CN104405316B - 一种双压钻井液密度和质量流量的检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双压钻井液密度和质量流量的检测系统及检测方法，系统包括两路钻井液检测管路、第二路钻井液检测管路、钻井液储蓄池和数据处理器，两路钻井液检测管路的钻井液流入端与钻井液输送干线相连通，钻井液流出端通过一球阀与钻井液储蓄池相连通；每一路钻井液检测管路均包括调压装置、压力传感器、温度传感器和科里奥利质量流量计，调压装置的输入端管路中设置一球阀，输出端管路与科里奥利质量流量计相连通，压力传感器设置在调压装置的输出端管路中，温度传感器设置在科里奥利质量流量计上；数据处理器分别与两路钻井液检测管路的科里奥利质量流量计相连。本发明具有实时检测钻井液压强与其密度和质量流量关系的优点。
Description
技术领域
本发明属于钻井液检测技术领域，具体涉及一种双压钻井液密度和质量流量的检测系统及检测方法。
背景技术
石油开采过程中，钻井液具有重要作用：1、清洁井底，携带岩屑，避免钻头重复切削，减少钻头的磨损；2、平衡井壁岩石侧压力，防止井壁坍塌；3、平衡地层压力，防止井喷、井漏；4、冷却和润滑钻头，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命等。在线检测钻井液的密度和质量流量以实现对钻井液各组成成分的物料比进行精确控制是保证钻井液发挥上述重要作用的必要条件，影响钻井液密度和质量流量精确检测的因素主要有钻井液压强的变化以及钻井液温度的变化等。
钻井时，钻井液存储在钻井液储蓄池内，被循环利用。由于地下的压力大于地上的压力，当钻井液由地上流入地下时，钻井液受到的压强会发生剧烈变化，其结果便是钻井液的密度和质量流量也发生显著变化。然而，现有的钻井液密度和质量流量在线检测设备均不能够很好地处理好压强变化这一因素对钻井液密度和质量流量检测精度造成的影响。
目前，用于在线检测钻井液密度和质量流量的设备主要有同位素仪表和科里奥利质量流量计，同位素仪表具有放射性物质，长时间使用会影响人的健康，此外，同位素仪表价格昂贵，大量采用会造成生产成本过高。
科里奥利质量流量计，虽然不存在放射性物质危害人体健康的不足，但在使用科里奥利质量流量计检测钻井液的密度和质量流量时采用的是单一压强，即采用一条检测线路检测钻井液的密度和质量流量，难以判断钻井液压强的变化对实时检测的钻井液密度和质量流量的影响，因此，采用单一压强的密度和质量流量检测系统不利于钻井液密度和质量流量的实时精确检测。
发明内容
为了克服以上技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供了一种双压钻井液密度和质量流量的检测系统及检测方法，其能够检测并判断出钻井液压强变化对钻井液密度和质量流量检测值的影响。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种双压钻井液密度和质量流量的检测系统，其特征是，包括第一路钻井液检测管路、第二路钻井液检测管路、钻井液储蓄池和数据处理器，所述第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路的钻井液流入端与钻井液输送干线相连通，钻井液流出端通过一球阀与钻井液储蓄池相连通；所述的第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路均包括调压装置、压力传感器、温度传感器和科里奥利质量流量计，所述调压装置的输入端管路中设置一球阀，输出端管路与科里奥利质量流量计相连通，所述压力传感器设置在调压装置的输出端管路中，所述温度传感器设置在科里奥利质量流量计上；所述数据处理器分别与第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路的科里奥利质量流量计相连。
优选地，所述第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路并联连接。
优选地，所述第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路串联连接。
优选地，所述的压力传感器设置在科里奥利质量流量计的入口处。
优选地，所述第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路中调压装置设定的压强不相同。
优选地，所述第一路钻井液检测管路中调压装置的压强为1～30Mpa，所述第二路钻井液检测管路中调压装置的压强为0.101～4MPa。
