CN110031366A - 一种钻井液流变性能测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钻井液流变性能测量装置及方法，包括钻井液罐、暂存罐、粘度测试罐、真空泵、旋转电机、六速旋转粘度计和数据传输装置；所述暂存罐与钻井液罐通过管道相连通，所述暂存罐与粘度测试罐相连通，所述真空泵的进气口与暂存罐的顶部相连通；所述的旋转电机和六速旋转粘度计设置在粘度测试罐中；所述的暂存罐位于粘度测试罐上方，暂存罐的底面高于粘度测试罐的顶面；所述的粘度测试罐底部设置有外排口；所述的数据传输装置与粘度测试罐上的数据输出接口无线连接。本发明实现了自动测量、无需人工值守、无线传输入库、数据真实可靠、消除了人为误差，且测量效率高，几乎实时获取的实验数据和实验结果对现场的钻井生产有很强的指导性。
Description
技术领域
本发明涉及测控技术领域，尤其涉及一种钻井液流变性能测量装置及方法。
背景技术
流变性是钻井液性能的重要指标，表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力都要依此产生，为确保钻井施工的正常进行，监测此项数据尤为重要。
目前，钻井液现场自动测试几乎为零，大多采用人工手动测量，不仅测试耗费人力，且测试工作量大，效率低。
发明内容
为了克服现有钻井液现场自动测试几乎为零，大多采用人工手动测量，不仅测试耗费人力，且测试工作量大，效率低的问题，本发明提供一种钻井液流变性能测量装置及方法，本发明真实模拟人工测量的装置，该装置自动测量、无需人工值守、无线传输入库、数据真实可靠，且测量效率高，几乎实时获取的实验数据和实验结果对现场的钻井生产有很强的指导性。
本发明采用的技术方案为：
一种钻井液流变性能测量装置，包括钻井液罐、暂存罐、粘度测试罐、真空泵、旋转电机、六速旋转粘度计和数据传输装置；所述暂存罐与钻井液罐通过管道相连通，所述暂存罐与粘度测试罐相连通，所述真空泵的进气口与暂存罐的顶部相连通；所述的旋转电机和六速旋转粘度计设置在粘度测试罐中；所述的暂存罐位于粘度测试罐上方，暂存罐的底面高于粘度测试罐的顶面；所述的粘度测试罐底部设置有外排口；所述的数据传输装置与粘度测试罐上的数据输出接口无线连接。
所述的数据传输装置通过通信网络与存储粘度测试罐输出数据的数据库相连。
所述旋转电机上设置扭力传感器，所述的扭力传感器上设置有数据输出接口，该数据输出接口与数据传输装置无线连接。
所述的六速旋转粘度计上设置有数据输出接口，该数据输出接口与数据传输装置无线连接。
所述暂存罐与粘度测试罐之间的连通管线上设置有液位开关。
所述的粘度测试罐下部外侧设置有清洗器。
所述的暂存罐上设置有液位传感器，所述的液位传感器为贴片式、浮球式、投入式或超声波式液位传感器。
所述的暂存罐采用不锈钢材质。
所述的外排口上设有电磁阀。
一种钻井液流变性能测量方法，具体的实施步骤如下：
步骤一，预备待测钻井液：通过真空泵对暂存罐抽负压，钻井液由管道进入暂存罐中，当暂存罐液位达到设定液位时，停止进液；
步骤二，进料：通过自流钻井液进入粘度测试罐内，粘度测试罐安装有液位开关，液位到达预定高度后，停止进液；
步骤三，测试：启动旋转电机，记录扭力传感器的数值，并启动六速旋转粘度计进行六速测量；
步骤四，废料外排：测试完成后通过调节外排口的电磁阀将测试钻井液排出。
本发明的有益效果为：
本发明通过真空泵对暂存罐抽负压，钻井液由管道进入暂存罐，当暂存罐液位达到设定液位时，停止进液，钻井液依靠重力流进粘度测试罐，粘度测试罐设有液位检测装置，液位到达预定高度后，停止进液，用六速旋转粘度计进行六速测量，记录扭力传感器的数值，输出流变参数，测试完自动废液外排及清洗，输出的数据通过通信网络实时传送至存储粘度测试罐输出数据的数据库相连进行存储分析，并可随时查看实时数据及历史记录，该装置自动测量、无需人工值守、无线传输入库、数据真实可靠、消除了人为误差，且测量效率高，实时获取的实验数据和实验结果对现场的钻井生产有很强的指导性。
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的钻井液流变性能测量装置的结构示意图。
图中，附图标记为：1、钻井液罐；2、暂存罐；3、粘度测试罐；4、真空泵；5、旋转电机；501、扭力传感器；6、六速旋转粘度计；7、液位开关；8、清洗器；9、外排口。
具体实施方式
实施例1：
