CN109782006B - 一种浓度检测装置及钻井液综合性能智能检测分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种浓度检测装置及钻井液综合性能智能检测分析系统，涉及分析检测设备技术领域。浓度检测装置包括底座、检测杯、离子探头检测模组和用于驱动检测杯运动的检测杯移动模组，离子探头检检测模组和检测杯移动模组均安装于底座上；离子探头检检测模组包括安装支座和用于驱动安装支座水平和上下运动的离子探头驱动件，安装支座上安装有多个离子探头，底座上设置有与多个离子探头相配合的滑动轨道；检测杯移动模组包括检测支座和用于驱动检测支座在滑动轨道上运动的检测杯驱动件，检测杯安装于检测支座上。钻井液综合性能智能检测分析系统包括上述浓度检测装置，通过设计针对泥浆分析的特定分析设备，降低泥浆分析的人力消耗和时间消耗。

Description

一种浓度检测装置及钻井液综合性能智能检测分析系统

技术领域

本发明涉及分析检测设备技术领域，具体而言，涉及一种浓度检测装置及钻井液综合性能智能检测分析系统。

背景技术

钻井液是钻探过程中孔内使用的循环冲洗介质，是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。

一般而言实验室对泥浆的浓度分析是采用离子成分分析(滴定法)，操作流程和方法参照GB_T 16783.1-2014进行。繁琐的实验过程使泥浆浓度分析耗时很长，没有专用的实验设备使分析过程更加简便易行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浓度检测装置，旨在提出适合于泥浆浓度分析的专用设备，使检测过程更加方便易行。

本发明的另一目的在于提供一种钻井液综合性能智能检测分析系统，其适合于对泥浆进行全面分析，显著缩短分析时间。

本发明是这样实现的：

一种浓度检测装置，包括底座、检测杯、离子探头检测模组和用于驱动检测杯运动的检测杯移动模组，离子探头检检测模组和检测杯移动模组均安装于底座上；

离子探头检检测模组包括安装支座和用于驱动安装支座水平和上下运动的离子探头驱动件，安装支座上安装有多个离子探头，底座上设置有与多个离子探头相配合的滑动轨道；

检测杯移动模组包括检测支座和用于驱动检测支座在滑动轨道上运动的检测杯驱动件，检测杯安装于检测支座上。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，底座上还安装有用于对离子探头进行保护和校准的检测辅助组件，检测辅助组件包括多个保护液杯和多个标准液杯，多个保护液杯的个数和间距与离子探头的个数和间距相适应，多个标准液杯的个数和间距与离子探头的个数和间距相适应。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，底座上设置有间隔设置的多个分隔板，相邻的两个分隔板之间设置有一个液杯槽组，每个液杯槽组中包括一个保护液杯槽和至少一个标准液杯槽。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，相邻的两个分隔板之间设置有一个用于盖合标准液杯槽的盖板，每个盖板的一端与一个分隔板的顶部铰接，盖板上设置有与保护液杯槽的槽口相配合的通道孔。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，检测辅助组件还包括位于盖板两侧的两个连接杆和用于驱动端部的盖板打开和盖合的盖体驱动件，盖板的两侧均对应一个连接部，盖板的侧壁与连接部的一端固定连接，连接部的另一端与对应的连接杆铰接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，底座上还设置有清洗支座，清洗支座上设置有与离子探头相配合的多个清洗槽。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，底座上还安装有吹风机构，吹风机构的出风口位于清洗槽的侧壁上。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，底座上还安装有搅拌组件，搅拌组件安装于滑动轨道的一端，搅拌组件包括搅拌棒、搅拌电机和用于驱动搅拌电机上下运动的搅拌气缸，搅拌电机的输出端与搅拌棒的顶部相连，以驱动搅拌棒转动。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，检测杯的侧壁上设置有排液管路，排液管路上设置有调节阀。

一种钻井液综合性能智能检测分析系统，包括上述浓度检测装置。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的浓度检测装置，其通过离子探头驱动件使安装离子探头的支座上下和水平运动，进而带动离子探头上下和水平运动；检测杯驱动件能够使检测支座在滑动轨道运动，进而带动检测杯在滑动轨道上方沿轨道运动。当检测杯移动至一个离子探头下方时，可以驱动该离子探头伸入检测杯中对检测杯中的特定组分进行浓度检测；当检测杯移动至另一个离子探头下方时，同样可以驱动该离子探头伸入检测杯中对检测杯中的另一特定组分进行浓度检测。通过本发明提供的浓度检测装置能够更快速高效地对滤液进行浓度分析，节省浓度检测过程的耗时。