优选地，所述的数据处理器为微型计算机、DSP和单片机中的其中一种。
本发明提供的一种双压钻井液密度和质量流量的检测方法，利用上述所述的一种双压钻井液密度和质量流量检测系统对钻井液进行检测，所述检测方法包括以下过程：
调节第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路中的钻井液压强；
采集第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路中钻井液的压强、质量流量、密度和温度；
对采集的数据进行分析处理；
重复上述步骤，得出压强因素对钻井液密度和质量流量影响的规律。
进一步地，所述对采集数据进行分析处理的过程具体为：数据处理器对采集的第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路中钻井液相关数据进行存储，并实时地拟合出不同压强时第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路中钻井液的质量流量与压强的函数关系以及密度与压强的函数关系。
本发明的有益效果是：本发明通过采用两条检测线路同时检测钻井液的密度和质量流量，能够实时检测并分析钻井液的压强变化对钻井液密度和质量流量检测值的影响，不仅避免了放射性元素的使用，而且在保证安全的同时还降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图；
图中：1钻井液储蓄池，2调压装置甲，3压力传感器甲，4温度传感器甲，5科里奥利质量流量计甲，6微型计算机，7科里奥利质量流量计乙，8温度传感器乙，9压力传感器乙，10调压装置乙，11球阀甲，12球阀乙，13球阀丙。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实施例1
如图1所示，一种双压钻井液密度和质量流量检测系统，设置有两路并联连接且具有不同压强的第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路，该检测系统包括：钻井液储蓄池1、调压装置甲2、压力传感器甲3、温度传感器甲4、科里奥利质量流量计甲5、微型计算机6、科里奥利质量流量计乙7、温度传感器乙8、压力传感器乙9、调压装置乙10、球阀甲11、球阀乙12和球阀丙13；所述的钻井液储蓄池1用于存储钻井液；所述的球阀甲11的一端流入钻井液输送干线中的钻井液，球阀甲11的另一端与所述的调压装置甲2连接，所述的压力传感器甲3安装在调压装置甲2的右端，压力传感器甲3安装在科里奥利质量流量计甲5的入口处，所述的温度传感器甲4安装在所述的科里奥利质量流量计甲5上，所述的科里奥利质量流量计甲5与所述的微型计算机6通过信号线连接；所述的球阀乙12的一端流入钻井液输送干线中的钻井液，球阀乙12的另一端与所述的调压装置乙10连接，所述的压力传感器乙9安装在调压装置乙10的右端，压力传感器乙9安装在科里奥利质量流量计乙7的入口处，所述的温度传感器乙8安装在所述的科里奥利质量流量计乙7上，所述的科里奥利质量流量计乙7与所述的微型计算机6通过信号线连接，所述的科里奥利质量流量计甲5和科里奥利质量流量计乙7分别通过球阀丙13与钻井液储蓄池1相连通。
其中，所述的科里奥利质量流量计甲5中的钻井液的压强与科里奥利质量流量计乙7中的钻井液的压强不等，科里奥利质量流量计甲5中的钻井液的压强大于科里奥利质量流量计乙7中的钻井液的压强。所述的调压装置甲2提供的压强范围为1～30MPa，调压装置乙10提供的压强范围为0.101(1个标准大气压)～4MPa；且所述的调压装置甲2调压后的钻井液的压强大于所述的调压装置乙10调压后的钻井液的压强。所述的科里奥利质量流量计甲5和科里奥利质量流量计乙7的性能指标相同；所述的压力传感器甲3和压力传感器乙9的性能指标相同；所述的温度传感器甲4和温度传感器乙8的性能指标相同。
下面结合附图1介绍实施例1的工作过程：
