度：1cm/单根。
D. 转盘扭矩：测量范围：0～1.6MPa（0～50KN.m），精度2%（F.S）。
E. 立、套管压力：测量范围：0～40Mpa、0～60Mpa精度：2%。
F. 大钩悬重：测量范围：0～6MPa（0～4500KN），精度：2%
G. 泥浆温度：测量范围：0～100℃，精度：1℃。
H. 泥浆密度：测量范围：0.9～2.5kg/l，精度：1%。
I. 泥浆电导率：测量范围：0～250ms/cm，精度：2%（F.S）。
J. 泥浆出口流量：测量范围：0～100%（相对流量），精度：5%(F.S)。
K. 泥浆池体积：测量范围0～2～5m（可按用户要求而定），精度：1.5%(F.S)。
M. 动力电源主要技术目标：
电源设备：电源输入：电压：380/220V（+20%，-30%）。
频率：50HZ（±15 HZ）。
电源输出：电压：220V±5%。
频率：50±1HZ。
波形失真：≯5%。
结束电源持续时间：满负荷工作时：≮10min。
适用于电网电源或柴油发电机供电。
仪器有过载、短路、漏电宁静保护、缺相保护与报警。防爆电气箱有自动检测可燃气体H2S气体，并能在失压、烟雾、可燃气体、H2S浓度超限时自动切断电源与声光报警。
传感器安装位置：
1.钻台处：
立管压力SPP：装在立管上。
转盘转速RPM：感应转盘传动轴的目标。
扭矩TORQ机械：装在链条下,电动卡在电动扭矩电缆上。
大钩负荷H.L：装在死绳结处。
井深DEPTH：装在滚筒轴上。
井口硫化氢H2S：装在井口喇叭口附近。
2.钻井液出口处：
出口排量MFO：装在出口管线上。
出口密度MDO：装在出口缓冲灌中。
出口电导率MCO：装在出口缓冲灌中。
出口温度MTO：装在出口缓冲灌中。
脱气器TRIP：装在出口缓冲灌中。
出口硫化氢H2S：装在出口缓冲灌上方附近。
3.循环灌上：
1#液位传感器 PIT1：装在1号灌上。
2#液位传感器 PIT2：装在2号灌上。
3#液位传感器 PIT3：装在3号灌上。
4#液位传感器 PIT4：装在4号灌上。
5#液位传感器 PIT5：装在5号灌上。
4.钻井液入口处：
入口密度MDI：装在入口缓冲灌中。
入口电导率MCI：装在入口缓冲灌中。
入口温度MTI：装在入口缓冲灌中。
5.泵房：
1#泵冲SPM#1：装在1号泵上。
2#泵冲SPM#2：装在2号泵上。
6.其它：
套压CSIP：装在节流管汇压力表处。
排放管线上的硫化氢H2S：装在色谱分析排放管线上。
二氧化碳CO2：装在仪器房样品气入口管线上。
碳酸盐含量分析仪表：装在地质房（或仪器房）。
泥岩密度分析仪：装在地质房。
荧光分析仪：装在地质房。
各仪器上传感器产生的电信号由无线发射接收系统(无线传感器网络系统，称为WSN），传输到井队计算机处理设备，通过计算机软件将各种数据处理转换成图表在显示器上实时显示出来。
本发明所述的石油钻井实时监测系统中，钻井液性能监测仪器由钻井液实时监测粘度仪、中压失水仪、含砂量和固相含量测定仪、润滑系数测定仪、密度测定仪、温度测定仪、酸碱度测定仪、钻井液量测定仪组成，其中润滑系数测定仪、密度测定仪、温度测定仪、酸碱度测定仪、钻井液量测定仪均为现有技术，其结构和具体内容不再详述，在使用中将上述部件中的检测信号通过无线发射接收系统传输到计算机处理设备，再通过计算机软件处理后转换成图表在显示器上实时显示出来。
本发明所述的石油钻井实时监测系统中，钻井液性能监测仪器中核心组件由实时监测用粘度仪、实时监测用中压失水仪、实时监测用含砂量和固相含量测定仪组成，上述核心组件是本发明为实现石油钻井实时监测系统而专门设计，三个仪器均分别安装在钻井作业现场，其具体结构为：钻井液实时监测粘度仪、中压失水仪及含砂量和固相含量测定仪。