本发明还提供了一种钻井液综合性能智能检测分析系统，包括上述浓度检测装置，通过设计针对泥浆分析的特定分析设备，显著降低泥浆分析的人力消耗和时间消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的浓度检测装置的第一结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的浓度检测装置的第二结构示意图；

图3是本发明实施方式提供的浓度检测装置的第三结构示意图；

图4是图1中Ⅳ区的放大图；

图5是本发明实施方式提供的钻井液综合性能智能检测分析系统。

图标：100a-浓度检测装置；110-底座；120-离子探头检测模组；121-离子探头；122-安装支座；123-离子探头驱动件；130-检测杯；140-检测杯移动模组；141-检测支座；142-检测杯驱动件；150-检测辅助组件；151-保护液杯；152-标准液杯；153-分隔板；154-液杯槽组；155-保护液杯槽；156-标准液杯槽；157-盖板；158-通道孔；1591-连接杆；1592-连接部；1593-盖体驱动件；160-滑动轨道；170-清洗支座；171-清洗槽；190-搅拌组件；191-搅拌棒；192-搅拌电机；193-搅拌气缸；10-钻井液综合性能智能检测分析系统；100-粘度计测量机构；200-机箱；300-泥浆罐；100b-检测液配制机构；600-人机界面。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参照图1-图3，本发明实施例提供了一种浓度检测装置100a，包括底座110,将用于浓度检测分析的设备和辅助设备均安装于底座110上。具体包括：离子探头检测模组120、检测杯130、用于驱动检测杯130运动的检测杯移动模组140、用于对离子探头121进行保护和校准的检测辅助组件150等几个部分。

其中，离子探头检测模组120包括安装支座122和用于驱动安装支座122水平和上下运动的离子探头驱动件123，安装支座122上安装有多个离子探头121，底座110上设置有与多个离子探头121相配合的滑动轨道160。安装支座122可以通过夹持安装的方式与离子探头121的外壳进行固定，离子探头驱动件123用于使离子探头121进行上下和水平的位置调整，以实现校准、检测、清洗、保护等操作。滑动轨道160与并排设置的多个离子探头121平行设置，将离子探头121移动至轨道上方，使检测杯130在滑动轨道160中滑动至不同的离子探头121下方，进而采用不同的离子探头121针对检测杯130中的滤液进行不同特定物质浓度的测定，完成整个浓度检测过程。

具体地，离子探头121为现有的用于进行离子浓度检测的设备，可以为铜探头、氟探头等，其结构和工作原理不做过多赘述。在实际的应用过程中，可以将离子探头121与控制面板设置为通信连接的方式，可以将检测结果输入至控制面板上的内置芯片进行存储。离子探头驱动件123为丝杆和支座的形式，为现有的用于驱动特定物体进行升降和平移的装置。

其中，检测杯移动模组140包括检测支座141和用于驱动检测支座141在滑动轨道160上运动的检测杯驱动件142，检测杯130安装于检测支座141上。通过检测杯驱动件142驱动检测支座141在滑动轨道160上运动，进而带动检测杯130上轨道上方延滑动轨道160运动。

具体地，检测杯驱动件142同离子探头驱动件123结构相似，为现有的用于驱动物体平移的设备。在实际应用时，检测杯驱动件142和离子探头驱动件123均由控制面板进行控制，离子探头驱动件123的原始位置位于滑动轨道160上方，在检测过程中仅进行上下运动，可以在滑动轨道160上设置多个位置传感器，检测到检测支座141到达某个离子探头121下方时，控制检测杯驱动件142停止运动，然后驱动离子探头驱动件123向下运动对检测杯130中的特定物质进行浓度测定，将检测结果信号反馈给控制面板，然后驱动离子探头驱动件123向上运动复位。重复上述操作，可以使用多个离子探头121对检测杯130中的滤液进行浓度测定。

需要说明的是，上述控制面板可以为一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的控制器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器；处理器也可以是任何常规的处理器等。于本实施例中，优选地，该控制器可以是STM32系列的处理器，例如STM32F103C8T6、STM32F103VET6等型号。

