CN103076252A

CN103076252A - 泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器

Info

Publication number: CN103076252A
Application number: CN2013100020960A
Authority: CN
Inventors: 周永乾; 杨成; 张明洪
Original assignee: 周永乾
Priority date: 2013-01-05
Filing date: 2013-01-05
Publication date: 2013-05-01

Abstract

泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器集成漏斗粘度计、粒度分离筛并结合虚拟式信号分析软硬件技术自动实施顺序控制完成筛分、称重、测试工作，能分析计算出泥浆粘度、岩屑粒度及其分布。该检测器可直接安装在井场钻井液返回地面的井口附近进行取样、实时检测，第一时间反映钻井和地质方面的珍贵信息，为井队优化钻井参数、正确合理使用固控系统设备提供依据。例如钻井工程师可以根据粒度大小选择不同目数筛网以提高固控筛分效果等。同时，该检测器也是智能型振动筛工况监测环节中必不可少的传感系统之一。该检测器将漏斗粘度计简单自动化改造提高测量精度，将振动筛的相关技术应用于粒度检测，实现测试自动化，适应了井场信息化的要求。

Description

泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器

技术领域

本发明属于检测技术领域，涉及一种能自动测量泥浆钻井中返浆粘度、岩屑粒度及其分布的一体式检测器。

背景技术

随着国内外钻井新工艺和地下空间工程中挖掘技术水平的不断提高，及时了解钻进工况和井下（或所挖掘洞穴中）的信息，以便正确及时调整钻进参数，提高钻进效率和质量，已经成为日益迫切的需求，但目前国内外都还没有有效的在线仪器和手段。

入井前后的泥浆粘度对比、返浆岩屑的粒度大小及其分布在一定程度上反映了钻进工况和井下信息。这些信息的获得一方面为钻井工艺服务，同时也为合理使用固控设备提供依据。

如石油工业出版社1996出版的中国石油学会,石油大学编，刘希圣主编的石油技术辞典第284页介绍，目前井场上，常用的粘度计有漏斗式和旋转式粘度计，均属于离线式人工操作方法。而在现场对岩屑的测量主要依靠人工采集、观察、分类获得相关数据，这是岩屑录井的主要内容之一。显然，这些方法都无法满足实时测量及时利用的目的。

本发明专利泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器采用漏斗粘度计、粒度分离筛、偏心块激振电机，并结合虚拟式信号分析硬软件技术，将各功能模块集成为一体的小型在线检测器。该仪器可直接安装在井场钻井液返回地面的井口附近进行在线实时检测。通过自动分析处理，得到从井下返回地面含屑泥浆所携带的井下第一手信息资料，可为井队提供多方面的有用信息。

发明内容

本发明专利采用将漏斗粘度计、粒度分离筛、偏心块激振电机，并结合虚拟式信号分析硬软件技术，将各功能模块集成为一体的小型在线检测器。

本发明专利采用的技术方案如下：

本发明专利泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器主要由多层粒度分离筛壳体1、不同粒度的分离筛网或筛板2、激振器壳体3、带偏心块的激振电机4、整机支承弹簧5、取样管线电磁阀6、各层筛分岩屑颗粒出口7、各层筛出岩屑颗粒称重传感器8、分离完成后的泥浆盛装容器9、泥浆称重传感器10、基于计算机硬软件技术的虚拟式信号分析处理器11、安装各种称重器及相应分析处理显示有关数据曲线的集成箱体12、泥浆盛装容器9的排液口电磁阀13、泥浆盛装容器9的取样口电磁阀14、漏斗粘度计高位液位传感器15、漏斗粘度计低位液位传感器16、漏斗粘度计壳体17、整机机座18等组成。

多层分离筛筛网或筛板2可按实际需要进行不同的组合。

多层粒度分离筛壳体1与激振器壳体3连为一体，由多个支承弹簧5安装在机座18上。

各相应的称重器8、10均由数字式电子称重器组成，其分析处理结果传递到虚拟式信号分析处理器11统一处理集成。

整机的激振器4由一台或多台带偏心激振块的激振电机组成。选择不同的电机激振力搭配和不同的电机安装位置，可以激励整机做空间曲线、直线、圆、变直线、变椭圆、平动椭圆等不同的振型轨迹振动，以适应各种不同含屑泥浆固液分离和检测需要。

