CN110095378A - 一种钻井液密度的测定装置及其测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钻井液密度的测定装置及测定方法，该测定装置包括：悬重块，其密度大于预设阈值；连接线，第一端与所述悬重块相连；称重模块，与所述连接线的第二端相连，用于分别测量所述悬重块在空气中及在钻井液中的悬重；处理模块，与所述称重模块相连，用于根据所述称重模块提供的数据测定钻井液密度。该测定方法包括：分别测量悬重块在空气中及在钻井液中的悬重，获取悬重差；根据所述悬重差结合所述悬重块的体积计算钻井液的密度。本发明提高了现场钻井液密度测试效率，能够满足现场对钻井液密度快速、实时测试的需求，且有助于确定入井钻井液性能，同时降低井控风险。

Description

一种钻井液密度的测定装置及其测定方法

技术领域

本发明涉及油田钻井液技术领域，尤其涉及一种钻井液密度的测定装置及其测定方法。

背景技术

现场钻井液密度相关测试主要是通过采用密度称法测量，普遍采用的程序为人工从循环罐取浆，倒入密度称，需要手动拨动游标并通过人为读数得出实测钻井液密度。该常规密度测试方法不仅费时、费力，而且在风雨天以及风沙大、光线暗的情况下易造成人为操作误差增大的问题，无法快速、准确得出循环罐中钻井液的实时密度值。另外，在冬季气温低、易结冰的室外条件下，也存在清洗和使用不方便的问题。

钻井液密度实时测量方法可分为密度传感器法、振动管式密度计法，其中最广泛采用的是压差式密度测量法。虽然该方法简单易行，适用范围广，但也存在着测试误差大，易受干扰等缺点；而振动管式密度计稳定性高、使用时间长等优点。鉴于钻井液具有一定的粘度，因此采用该方法测量结束后管内不便清洗，因此也存在测试时间间隔较长、测试慢、费时的不足。基于此，有必要开发一种更加直观、快捷测试钻井液密度的方法。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种钻井液密度的测定装置，包括：

悬重块，其密度大于预设阈值；

连接线，第一端与所述悬重块相连；

称重模块，与所述连接线的第二端相连，用于分别测量所述悬重块在空气中及在钻井液中的悬重；

处理模块，与所述称重模块相连，用于根据所述称重模块提供的数据测定钻井液密度。

可选地，还包括称重套筒，套设在所述悬重块的外面。

可选地，所述称重套筒的内壁与所述悬重块的外壁之间的距离为3至8cm。

可选地，所述预设阈值为7.8g/cm³。

可选地，所述连接线聚酰胺、聚酯纤维、聚丙烯纤维等材料中的一种或几种。

可选地，所述悬重块为球体。

可选地，所述处理模块包括：

压敏传感器，用于将所述称重块在空气及钻井液中悬重差转换为频率信号差异；

单片机，与所述压敏传感器相连，用于对所述频率信号差异进行处理；

模数转换器，与所述单片机相连，用于将处理后频率信号差异转换为与钻井液密度相对应的电流信号；

微处理器，与所述模数转换器相连，用于根据所述电流信号及预置程序计算对应的钻井液密度；

显示屏，与所述微处理器相连，用于显示所述钻井液密度。

可选地，还包括锁存器，与所述显示屏及所述微处理器相连，用于存储本次钻井液密度值。

根据本发明的另一个方面，提供一种钻井液密度的测定方法，包括：

分别测量悬重块在空气中及在钻井液中的悬重，获取悬重差；

根据所述悬重差结合所述悬重块的体积计算钻井液的密度。

可选地，所述根据所述悬重差结合所述悬重块的体积计算钻井液的密度包括：

按照公式ρ＝(W₁-W₂)/V₀计算所述钻井液的密度；其中，ρ为钻井液的密度，W₁为悬重块在空气中的悬重W₂为悬重块在钻井液中的悬重，V₀为所述悬重块的体积。

本发明提供了一种钻井液密度的测定装置及测定方法，能快速、准确、实时检测地面循环系统中钻井液密度；解决现场人工测试存在人为操作误差的问题，可直接将悬重块置于钻井液中而无需专门取浆测试，提高了现场钻井液密度测试效率，能够满足现场对钻井液密度快速、实时测试的需求，且有助于确定入井钻井液性能，同时降低井控风险。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本发明实施例的钻井液密度的测定装置的结构示意图。

图2为本发明实施例的处理模块的结构示意图。

图3为本发明实施例的钻井液密度的测定方法的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种钻井液密度的测定装置，包括悬重块11、称重模块12、以及连接所述悬重块11和称重模块12的连接线13、与称重模块12相连的处理模块14。

其中，悬重块11的密度大于预设阈值；本实施例中，预设阈值为7.8g/cm³。在具体实施时，悬重块11可以是由金属材质制成。一般地，本发明对悬重块的的形状并没有限制；悬重块可以为球体，也可以为正方体或长方体，甚至是异形体。悬重块11的表面可以带有用于与称重模块12相连的连接点，悬重块11的体积是经过精准测量的。

连接线13的第一端与悬重块11相连，第二端与称重模块12相连。连接线13无弹性，可以是聚酰胺、聚酯纤维、聚丙烯纤维等材料中的一种或几种，例如是尼龙绳、涤纶绳、丙纶绳等。此外，连接线13还应质轻，线重不大于5g；耐酸碱腐蚀；强度高，连接线13的承重不小于5kg，同时应具有一定的耐温能力(不低于100℃)，不会因为悬重块在循环钻井液中扰动而发生断裂。