其中钻井液实时监测粘度仪的结构为：包括钻井液槽4，钻井液槽4内至少安装两个不同转速的旋转粘度计，旋转粘度计通过支架悬装在钻井液槽4内，钻井液槽4的一端开设钻井液进液口8，另一端开设钻井液出液口7，钻井液进液口8和钻井液出液口7均设置在钻进液槽4中部，进一步保证液体流动均匀；旋转粘度计设有外筒，每个外筒处均安装内筒，每个内筒上端均安装角度传感器10，每个外筒上部的外壁上均安装动力传动部件，动力传动部件通过传动轴与电机连接；中压失水仪的结构为：包括底座33，底座33通过支撑件28连接能够慢速转动的过滤管2，过滤管2外周安装外管4，外管4通过两端的轴封21支撑过滤管2，外管4与钻井液输液管5一端连接，钻井液输液管5另一端与泥浆泵16连接，钻井液输液管5上安装单向阀6，过滤管2密封的一端安装传动件20，传动件20通过传动带1与减速机3连接，过滤管2另一端下方安装滤液容器9，滤液容器9与电子天平10连接 电子天平10安装无线发射器18，外管4长度方向两端均安装轴封；钻井液输液管5上安装压力表及回流阀15，通过调节回流阀15调整过滤压力；含砂量和固相含量测定仪的结构为：包括钻井液输液管3，钻井液输液管3的出口下方设置第一振动筛1，第一振动筛1下方设置第二振动筛2，第一振动筛1水平方向右端位于第二振动筛2水平方向左端的上方，第二振动筛2右端下方设置第一容器7，第一容器7位于第一电子秤8上，第一电子秤8上安装第一信号发射器9，冲洗管5的出口位于第二振动筛2的筛面上方，在第一振动筛1的筛面下方设置滤液槽4，滤液槽4通过连接管18与离心机10连接，离心机10滤渣出口11处安装第二容器13，第二容器13底端与第二电子秤14连接，第二电子秤14上安装第二信号发射器15；三个仪器的信号均由无线发射器传送出去，由无线接收器接收。
本发明所述的石油钻井实时监测用粘度仪，为了使旋转粘度计能够更好的、牢固的安装在钻井液槽内，并实现稳定的、连续的转速，使钻井液的粘度信号能够更及时准确的发送给计算机，在每个外筒的外壁上部均安装齿圈，齿圈与齿轮啮合，齿轮与传动轴连接，传动轴与电机连接，电机与第一支撑板5连接，第一支撑板5通过支架6与钻井液槽4连接。
为了能进一步实现采用少的旋转粘度计监测较多的（钻井液粘度、切力数据，）粘进液粘度信号，可在粘度仪中的钻井液槽4内安装第一外筒2、第二外筒16和第三外筒17，每个外筒的转动均分别通过齿圈齿轮啮合由电动机驱动。本发明所述的第一外筒2、第二外筒16和第三外筒17高度相同、直径相同，转速不同，第一外筒2的转速为600转/分钟，第二外筒16的转速为300转/分钟，第三外筒17的转速为3转/分钟，能够实现多种粘度、切力指标的监测，用三个不同转速的旋转粘度计替代了手动六速旋转粘度计。
为了准确传递钻井液粘度信号，在内筒上端外壁上安装扭丝弹簧9，扭丝弹簧9上安装角度传感器10。
本发明所述的钻井液槽4长度方向上的宽度不同，钻井液进液口8处的宽度与第一外筒2和第二外筒16处的宽度相同，钻井液槽4安装第三外筒17处的宽度大于钻井液进液口8处的宽度。即第一外筒2和第二外筒16处的钻井液流速大，第三外筒处的流速小。
本发明所述的多个外筒内均安装内筒，多个外筒和多个内筒的结构均相同。每个内筒外壁上端均安装扭丝弹簧，每个扭丝弹簧均与各自的角度传感器连接。
本发明所述传感器外周设置筒形罩1，筒形罩1上端与支撑板连接。
本发明所述支架6上安装第二支撑板15，轴承与第二支撑板15连接，轴承位于外筒的上端外壁。
本发明所述的三个旋转粘度计结构相同，与钻井液槽4及支撑架连接关系相同，如图1所示，钻井液槽4内安装的三个旋转粘度计分别具有如下结构：第一外筒2内安装第一内筒11，第一外筒2通过齿圈12和第一齿轮20啮合，第一齿轮20与第一传动轴21连接，第一传动轴21与第一电机22连接；第二外筒16内安装第二内筒19，第二外筒16通过齿圈12和第二齿轮14啮合，第二齿轮14与第二传动轴13连接，第二传动轴13与第二电机3连接；第三外筒17内安装第三内筒18，第三外筒17通过齿圈12和第三齿轮25啮合，第三齿轮25与第三传动轴24连接，第三传动轴24与第三电机23连接。或者将三个电机合并为一个电机，通过改变齿圈、齿轮的齿比使3个旋转粘度计的转速不同。