本发明对常见的漏斗粘度计改造，用液位传感器15、16检测液位，替代人工观测，并触发计时。盛装分离完成后的泥浆容器9对称设计减少对称重的影响，同时其测试口管径远大于漏斗细管管径，打开测试口电磁阀会自动填满漏斗而不需人工堵头或设计电磁阀。

与现有技术相比，本发明专利的优点在于：

1、从井下返回地面的含屑泥浆中含有大量井下钻进过程中的各种工况信息，在日益复杂的地质环境和钻井工艺中这些信息越来越被井场钻井工程技术人员和井场地质工程技术人员所重视。自动检测泥浆粘度和岩屑粒度及其分布，可以第一时间反馈给相关技术人员，为进一步提高井场自动化、智能化水平创造了条件。

2、根据本泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器所检测到的有关数据，通过与由泥浆泵泵入井下之前原始泥浆有关参数的对比分析，可以准确可靠的提供钻进过程中的井下工况信息，基于计算机硬软件技术的虚拟式信号分析处理器在软件支持下可以对数据实时分析处理，及时输出报警，为正确、安全、有效的进行钻井工作提供数据保障。

3、根据本泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器所检测到的泥浆中岩屑粒度分

布情况数据，可为现场作业正确的选择钻井液固控系统各有关设备及合理匹配提供客观依据。例如，在当钻进过程中，当钻井振动筛出现筛面跑浆情况时，根据所检测到的固相粒度情况，就可准确的掌握所使用筛网的临界颗粒情况，从而避免盲目的一味只采用将粗筛目筛网取代细筛目筛网的做法，而这种举措在很多时候却适得其反。相反，如果根据筛网临界颗粒情况，用更细目的筛网取代之，不仅可以有效的解决跑浆现象，还能更好的提高固液分离效果。

附图说明

附图是泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器的组成示意图。图中显示了盛装泥浆的容器9放大后的详细结构图。

图中标号：1-多层粒度分离筛壳体；2-不同粒度的分离筛网和筛板；3-激振器壳体；4-带偏心块的激振电机；5-整机支撑弹簧；6-取样管线电磁阀；7-各层筛分岩屑出口；8-各层岩屑称重传感器；9-分离后泥浆容器；10-泥浆称重传感器；11-基于计算机软硬件技术的虚拟式信号分析处理器；12-安装各种称重、液位传感和继电器及分析、显示各种曲线的集成箱体；13-泥浆容器排液口电磁阀；14-泥浆容器测试口电磁阀；15-高液位传感器；16-低液位传感器；17-漏斗粘度计壳体；18-整机壳体。

下面结合附图进一步说明本发明专利。

实施例

如图所示，在多层粒度分离筛壳体1中分别安装60目、80目、120目、180目等不同目数的筛网2，图中仅表示出三层，但实施中可不限于三层。

基于计算机软硬件技术的虚拟式信号分析处理器11与安装各种称重、液位传感和继电器及分析、显示各种曲线的集成箱体12直接关联，安装各种称重器及相应分析处理显示有关数据曲线的集成箱体12获取所有传感器信号进行数据采集后，将有关数据输送到虚拟式信号分析处理器13进行集中处理分析，得出所需要的各种结果。处理器按顺序输出的继电器开关信号经由集成箱体与电磁阀相连，它们共同构成了检测器的自动化单元，控制系统的输入输出，负责称重采样、电磁阀开关操作、数据分析、报警等。以下简称自动化单元。

进入工作状态的检测器在自动化单元的驱动下周期性自动打开安装在取样管线上的电磁阀6，使含屑泥浆周期性进入本检测器。

在激振器壳体3中垂直安装一台或多台激振电机4，电机轴两端分别装有互成一定角度的两个偏心激振块。

激振电机带动偏心块运转时激励整机做空间曲线振动，各层筛网分别对含屑泥浆进行固液分离、脱浆。

含屑泥浆中大于180目的固相颗粒，分别被60目、80目、120目、180目等不同目数的筛网2进行分离筛除。并通过各自不同的出口7被振动排出到相应的岩屑颗粒称重器8进行称重。