工作时，钻井液经钻井液输送干线流入所述的双压钻井液密度和质量流量检测系统，形成两路并联的钻井液，在第一路钻井液检测管路中，钻井液由所述的调压装置甲2调节压强(调压范围为1～30Mpa)，调压后的钻井液流经所述的压力传感器甲3，由所述的压力传感器甲3检测经过调压装置甲2调压过的钻井液的压强，然后，钻井液流入所述的科里奥利质量流量计甲5，由所述的科里奥利质量流量计甲5检测第一路钻井液检测管路中钻井液的质量流量和密度，由温度传感器甲4检测钻井液的温度；在第二路钻井液检测管路中，钻井液由所述的调压装置乙10调节压强(调压范围为0.101(即1个标准大气压)～4Mpa)，钻井液流经所述的压力传感器乙9，由压力传感器乙9检测经过所述的调压装置乙10调压过的钻井液的压强，然后，钻井液流入所述的科里奥利质量流量计乙7，由所述的科里奥利质量流量计乙7检测第一路钻井液检测管路中钻井液的质量流量和密度，由温度传感器乙8检测钻井液的温度；最后将科里奥利质量流量计甲5检测的钻井液的质量流量和密度以及科里奥利质量流量计乙7检测的钻井液的质量流量和密度输入微型计算机6，由所述的微型计算机6对数据进行分析，具体数据分析过程为：所述的微型计算机6对科里奥利质量流量计甲5和科里奥利质量流量计乙7检测的数据进行存储，并实时地拟合出不同压强时，科里奥利质量流量计甲5检测的钻井液的质量流量与压强的函数关系和密度与压强的函数关系，科里奥利质量流量计乙7检测的钻井液的质量流量与压强的函数关系和密度与压强的函数关系；通过多次调节第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路中钻井液的压强，保持第一路钻井液检测管路中钻井液的压强大于第二路钻井液检测管路中的压强，由所述的微型计算机6对科里奥利质量流量计甲5和科里奥利质量流量计乙7检测的两路钻井液的密度和质量流量进行分析，可得出压强因素对钻井液密度和质量流量影响的规律。
实施例2
如图2所示，一种双压钻井液密度和质量流量检测系统，设置有两路串联连接且具有不同压强的第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路，该检测系统包括：钻井液储蓄池1、调压装置甲2、压力传感器甲3、温度传感器甲4、科里奥利质量流量计甲5、微型计算机6、科里奥利质量流量计乙7、温度传感器乙8、压力传感器乙9、调压装置乙10、球阀甲11、球阀乙12和球阀丙13；所述的钻井液储蓄池1用于存储钻井液；所述的球阀甲11的一端流入钻井液输送干线中的钻井液，球阀甲11的另一端与所述的调压装置甲2连接，所述的压力传感器甲3安装在调压装置甲2的右端，压力传感器甲3安装在科里奥利质量流量计甲5的入口处，所述的温度传感器甲4安装在所述的科里奥利质量流量计甲5上，所述的科里奥利质量流量计甲5与所述的微型计算机6通过信号线连接；所述的球阀乙12的一端流入第一路钻井液检测管路中的钻井液，球阀乙12的另一端与所述的调压装置乙10连接，所述的压力传感器乙9安装在调压装置乙10的右端，压力传感器乙9安装在科里奥利质量流量计乙7的入口处，所述的温度传感器乙8安装在所述的科里奥利质量流量计乙7上，所述的科里奥利质量流量计乙7与所述的微型计算机6通过信号线连接，所述的科里奥利质量流量计乙7分别通过球阀丙13与钻井液储蓄池1相连通。
其中，所述的科里奥利质量流量计甲5中的钻井液的压强与科里奥利质量流量计乙7中的钻井液的压强不等，科里奥利质量流量计甲5中的钻井液的压强大于科里奥利质量流量计乙7中的钻井液的压强。所述的调压装置甲2提供的压强范围为1～30MPa，调压装置乙10提供的压强范围为0.101(1个标准大气压)～4MPa；且所述的调压装置甲2调压后的钻井液的压强大于所述的调压装置乙10调压后的钻井液的压强。所述的科里奥利质量流量计甲5和科里奥利质量流量计乙7的性能指标相同；所述的压力传感器甲3和压力传感器乙9的性能指标相同；所述的温度传感器甲4和温度传感器乙8的性能指标相同。
下面结合附图2介绍实施例2的工作过程：
工作时，钻井液经钻井液输送干线流入所述的双压钻井液密度和质量流量检测系统，形成两路串联的钻井液，在第一路钻井液检测管路中，钻井液由所述的调压装置甲2调节压强(调压范围为1～30Mpa)，调压后的钻井液流经所述的压力传感器甲3，由所述的压力传感器甲3检测经过调压装置甲2调压过的钻井液的压强，然后，钻井液流入所述的科里奥利质量流量计甲5，由所述的科里奥利质量流量计甲5检测第一路钻井液检测管路中钻井液的质量流量和密度，由温度传感器甲4检测钻井液的温度；在第二路钻井液检测管路中，钻井液由所述的调压装置乙10调节压强(调压范围为0.101(即1个标准大气压)～4Mpa)，钻井液流经所述的压力传感器乙9，由压力传感器乙9检测经过所述的调压装置乙10调压过的钻井液的压强，然后，钻井液流入所述的科里奥利质量流量计乙7，由所述的科里奥利质量流量计乙7检测第一路钻井液检测管路中钻井液的质量流量和密度，由温度传感器乙8检测钻井液的温度；最后将科里奥利质量流量计甲5检测的钻井液的质量流量和密度以及科里奥利质量流量计乙7检测的钻井液的质量流量和密度输入微型计算机6，由所述的微型计算机6对数据进行分析，具体数据分析过程为：所述的微型计算机6对科里奥利质量流量计甲5和科里奥利质量流量计乙7检测的数据进行存储，并实时地拟合出不同压强时，科里奥利质量流量计甲5检测的钻井液的质量流量与压强的函数关系和密度与压强的函数关系，科里奥利质量流量计乙7检测的钻井液的质量流量与压强的函数关系和密度与压强的函数关系；通过多次调节第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路中钻井液的压强，保持第一路钻井液检测管路中钻井液的压强大于第二路钻井液检测管路中的压强，由所述的微型计算机6对科里奥利质量流量计甲5和科里奥利质量流量计乙7检测的两路钻井液的密度和质量流量进行分析，可得出压强因素对钻井液密度和质量流量影响的规律。