本发明所述的石油钻井实时监测用粘度仪可以测量：钻井液的表观粘度、塑性粘度、动切力和静切力；塑性流体流动指数n和稠度系数k值。本发明所述实时监测粘度仪将钻井液通过进液口泵入钻井液槽4内，钻井液槽内的三个不同转速的旋转粘度计，第一外筒2的转速为600转/分钟、第三外筒16的转速为300转/分钟、第三外筒17的转速为3转/分钟，由于每个内筒外壁上端均安装扭丝弹簧，每个外筒转动时，从而使钻井液推动其相应的内筒转动相应的角度，角度传感器将3个电信号传递给计算机，这3个电信号通过计算机软件处理后在计算机屏幕上实时显示出表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力、n值等数据。例如：通过第一个旋转粘度计发出的电信号在计算机上显示出表观粘度，通过第一个和第二个旋转粘度计发出的电信号可以计算显示出塑性粘度、动切力及n值，通过第三个旋转粘度计发出的信号可以在计算机上显示出静切力。
本发明所述一种石油钻井实时监测用中压失水仪，为了保持钻井液能够正常进入过滤管2，并使过滤管2正常运转，保持钻井液数据准确，在外管4上安装反洗水出水管7，反洗水出水管7另一端与反冲洗阀门8连接。底座33上通过支撑件安装液压伸缩阀14，液压伸缩阀14与连杆13一端连接，连杆13另一端安装过滤管盖11，过滤管盖11上开设环形凹槽30，过滤管盖11上开设进水孔31，进水孔31与反洗水管12一端连接，反洗水管12另一端与高压反洗水泵19连接。
本发明为了保持钻井液能够及时顺畅进入过滤管2，外管4内壁上安装刮板24，刮板24一端与外管4内壁连接，刮板24另一端与过滤管2外壁相触。
带动过滤管2转动的优选方案是：过滤管2一端安装的传动件20是链轮，链轮20通过链条1与主动轮32啮合，主动轮32通过转轴与减速机3连接，这种结构还具有传动稳定，不易损坏的优点。
所述过滤管2由金属管22和滤管23组成，金属管22与滤管23之间焊接，滤管23上均布滤孔，滤孔直径为2-10微米。这种结构便于制造，强度能够达到使用要求，并同时达到过滤要求，并具有易于加工、使用寿命长的优点。
本发明所述过滤管2的转速设定为20-30转/分。本发明所述石油钻井实时监测用中压失水仪工作时：泥浆泵16将钻井液通过钻井液输入管5送入外管4内，在压力的作用下，钻井液通过过滤管2上的过滤孔充满至过滤管2内，被过滤后的钻井液流入滤液容器9内，电子天平10称重后通过无线发射器18将滤液重量发送至计算机，即：重量信号通过无线发射接收系统(无线传感器网络，称为WSN）发至计算机，使通过接收器将重量信号转换成电子信号，同时，回流阀15控制的压力也传入计算机。计算机将一定压力下，单位时间、单位面积滤液的重量换算出中压失水指标，通过计算机屏幕显示出来，达到实时监测的目的。当过滤管2运转一段时间后，为了保持滤液流性好，启动液压伸缩阀14，推动连杆13沿水平方向向左移，从而带动过滤管盖11左移，凹槽30卡在过滤管2壁上，开启高压反洗水泵19，将清洗水通过反洗水进水管12、进水孔31流入过滤管2内，对过滤管2内残留泥浆进行冲洗。此时，关闭泥浆泵16，开启反冲洗阀门8，将冲洗过滤管后的水通过反洗水出水管7和反冲洗阀门8排出。所示“左”、“右”位置以图示位置为准。
本发明所述的石油钻井实时监测用的中压失水仪一部分是如图3所示的机械结构，安装在作业现场，另一部分是无线接收及信号转换系统，安装在井队的监测室内，通过计算机软件将钻井液压力信号、过滤液重量信号及钻井液密度通过换算在计算机屏幕上显示数据，达到实时监测的目的。由于如何在作业现场能够实现连续不断的对钻井液取样监测是本领域一直研究的重要课题，因此，本发明对该解决方案做了详述。由于将钻井过程中多种传感器的信号转换为电信号传送给计算机的技术是本领域常用技术，故本发明不做详述。
本发明所述的过滤装置和反冲洗装置的启动、关闭、切换，均采用计算机控制完成。本发明未详述内容均为公知技术。图中17是支撑架， 26是支撑架，27是滚轮，29是支撑架。
本发明所述石油钻井实时监测用含砂量和固相含量测定仪的第一振动筛滤出的滤液在进入离心机前根据滤液的粘度和稠度情况，添加絮凝剂和水，搅拌均匀后泵入离心机内，以便更好的分离钻井液中的固相含量，为此，提供的方案为钻井液输液管3上安装絮凝剂输入管16和水管17，絮凝剂输入管16和水管17的出口均位于滤液槽4上方，滤液槽4上安装搅拌器28。