经过固液分离处理后的泥浆（内含准许通过的小于180目粒度的固相颗粒）通过出口进入泥浆容器9，含屑泥浆称重器10对其进行称重。

完成上述过程后，电磁阀14自动打开，泥浆快速流入粘度计漏斗，由于测试口管径原大于漏斗细管管径，漏斗迅速填满，触发高液位处的液位传感器15，自动化单元检测到液位传感器15的信号后迅速关闭电磁阀14，同时触发计时，随着液位的降低，低液位传感器16被触发，计时结束。这一时间t反映了泥浆粘度，自动化单元自动分析计算校正后的泥浆粘度值。

Claims

1.泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器，其特征是主要由多层粒度分离筛壳体1、不同粒度的分离筛网或筛板2、激振器壳体3、带偏心块的激振电机4、整机支承弹簧5、取样管线电磁阀6、各层筛分岩屑颗粒出口7、各层筛出岩屑颗粒称重传感器8、分离完成后的泥浆盛装容器9、泥浆称重传感器10、基于计算机硬软件技术的虚拟式信号分析处理器11、安装各种称重器及相应分析处理显示有关数据曲线的集成箱体12、泥浆盛装容器9的排液口电磁阀13、泥浆盛装容器9的取样口电磁阀14、漏斗粘度计高位液位传感器15、漏斗粘度计低位液位传感器16、漏斗粘度计壳体17、整机机座18等组成。

2.根据权利要求1所述的泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器，其特征是安装在多层粒度分离筛壳体1中的筛网或筛板2根据需要由不同目数的筛网或筛板组成，经过各层筛网或筛板筛分后的固相颗粒分别由相应的出口7排往相应的各层筛出岩屑颗粒称重传感器8进行称重。

3.根据权利要求1所述的泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器，其特征是多层粒度分离筛壳体1与激振器壳体3连为一体，并通过整机支承弹簧5支承在整机机座18上。

4.根据权利要求1所述的泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器，其特征是从井下返回地面的含屑泥浆经过含电磁阀6的取样管线进入本泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器，而经过各级筛网或筛板⑵固液分离筛分后的含允许通过细目数固相颗粒的含屑泥浆经过泥浆出口排往泥浆泥浆容器9，称重传感器10对其进行称重。

5.根据权利要求1所述的泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器，其特征是本泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器的激振器可以由安装在激振器壳体3中的一台激振电机4组成，当安装一台激振电机激振时，可以实现整机的圆振型轨迹或变椭圆振型轨迹振动，当安装两台激振电机4激振时，根据两台电机安装位置的不同，可以实现整机的直线振型轨迹或变直线振型轨迹或平动椭圆振型轨迹或变椭圆振型轨迹的振动。

6.根据权利要求1所述的泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器，其特征是各层筛出岩屑颗粒称重传感器8，泥浆称重传感器10，漏斗粘度计壳体17均由集成箱体12支撑，各电磁阀6、13、14，液位传感器15、16、称重传感器8、10的信号都集中在仪器箱体12内与内部的数据板卡相连，该仪器箱体12与通过支承弹簧5安装在整机机座18上的一体化的分离筛和激振器是相互独立的。

7.根据权利要求1所述的泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器，其特征是基于计算机硬软件技术的虚拟式信号分析处理器11通过线缆连接驱动仪器箱体12中各种输入输出以及控制激振器中激振电机的激振参数。

8.根据权利要求1所述的泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器，其特征是经过虚拟式信号分析处理器11进行处理后的结果以数据表、曲线等开环方式输出，并且其实时数据可以以RS485通信输出为其它设备利用，例如与钻井振动筛相连接，用以自动控制振动筛的激励参数，实现智能型振动筛的闭环控制。

9.根据权利要求1所述的泥浆粘度和岩屑粒度一体式检测器，其特征是经过虚拟式信号分析处理器11集成控制算法，可以根据自身获得粒度、粒度数据调整本检测器自身激振器⑷的激励参数，以适应不同含屑泥浆的处理要求，实现闭环自动控制。