为了克服现有钻井液现场自动测试几乎为零，大多采用人工手动测量，不仅测试耗费人力，且测试工作量大，效率低的问题，本发明提供如图1所示的一种钻井液流变性能测量装置及方法，本发明真实模拟人工测量的装置，该装置自动测量、无需人工值守、无线传输入库、数据真实可靠，且测量效率高，几乎实时获取的实验数据和实验结果对现场的钻井生产有很强的指导性。
一种钻井液流变性能测量装置，包括钻井液罐1、暂存罐2、粘度测试罐3、真空泵4、旋转电机5、六速旋转粘度计6和数据传输装置；所述暂存罐2与钻井液罐1通过管道相连通，所述暂存罐2与粘度测试罐3相连通，所述真空泵4的进气口与暂存罐2的顶部相连通；所述的旋转电机5和六速旋转粘度计6设置在粘度测试罐3中；所述的暂存罐2位于粘度测试罐3上方，暂存罐2的底面高于粘度测试罐3的顶面；所述的粘度测试罐3底部设置有外排口9；所述的数据传输装置与粘度测试罐3上的数据输出接口无线连接。
本发明中，暂存罐2连接用于储存钻井液的钻井液罐1罐体，通过真空泵4对暂存罐2抽负压，钻井液由管道进入暂存罐2，当暂存罐2液位达到设定液位时，停止进液，钻井液依靠重力流进下方的粘度测试罐3，在粘度测试罐3中液位到达预定高度后，停止进液。此时，用六速旋转粘度计6进行六速测量，并进行数据记录，输出流变参数。测试完自动废液外排及清洗，数值通过现场卫星网络或者4G网实时传送至钻井液大数据库进行存储分析，并可随时查看实时数据及历史记录，真实模拟人工测量的装置，该装置自动测量、无需人工值守、无线传输入库、数据真实可靠、消除了人为误差，且测量效率高，几乎实时获取的实验数据和实验结果对现场的钻井生产有很强的指导性。
实施例2：
基于实施例1的基础上，本实施例中，所述的数据传输装置通过通信网络与存储粘度测试罐3输出数据的数据库相连。
所述旋转电机5上设置扭力传感器501，所述的扭力传感器501上设置有数据输出接口，该数据输出接口与数据传输装置无线连接。
所述的六速旋转粘度计6上设置有数据输出接口，该数据输出接口与数据传输装置无线连接。
所述暂存罐2与粘度测试罐3之间的连通管线上设置有液位开关7。
所述的粘度测试罐3下部外侧设置有清洗器8。
所述的暂存罐2上设置有液位传感器，所述的液位传感器为贴片式、浮球式、投入式或超声波式液位传感器。
所述的暂存罐2采用不锈钢材质。
所述的外排口9上设有电磁阀。
一种钻井液流变性能测量方法，具体的实施步骤如下：
步骤一，预备待测钻井液：通过真空泵4对暂存罐2抽负压，钻井液由管道进入暂存罐2中，当暂存罐2液位达到设定液位时，停止进液；
步骤二，进料：通过自流钻井液进入粘度测试罐3内，粘度测试罐3安装有液位开关7，液位到达预定高度后，停止进液；
步骤三，测试：启动旋转电机5，记录扭力传感器501的数值，并启动六速旋转粘度计6进行六速测量；
步骤四，废料外排：测试完成后通过调节外排口9的电磁阀将测试钻井液排出。在排出废料后利用清洗器8的高压水对设备进行冲洗，并将冲洗水外排。
本发明中暂存罐2与钻井液罐1通过管道相连通，暂存罐2与粘度测试罐3相连通，真空泵4的进气口与暂存罐2的顶部相连通；旋转电机5和六速旋转粘度计6设置于粘度测试罐3中，旋转电机5上设置扭力传感器501，粘度测试罐3底部设置有外排口9，扭力传感器501和六速旋转粘度计6上设置有数据输出接口。暂存罐2与粘度测试罐3之间通过液位开关7连通。暂存罐2设置于粘度测试罐3的上方，暂存罐2的底面高于粘度测试罐3的顶面。暂存罐2上设置液位传感器，液位传感器为贴片式、浮球式、投入式或超声波式液位传感器。本发明中，暂存罐2连接用于储存钻井液的钻井液罐1罐体，通过真空泵4对暂存罐2抽负压，钻井液由管道进入暂存罐2，当暂存罐2液位达到设定液位时，停止进液，钻井液依靠重力流进下方的粘度测试罐3，粘度测试罐3与暂存罐2之间设有液位开关7，在粘度测试罐3中液位到达预定高度后，停止进液。此时，用步进电机或伺服电机进行六速测量，记录扭力传感器501的数值，输出流变参数。液位开关7打开与闭合通过控制通过控制系统进行控制。本发明中涉及到的液位控制部件均通过控制系统进行连接控制。本发明中的控制系统为现有系统，本发明中将不再进行进一步的说明。
本发明的具体的实施步骤如下：
（1）预备待测钻井液：通过真空泵4对暂存罐2抽负压，钻井液由管道进入暂存罐2中，暂存罐2采用不锈钢材质，外表面安装贴片式液位传感器，当暂存罐2液位达到设定液位时，停止进液；
（2）进料：通过自流钻井液进入粘度测试罐3内，粘度测试罐3安装有液位开关7，液位到达预定高度后，停止进液；
（3）测试：启动旋转电机5，记录扭力传感器501的数值，并启动六速旋转粘度计6或步进电机、伺服电机进行六速测量；
（4）废料外排：测试完成后通过调节外排口9的电磁阀或其他阀门将测试钻井液排出。