其中，检测辅助组件150包括多个保护液杯151和多个标准液杯152，多个保护液杯151的个数和间距与离子探头121的个数和间距相适应，多个标准液杯152的个数和间距与离子探头121的个数和间距相适应。保护液杯151用于盛放保护液，防止离子探头121过干，影响探头使用寿命。标准液杯152用于盛放标准液，用于对离子探头121进行校准，以提升每个离子探头121的检测结果。实际应用时，不同的离子探头121对应不同物质浓度的检测，检测之前先采用标准液进行校准。在检测完成后，离子探头驱动件123用于驱动离子探头121伸入至保护液杯151中。此部分操作可以通过程序控制完成，也可以使人工驱动，但采用程序控制操作更加方便。

进一步地，底座110上设置有间隔设置的多个分隔板153，相邻的两个分隔板153之间设置有一个液杯槽组154，每个液杯槽组154中包括一个保护液杯槽155和至少一个标准液杯槽156。保护液杯槽155用于放置保护液杯151，标准液杯槽156用于放置标准液杯152，标准液杯槽156可以为两个，另外还可以再设置检测液杯槽，具体可以根据需要设计。

进一步地，相邻的两个分隔板153之间设置有一个用于盖合标准液杯槽156的盖板157，每个盖板157的一端与一个分隔板153的顶部铰接，盖板157上设置有与保护液杯槽155的槽口相配合的通道孔158。在校准完成后，可以将盖板157盖合上，以封盖标准液只露出保护液杯槽155的槽口，在测试完成后将离子探头121置于保护液中。

在本发明较佳的实施例中，检测辅助组件150还包括位于盖板157两侧的两个连接杆1591和用于驱动端部的盖板157打开和盖合的盖体驱动件1593，盖板157的两侧均对应一个连接部1592，盖板157的侧壁与连接部1592的一端固定连接，连接部1592的另一端与对应的连接杆1591铰接。

需要说明的是，在盖体驱动件1593推动一端的盖板157运动时，端部的盖板157带动连接杆1591运动，从而带动其他盖板157一起运动。因此，在驱动盖板157盖合时其他盖板157也随之盖合，在驱动盖板157打开时其他盖板157也随之打开。

进一步地，底座110上还设置有清洗支座170，清洗支座170上设置有与离子探头121相配合的多个清洗槽171。可以通过水泵将水打入清洗槽171中，利用离子探头驱动件123驱动离子探头121上下运动，在清洗槽171中多次清洗。清洗完成后，可以将清洗槽171中的液体排出。

进一步地，底座110上还安装有吹风机构(图未示)，吹风机构的出风口位于清洗槽171的侧壁上。吹风机构可以为吹风机等用于产生冷风的设备。

请结合图1和图4，底座110上还安装有搅拌组件190，搅拌组件190安装于滑动轨道160的一端，搅拌组件190包括搅拌棒191、搅拌电机192和用于驱动搅拌电机192上下运动的搅拌气缸193，搅拌电机192的输出端与搅拌棒191的顶部相连，以驱动搅拌棒191转动。利用搅拌气缸193的伸缩杆与搅拌电机192的外壳相连，可以驱动搅拌电机192进行位置调整，主要是上下移动将搅拌棒191伸入至检测杯130中进行搅拌，以提高滤液混合的均匀度。

进一步地，检测杯130的侧壁上设置有排液管路(图未示)，排液管路上设置有调节阀(图未示)。一般状态下，排液管路上的调节阀处于关闭状态，当检测完毕后可以打开调节阀进行排液，然后对检测杯130进行清洗。

本发明实施例还提供了一种钻井液综合性能智能检测分析系统10，包括上述浓度检测装置100a，还可以包括泥浆采集部件、粘度检测部件等设备，整体设备针对泥浆进行设计，能够缩短泥浆分析的时耗。

请参照图5，钻井液综合性能智能检测分析系统10包括粘度计测量机构100、泥浆罐300、机箱200、浓度检测装置100a、检测液配制机构100b以及人机界面600。

具体地，机箱200用于粘度计测量机构100、安装泥浆罐300、浓度检测装置100a、检测液配制机构100b以及人机界面600。粘度计测量机构100、泥浆罐300以及检测液配制机构100b连通，可以为粘度计测量机构100和检测液配制机构100b提供泥浆。

粘度计测量机构100可以为现有的用于检测粘度的装置，其型号可以为ATAGO型粘度计。检测液配制机构100b是将泥浆稀释后配制成特定的待测液，然后应用浓度检测装置100a进行浓度检测。人机界面600同时与粘度计测量机构100、泥浆罐300、检测液配制机构100b和浓度检测装置100a电连接。

