CN110907312A - 一种新型钻井液流变性在线测量装置 - Google Patents
一种新型钻井液流变性在线测量装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110907312A CN110907312A CN201911364652.2A CN201911364652A CN110907312A CN 110907312 A CN110907312 A CN 110907312A CN 201911364652 A CN201911364652 A CN 201911364652A CN 110907312 A CN110907312 A CN 110907312A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- drilling fluid
- annular
- section
- same
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 claims description 9
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N11/02—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
- G01N11/04—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture
- G01N11/08—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture by measuring pressure required to produce a known flow
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N2011/0026—Investigating specific flow properties of non-Newtonian fluids
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
本发明公开一种新型钻井液流变性在线测量装置，涉及钻井液流变性测量领域，包括钻井液储罐；所述钻井液储罐的取样口通过钻井液管道依次串行连接有取样泵、固相控制单元、钻井液中间容器、测试单元和流量计，所述流量计与所述钻井液储罐的排出口连通；所述测试单元包括多级环形断面流道，多级所述环形断面流道上分别安装有多套差压传感器，所述差压传感器通过数据信号线连接有数据分析计算机。本发明提供的新型钻井液流变性在线测量装置，测量精度高、测量结果稳定波动小，全部操作实现计算机控制，可实现钻井液的流变性连续动态监测。
Description
技术领域
本发明涉及钻井液流变性测量领域，特别是涉及一种新型钻井液流变性在线测量装置。
背景技术
钻井液性能对于确保钻井的安全和快速钻进具有十分重要的作用。在超深井、深水钻井领域，外部环境对钻井液的流变性影响巨大，由于没有有效的监测手段，因此在实际钻井过程中对钻井液流变性的在线评价技术方面还处于空白，钻井液的流变性主要包括流体的粘度、静切力、动切力和剪切稀释特性等，这些性质直接关系到钻井液携岩性能、井眼清洁状态和钻井液中固相悬浮状态以及井壁的稳定性状态等，尤其影响钻井水力参数的优化设计，对安全高效钻井具有重要的意义。
钻井液流变性是表征井底环空钻井液流变性、携液特性、循环压耗的重要指标，目前对于钻井液流变性的在线测量方法主要包括管流法、旋转法、振动法等。受钻井物性及现场作业环境的影响，旋转法和管流法是目前钻井液流变性在线测量的常用方法，但目前此类方法都还无法做到对钻井液流变性进行在线监测。
由于现有的钻井液流变性测量仪器操作复杂，对测试人员技术水平要求较高，在现场使用中存在一定困难，因此较难推广，这就造成无法随时监测钻井液流变性的情况，不利于安全高效钻井。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型钻井液流变性在线测量装置，以解决上述现有技术存在的问题，测量精度高、测量结果稳定波动小，全部操作实现计算机控制，可实现钻井液的流变性连续动态监测。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种新型钻井液流变性在线测量装置，包括钻井液储罐；所述钻井液储罐的取样口通过钻井液管道依次串行连接有取样泵、固相控制单元、钻井液中间容器、测试单元和流量计，所述流量计与所述钻井液储罐的排出口连通；所述测试单元包括多级环形断面流道，多级所述环形断面流道上分别安装有多套差压传感器，所述差压传感器通过数据信号线连接有数据分析计算机。
可选的，还包括流动控制系统和密度测量系统；所述流动控制系统通过变频调控电机转速控制所述取样泵速变化；所述密度测量系统通过科氏密度计对所述环形端面流到内的密度进行测量。
可选的，每级所述环形断面流道均包括一个竖直设置的环空流道，多级所述环形断面流道的所述环空流道直径依次成倍数增长；所述环空流道两端均连接有倒锥形接头，所述倒锥形接头为任意纵截面面积相同的同心倒锥形环空流道接头，所述倒锥形接头各截面间流速相同，同一截面内各点的速度相等。
可选的，每级所述环形断面流道均包括两个竖直设置的环空流道，位于同一级的两个所述环空流道尺寸相同；多级所述环形断面流道的所述环空流道直径依次成倍数增长；所述环空流道两端均连接有倒锥形接头，所述倒锥形接头为任意纵截面面积相同的同心倒锥形环空流道接头，所述倒锥形接头各截面间流速相同，同一截面内各点的速度相等。
可选的，所述差压传感器两端的测压点均通过导压管线与所述环空流道的侧壁连通。
可选的，所述环空流道的环空间隙相同，相邻两级所述环形断面流道内的环空流道的半径相差整数倍。