其中（3）中钻井液的六速旋转粘度，依据六速旋转数据自动计算出钻井液表观粘度、塑性粘度、动切力、动塑比等参数对钻井液性能进行评价。
在上述实施例中，清洗器8设置于粘度测试罐3上，在排出废料后利用高压水对设备进行冲洗，并将冲洗水外排。
本发明中数据传输装置，数据传输装置与数据输出接口相连，数据传输装置通过通信网络与钻井液大数据库相连，钻井液大数据库为现有的数据库，从而可随时查看大数据库中存储的实时数据和历史记录。
将待测试某口井钻井液分别在时间A、时间B和时间C用现场钻井液六速性能测试和远程传输仪器进行测试，并分别取得数据，并标号为数据A、数据B和数据C。
实验结果与分析：
| 编号 | 时间A | 时间B | 时间C |
| φ600 | 60 | 62 | 64 |
| φ300 | 40 | 40 | 39 |
| φ200 | 29 | 31 | 32 |
| φ100 | 19 | 20 | 21 |
| φ6 | 6 | 6 | 6 |
| φ3 | 4 | 4 | 4 |
| AV | 30 | 31 | 32 |
| PV | 20 | 22 | 25 |
| YP | 10 | 9 | 7 |
| YP/PV | 0.50 | 0.41 | 0.28 |
对比某口井不同时段钻井液六速旋转粘度性能，时间A到时间C动切力在逐渐变小，塑性粘度逐渐变大，说明该井在时间A，钻井液性能最好，时间C需要开固控设备去除有害固相，同时需加处理剂提高钻井液动切力。
以上仅为本发明的优选实施例而已，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。本发明中未详细描述的装置结构及方法均为现有技术，本发明中将不再进行一一描述。
Claims (10)
1.一种钻井液流变性能测量装置，其特征在于：包括钻井液罐（1）、暂存罐（2）、粘度测试罐（3）、真空泵（4）、旋转电机（5）、六速旋转粘度计（6）和数据传输装置；所述暂存罐（2）与钻井液罐（1）通过管道相连通，所述暂存罐（2）与粘度测试罐（3）相连通，所述真空泵（4）的进气口与暂存罐（2）的顶部相连通；所述的旋转电机（5）和六速旋转粘度计（6）设置在粘度测试罐（3）中；所述的暂存罐（2）位于粘度测试罐（3）上方，暂存罐（2）的底面高于粘度测试罐（3）的顶面；所述的粘度测试罐（3）底部设置有外排口（9）；所述的数据传输装置与粘度测试罐（3）上的数据输出接口无线连接。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液流变性能测量装置，其特征在于：所述的数据传输装置通过通信网络与存储粘度测试罐（3）输出数据的数据库相连。
3.根据权利要求1所述的一种钻井液流变性能测量装置，其特征在于：所述旋转电机（5）上设置扭力传感器（501），所述的扭力传感器（501）上设置有数据输出接口，该数据输出接口与数据传输装置无线连接。
4.根据权利要求1所述的一种钻井液流变性能测量装置，其特征在于：所述的六速旋转粘度计（6）上设置有数据输出接口，该数据输出接口与数据传输装置无线连接。
5.根据权利要求1所述的一种钻井液流变性能测量装置，其特征在于：所述暂存罐（2）与粘度测试罐（3）之间的连通管线上设置有液位开关（7）。
6.根据权利要求1所述的一种钻井液流变性能测量装置，其特征在于：所述的粘度测试罐（3）下部外侧设置有清洗器（8）。
7.根据权利要求1所述的一种钻井液流变性能测量装置，其特征在于：所述的暂存罐（2）上设置有液位传感器，所述的液位传感器为贴片式、浮球式、投入式或超声波式液位传感器。
8.根据权利要求1所述的一种钻井液流变性能测量装置，其特征在于：所述的暂存罐（2）采用不锈钢材质。
9.根据权利要求1所述的一种钻井液流变性能测量装置，其特征在于：所述的外排口（9）上设有电磁阀。
10.根据权利要求1-9所述的任意一种钻井液流变性能测量方法，其特征在于：具体的实施步骤如下：
步骤一，预备待测钻井液：通过真空泵（4）对暂存罐（2）抽负压，钻井液由管道进入暂存罐（2）中，当暂存罐（2）液位达到设定液位时，停止进液；
步骤二，进料：通过自流钻井液进入粘度测试罐（3）内，粘度测试罐（3）安装有液位开关（7），液位到达预定高度后，停止进液；
步骤三，测试：启动旋转电机（5），记录扭力传感器（501）的数值，并启动六速旋转粘度计（6）进行六速测量；
步骤四，废料外排：测试完成后通过调节外排口（9）的电磁阀将测试钻井液排出。
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