在其他实施方式中，泥浆罐300、浓度检测装置100a、检测液配制机构100b以及人机界面600不限于附图中的具体结构，可以是现有技术。例如泥浆罐300可以为市售的各种类型大小的可以进出液的罐体或存储罐等。检测液配制机构100b包括可以手动配制的各种实验室常规设备。浓度检测装置100a例如可以为现有的用于离子浓度检测的设备，或者污泥浓度检测设备等。

在其他实施方式中，也可以不包括人机界面600。

综上所述，本发明提供了一种浓度检测装置，其通过离子探头驱动件使安装离子探头的支座上下和水平运动，进而带动离子探头上下和水平运动；检测杯驱动件能够使检测支座在滑动轨道运动，进而带动检测杯在滑动轨道上方沿轨道运动。当检测杯移动至一个离子探头下方时，可以驱动该离子探头伸入检测杯中对检测杯中的特定组分进行浓度检测；当检测杯移动至另一个离子探头下方时，同样可以驱动该离子探头伸入检测杯中对检测杯中的另一特定组分进行浓度检测。通过本发明提供的浓度检测装置能够更快速高效地对滤液进行浓度分析，节省浓度检测过程的耗时。

本发明还提供的一种钻井液综合性能智能检测分析系统，包括上述浓度检测装置，通过设计针对泥浆分析的特定分析设备，降低了泥浆分析的人力消耗和时间消耗。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种浓度检测装置，其特征在于，包括底座、检测杯、离子探头检测模组和用于驱动所述检测杯运动的检测杯移动模组，所述离子探头检检测模组和所述检测杯移动模组均安装于所述底座上；

所述离子探头检检测模组包括安装支座和用于驱动所述安装支座水平和上下运动的离子探头驱动件，所述安装支座上安装有多个离子探头，所述底座上设置有与多个所述离子探头相配合的滑动轨道；

所述检测杯移动模组包括检测支座和用于驱动所述检测支座在所述滑动轨道上运动的检测杯驱动件，所述检测杯安装于所述检测支座上；

所述底座上还安装有用于对离子探头进行保护和校准的检测辅助组件，所述检测辅助组件包括多个保护液杯和多个标准液杯，多个所述保护液杯的个数和间距与所述离子探头的个数和间距相适应，多个所述标准液杯的个数和间距与所述离子探头的个数和间距相适应；

所述底座上设置有间隔设置的多个分隔板，相邻的两个所述分隔板之间设置有一个液杯槽组，每个所述液杯槽组中包括一个保护液杯槽和至少一个标准液杯槽。

2.根据权利要求1所述的浓度检测装置，其特征在于，相邻的两个所述分隔板之间设置有一个用于盖合所述标准液杯槽的盖板，每个所述盖板的一端与一个所述分隔板的顶部铰接，所述盖板上设置有与所述保护液杯槽的槽口相配合的通道孔。

3.根据权利要求2所述的浓度检测装置，其特征在于，所述检测辅助组件还包括位于所述盖板两侧的两个连接杆和用于驱动端部的所述盖板打开和盖合的盖体驱动件，所述盖板的两侧均对应一个连接部，所述盖板的侧壁与所述连接部的一端固定连接，所述连接部的另一端与对应的所述连接杆铰接。

4.根据权利要求1所述的浓度检测装置，其特征在于，所述底座上还设置有清洗支座，所述清洗支座上设置有与所述离子探头相配合的多个清洗槽。

5.根据权利要求4所述的浓度检测装置，其特征在于，所述底座上还安装有吹风机构，所述吹风机构的出风口位于所述清洗槽的侧壁上。

6.根据权利要求1所述的浓度检测装置，其特征在于，所述底座上还安装有搅拌组件，所述搅拌组件安装于所述滑动轨道的一端，所述搅拌组件包括搅拌棒、搅拌电机和用于驱动所述搅拌电机上下运动的搅拌气缸，所述搅拌电机的输出端与所述搅拌棒的顶部相连，以驱动所述搅拌棒转动。

7.根据权利要求1所述的浓度检测装置，其特征在于，所述检测杯的侧壁上设置有排液管路，所述排液管路上设置有调节阀。

8.一种钻井液综合性能智能检测分析系统，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的浓度检测装置。