称重模块12用于分别测量所述悬重块在空气中及在钻井液中的悬重；一般地，其测量精度需达到±0.01g。

处理模块14与所述称重模块12相连，用于根据所述称重模块提供的数据测定钻井液密度；如图2所示，处理模块14包括：

压敏传感器21，用于将所述称重块在空气及钻井液中悬重差转换为频率信号差异；

单片机22，与所述压敏传感器21相连，用于对所述频率信号差异进行处理；

模数转换器23，与所述单片机22相连，用于将处理后频率信号差异转换为与钻井液密度相对应的电流信号；

微处理器24，与所述模数转换器23相连，用于根据所述电流信号及预置程序计算对应的钻井液密度；

显示屏25，与所述微处理器24相连，用于显示所述钻井液密度。

在具体实施时，还可以包括锁存器，与所述显示屏及所述微处理器相连，更具体地是在钻井液密度值信号输出端与显示屏间；该锁存器用于存储本次钻井液密度值。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，还包括称重套筒15，套设在所述悬重块11的外面。称重套筒15用于避免钻井液在地面循环罐流动过程中的扰动对密度测试产生误差。在具体实施时，称重套筒15可以与称重模块12的壳体的下表面通过卡扣等结构相连接。

为避免因悬重块与称重套筒间隙过小产生的摩阻对密度测试产生不利影响，称重套筒的内壁与所述悬重块的外壁之间的距离为3至8cm，例如是4cm。

如图3所示，本发明还提供一种钻井液密度的测定方法，包括步骤：

S1、开始；

在具体实施时，可以采用本发明实施例提供的钻井液密度的测定装置；此时，可以先称重并核准悬重块质量，检查悬重块外观，是否因腐蚀等造成质量变化；

S2、分别测量悬重块在空气中及在钻井液中的悬重，获取悬重差；

在进行悬重测量时，保证与悬重块相连的连接线保证垂直，且悬重块静止而且与称重套筒无接触之后，对悬重块在空气中的悬重进行测量，其悬重记为W₁；然后，将悬重块及套设在悬重块外部的称重套筒浸入到地面循环罐的钻井液中，同样保证悬重块静止而且与称重套筒无接触，对悬重块在钻井液中的悬重进行测量，其悬重记为W₂；

S3、根据所述悬重差结合所述悬重块的体积计算钻井液的密度；

按照公式ρ＝(W₁-W₂)/V₀计算所述钻井液的密度；其中，ρ为钻井液的密度，W₁为悬重块在空气中的悬重W₂为悬重块在钻井液中的悬重，V₀为所述悬重块的体积。

S4、结束。

本发明提供的钻井液密度的测定装置及其测定方法，通过将具有一定体积和质量的悬重块置于钻井液循环罐中，通过悬重块在空气中以及在钻井液中的悬重变化，计算得出现场钻井液密度；提高了现场钻井液密度测试效率，解决现场人工测试存在人为操作误差大、费时、费力等问题；能实时监控钻井液出口及入口浆密度变化，通过现场钻井液性能监控、固井返浆检测，可有力保证井下安全、降低井控风险以及减小泥浆工工作强度等。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种钻井液密度的测定装置，其特征在于，包括：

悬重块，其密度大于预设阈值；

连接线，第一端与所述悬重块相连；

称重模块，与所述连接线的第二端相连，用于分别测量所述悬重块在空气中及在钻井液中的悬重；

处理模块，与所述称重模块相连，用于根据所述称重模块提供的数据测定钻井液密度。

2.根据权利要求1所述的钻井液密度的测定装置，其特征在于，还包括称重套筒，套设在所述悬重块的外面。

3.根据权利要求2所述的钻井液密度的测定装置，其特征在于，所述称重套筒的内壁与所述悬重块的外壁之间的距离为3至8cm。

4.根据权利要求1所述的钻井液密度的测定装置，其特征在于，所述预设阈值为7.8g/cm³。

5.根据权利要求1所述的钻井液密度的测定装置，其特征在于，所述连接线聚酰胺、聚酯纤维、聚丙烯纤维等材料中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的钻井液密度的测定装置，其特征在于，所述悬重块为球体。

7.根据权利要求1所述的钻井液密度的测定装置，其特征在于，所述处理模块包括：

压敏传感器，用于将所述称重块在空气及钻井液中悬重差转换为频率信号差异；

单片机，与所述压敏传感器相连，用于对所述频率信号差异进行处理；

模数转换器，与所述单片机相连，用于将处理后频率信号差异转换为与钻井液密度相对应的电流信号；

微处理器，与所述模数转换器相连，用于根据所述电流信号及预置程序计算对应的钻井液密度；

显示屏，与所述微处理器相连，用于显示所述钻井液密度。

8.根据权利要求7所述的钻井液密度的测定装置，其特征在于，还包括锁存器，与所述显示屏及所述微处理器相连，用于存储本次钻井液密度值。

9.一种钻井液密度的测定方法，其特征在于，包括：

分别测量悬重块在空气中及在钻井液中的悬重，获取悬重差；

根据所述悬重差结合所述悬重块的体积计算钻井液的密度。

10.根据权利要求9所述的钻井液密度的测定方法，其特征在于，所述根据所述悬重差结合所述悬重块的体积计算钻井液的密度包括：

按照公式ρ＝(W₁-W₂)/V₀计算所述钻井液的密度；其中，ρ为钻井液的密度，W₁为悬重块在空气中的悬重W₂为悬重块在钻井液中的悬重，V₀为所述悬重块的体积。