本发明中所述的调压装置采用现行应用在液体输送管道的调压器或调压阀等调压装置均可。
本发明采用两条检测线路同时检测钻井液的密度和质量流量，能够实时检测并分析钻井液的压强变化对钻井液密度和质量流量检测值的影响。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
Claims (9)
1.一种双压钻井液密度和质量流量的检测系统，其特征是，包括第一路钻井液检测管路、第二路钻井液检测管路、钻井液储蓄池和数据处理器，所述第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路的钻井液流入端与钻井液输送干线相连通，钻井液流出端通过一球阀与钻井液储蓄池相连通；所述的第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路均包括调压装置、压力传感器、温度传感器和科里奥利质量流量计，所述调压装置的输入端管路中设置一球阀，输出端管路与科里奥利质量流量计相连通，所述压力传感器设置在调压装置的输出端管路中，所述温度传感器设置在科里奥利质量流量计上；所述数据处理器分别与第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路的科里奥利质量流量计相连。
2.根据权利要求1所述的一种双压钻井液密度和质量流量的检测系统，其特征是，所述第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路并联连接。
3.根据权利要求1所述的一种双压钻井液密度和质量流量的检测系统，其特征是，所述第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路串联连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种双压钻井液密度和质量流量的检测系统，其特征是，所述的压力传感器设置在科里奥利质量流量计的入口处。
5.根据权利要求1至3任一项所述的一种双压钻井液密度和质量流量的检测系统，其特征是，所述第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路中调压装置设定的压强不相同。
6.根据权利要求5所述的一种双压钻井液密度和质量流量的检测系统，其特征是，所述第一路钻井液检测管路中调压装置的压强为1～30Mpa，所述第二路钻井液检测管路中调压装置的压强为0.101～4MPa。
7.根据权利要求1至3任一项所述的一种双压钻井液密度和质量流量的检测系统，其特征是，所述的数据处理器为微型计算机、DSP和单片机中的其中一种。
8.一种双压钻井液密度和质量流量的检测方法，其特征是，利用权利要求1至7任一项所述的一种双压钻井液密度和质量流量检测系统对钻井液进行检测，所述检测方法包括以下过程：
调节第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路中的钻井液压强；
采集第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路中钻井液的压强、质量流量、密度和温度；
对采集的数据进行分析处理；
重复上述步骤，得出压强因素对钻井液密度和质量流量影响的规律。
9.根据权利要求8所述的一种双压钻井液密度和质量流量的检测方法，其特征是，所述对采集数据进行分析处理的过程具体为：数据处理器对采集的第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路中钻井液的压强、质量流量、密度和温度进行存储，并实时地拟合出不同压强时第一路钻井液检测管路和第二路钻井液检测管路中钻井液的质量流量与压强的函数关系以及密度与压强的函数关系。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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