本发明所述各种部件，为了增加其稳定性和牢固度，提供的进一步方案是滤液槽4上端安装第一支撑架20，第一支撑架20上端与第一振动筛1连接，第二振动筛2下端与第二支撑架21连接，第二支撑架21固定在底座27上。所述的含砂量和固相含量测定仪中的第一电子秤8与第三支撑架23连接，第三支撑架23固定在底座27上，钻井液输液管3上装有第一计量泵29，连接管18上装有第二计量泵30。所述离心机10是卧式螺旋沉降离心机。底座27上安装液体回收池。
本发明所述的测定仪的工作过程是：钻井液泵入第一振动筛1，筛上物落到下面的第二振动筛2上，然后清水通过冲洗管5冲入第二振筛2将筛上物洗净，干净的砂子在振动下落入第一容器7内，第一电子秤8将其重量通过第一无线信号发射器9发送到计算机进行处理。同时第一振动筛1下面的滤液槽5内的滤液通过管道输送至离心机10内，经过离心分离后的滤渣进入第二容器13内，称重后由第二电子秤14将重量信号发送至计算机进行处理。计算机收到的两个电信号，通过软件转换成图表在屏幕上实时显示。图中6是液体槽，12是出液口，19是泵，22是支架，24是滤液池，25是下支撑架，26是上支撑架。
钻井液性能监测仪器、地质录井监测仪器和钻井工程参数监测仪器所检测的信号均通过传感器转换成电信号，再通过无线发射接收系统传输到计算机，计算机再通过软件处理后转换成图表在显示器上实时显示出来。由于采用的电路原理为公知技术，所以未详述。
Claims (10)
1.石油钻井实时监测系统，其特征在于：包括钻井液性能监测仪器、地质录井监测仪器和钻井工程参数监测仪器，各种仪器上均安装传感器，传感器将检测信号通过无线发射接收系统传输到计算机处理设备，再通过计算机软件处理后转换成图表在显示器上实时显示出来。
2.根据权利要求1所述的石油钻井实时监测系统，其特征在于：钻井液性能监测仪器由钻井液实时监测粘度仪、中压失水仪、含砂量和固相含量测定仪、润滑系数测定仪、密度测定仪、温度测定仪、酸碱度测定仪、钻井液量测定仪组成。
3.根据权利要求1所述的石油钻井实时监测系统，其特征在于：钻井液性能监测仪器中核心组件由钻井液实时监测粘度仪、中压失水仪、含砂量和固相含量测定仪组成。
4.根据权利要求3所述的石油钻井实时监测系统，其特征在于：所述的钻井液性能监测仪器中核心组件中的三个仪器分别安装在钻井作业现场，其中石油钻井实时监测用粘度仪的结构为：包括钻井液槽（4），钻井液槽（4）内至少安装两个不同转速的旋转粘度计，旋转粘度计通过支架悬装在钻井液槽（4）内，钻井液槽（4）的一端开设钻井液进液口（8），另一端开设钻井液出液口（7），旋转粘度计设有外筒，每个外筒处均安装内筒，每个内筒上端均安装角度传感器（10），每个外筒上部的外壁上均安装动力传动部件，动力传动部件通过传动轴与电机连接；石油钻井实时监测用中压失水仪的结构为：包括底座（33），底座（33）通过支撑件（28）连接能够慢速转动的过滤管（2），过滤管（2）外周安装外管（4），外管（4）通过两端的轴封（21）支撑过滤管（2），外管（4）与钻井液输液管（5）一端连接，钻井液输液管（5）另一端与泥浆泵（16）连接，钻井液输液管（5）上安装单向阀（6），过滤管（2）密封的一端安装传动件（20），传动件（20）通过传动带（1）与减速机（3）连接，过滤管（2）另一端下方安装滤液容器（9），滤液容器（9）与电子天平（10）连接 电子天平（10）安装无线发射器（18），外管（4）长度方向两端均安装轴封；钻井液输液管（5）上安装压力表及回流阀（15），通过调节回流阀（15）调整过滤压力；含石油钻井实时监测用砂量和固相含量测定仪的结构为：包括钻井液输液管（3），钻井液输液管（3）的出口下方设置第一振动筛（1），第一振动筛（1）下方设置第二振动筛（2），第一振动筛（1）水平方向右端位于第二振动筛（2）水平方向左端的上方，第二振动筛（2）右端下方设置第一容器（7），第一容器（7）位于第一电子秤（8）上，第一电子秤（8）上安装第一信号发射器（9），冲洗管（5）的出口位于第二振动筛（2）的筛面上方，在第一振动筛（1）的筛面下方设置滤液槽（4），滤液槽（4）通过连接管（18）与离心机（10）连接，离心机（10）滤渣出口（11）处安装第二容器（13），第二容器（13）底端与第二电子秤（14）连接，第二电子秤（14）上安装第二信号发射器（15）；三个仪器的信号均由无线发射器传送出去，由无线接收器接收。
5.根据权利要求3所述的石油钻井实时监测系统，其特征在于：所述的粘度仪中的每个外筒的外壁上部均安装齿圈，齿圈与齿轮啮合，齿轮与传动轴连接，传动轴与电机连接，电机与第一支撑板（5）连接，第一支撑板（5）通过支架与钻井液槽（4）连接。
6.根据权利要求3所述的石油钻井实时监测系统，其特征在于：所述的粘度仪中的钻井液槽（4）内安装第一外筒（2）、第二外筒（16）和第三外筒（17），每个外筒的转动均分别通过齿圈齿轮啮合由电动机驱动。
7.根据权利要求3所述的石油钻井实时监测系统，其特征在于：所述的中压失水仪中的底座（33）上通过支撑件安装液压伸缩阀（14），液压伸缩阀（14）与连杆（13）一端连接，连杆（13）另一端安装过滤管盖（11），过滤管盖（11）上开设环形凹槽（30），过滤管盖（11）上开设进水孔（31），进水孔（31）与反洗水管（12）一端连接，反洗水管（12）另一端与高压反洗水泵（19）连接。
8.根据权利要求3所述的石油钻井实时监测系统，其特征在于：所述的含砂量和固相含量测定仪中的钻井液输液管（3）上安装絮凝剂输入管（16）和水管（17），絮凝剂输入管（16）和水管（17）的出口均位于滤液槽（4）上方，滤液槽（4）上安装搅拌器（28）。
9.根据权利要求3所述的石油钻井实时监测系统，其特征在于：所述的含砂量和固相含量测定仪中的滤液槽（4）上端安装第一支撑架（20），第一支撑架（20）上端与第一振动筛（1）连接，第二振动筛（2）下端与第二支撑架（21）连接，第二支撑架（21）固定在底座（27）上。
10.根据权利要求3所述的石油钻井实时监测系统，其特征在于：所述的含砂量和固相含量测定仪中的第一电子秤（8）与第三支撑架（23）连接，第三支撑架（23）固定在底座（27）上，钻井液输液管（3）上装有第一计量泵（29），连接管（18）上装有第二计量泵（30）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Han Xiaoling Inventor after: Yang Chao Inventor after: Han Wenfeng Inventor before: Yang Chao Inventor before: Han Wenfeng |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG DEQIAN WANG LIXIN TO: ZHANG YUANFANG WANG DEQIAN WANG LIXIN |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 256699, room 1, unit 14, building 645, No. 103, two the Yellow River Road, Bincheng District, Shandong, Binzhou, China Applicant after: Han Wenfeng Address before: 250199, Huaxin Road, Licheng District, Shandong, Ji'nan 23 Applicant before: Han Wenfeng |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20171222 Granted publication date: 20150610 |
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| PP01 | Preservation of patent right | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20191222 Granted publication date: 20150610 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150610 Termination date: 20210605 |