可选的，位于同一级所述环形断面流道上的相邻两个所述差压传感器两端的测压点之间间距相等。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明测量精度高、测量结果稳定波动小，全部操作实现计算机控制，可实现钻井液的流变性连续动态监测。固相控制单元能够将钻井液中的微小颗粒筛除，确保流动测量段的不发生固相颗粒沉积，保证测量结果准确。
通过采用改变环空流道直径的方法改变环空间隙总面积，从而能够在流量不变的条件下改变环空内钻井液的速度梯度，在串联多个环空流道后，可实现同时测量多个速度梯度下的流动压差，有利于流变性的连续测量。环空流道间隙较大，不会引起毛细管流变测量带来的管路阻塞风险，极大地降低了因处理阻塞造成的时间损失。解决了毛细管狭缝流变测量中遇到的水平方向流速分布不均匀现象，提高了环空间隙内钻井液的顶替效率，有力的确保了间隙内流场的稳定性，提高了测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明新型钻井液流变性在线测量装置结构示意图；
图2为本发明新型钻井液流变性在线测量装置实施例2结构示意图；
其中，1为钻井液储罐、2为取样泵、3为固相控制单元、4为钻井液中间容器、5为流量计、6为差压传感器、7为数据分析计算机、8为环空流道、9为倒锥形接头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种新型钻井液流变性在线测量装置，以解决上述现有技术存在的问题，测量精度高、测量结果稳定波动小，全部操作实现计算机控制，可实现钻井液的流变性连续动态监测。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本发明提供一种新型钻井液流变性在线测量装置，如图1所示，包括钻井液储罐1；钻井液储罐1的取样口通过钻井液管道依次串行连接有取样泵2、固相控制单元3、钻井液中间容器4、测试单元和流量计5，流量计5与钻井液储罐1的排出口连通；测试单元包括多级环形断面流道，多级环形断面流道上分别安装有多套差压传感器6，差压传感器6通过数据信号线连接有数据分析计算机7。
具体的，还包括流动控制系统和密度测量系统；流动控制系统通过变频调控电机转速控制所述取样泵2的泵速变化，取样泵2采用离心泵；密度测量系统通过科氏密度计对环形端面流到内的密度进行测量。每级环形断面流道均包括一个或两个或多个竖直设置的环空流道8，位于同一级的两个环空流道8尺寸相同；相邻两级环形断面流道的环空流道8直径依次成倍数增长；环空流道8两端均连接有倒锥形接头9，倒锥形接头9为任意纵截面面积相同的同心倒锥形环空流道接头，倒锥形接头9各截面间流速相同，同一截面内各点的速度相等。差压传感器6两端的测压点均通过导压管线与环空流道8的侧壁连通。环空流道8的环空间隙相同，相邻两级环形断面流道内的环空流道8的半径相差整数倍。高精度的差压传感器6的数据与科氏质量流量计上的流体密度、流体质量流量、流体体积流量等数据回传至数据实时采集及分析计算机上。
本发明的流量测量系统通过高精度质量流量计进行测量；密度测量系统通过科氏密度计进行测量；压力测量系统通过差压传感器和压力传感器测量；测试模块是多套环形断面流道；标定系统是实现测试模型的特征参数进行标定功能；数据采集系统是将所有测量数据收集到分析系统；数据分析系统是对所有数据进行分析输出结果。
通过驱动取样后的钻井液流过测量系统，测量系统为安装在环形断面流道上径向分布的多套差压传感器6、数据实时采集及分析计算将所有的采集数据集中处理形成钻井液流变性数据；环空流道8垂直放置状态下，被注入到多级变径环形端面流道内的钻井液，经倒锥形接头9分流后，进入环空流道8内，所形成的流动压耗，被差压传感器6检测到，分别为δP’1、δP’2、δP’3、δP’4。经过多级环形断面流道后的钻井液，经流量计后，钻井液的体积流量和密度参数，被流量计实时测量，并回传到计算机。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上所作出的进一步变形，如图2所示，本实施例中的环空流道8水平放置。环空流道8水平放置状态下，将取样泵2入口与钻井液储罐1或泥浆池相连，将取样泵2出口与固相控制单元3和钻井液中间容器4依次相连，待多级环形断面流道的钻井液出口有钻井液流出后，将钻井液中间容器4中的部分钻井液连续注入到多级环形断面流道中。被注入到环形断面流道内的钻井液，经倒锥形接头9分流后，进入环空流道8内，所形成的流动压耗，被差压传感器检测到，分别为δP1和δP2。
钻井液流变参数计算方法如下：
本发明利用装置几何尺寸和压差传感器及科氏流量计检测参数，经以下公式计算得到钻井液的相关流变参数。以下公式中的Δp在不同的实时方式中具有不同的意义。在实施例1中，Δp1＝δP'1-δP'2、Δp2＝δP'3-δP'4；在实施例2中Δp1＝δP1、Δp2＝δP2；当液体为牛顿流体时，粘度(AV-表观粘度)计算公式：
当液体为幂律流体时，流变参数(n-流性指数、K-稠度系数)计算公式：
当液体为宾汉模式时，流变参数(PV-塑性粘度、YP-动切力)计算公式：
马氏漏斗粘度(FV)：
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种新型钻井液流变性在线测量装置，其特征在于：包括钻井液储罐；所述钻井液储罐的取样口通过钻井液管道依次串行连接有取样泵、固相控制单元、钻井液中间容器、测试单元和流量计，所述流量计与所述钻井液储罐的排出口连通；所述测试单元包括多级环形断面流道，多级所述环形断面流道上分别安装有多套差压传感器，所述差压传感器通过数据信号线连接有数据分析计算机。
2.根据权利要求1所述的新型钻井液流变性在线测量装置，其特征在于：还包括流动控制系统和密度测量系统；所述流动控制系统通过变频调控电机转速控制所述取样泵速变化；所述密度测量系统通过科氏密度计对所述环形端面流到内的密度进行测量。
3.根据权利要求2所述的新型钻井液流变性在线测量装置，其特征在于：每级所述环形断面流道均包括一个竖直设置的环空流道，多级所述环形断面流道的所述环空流道直径依次成倍数增长；所述环空流道两端均连接有倒锥形接头，所述倒锥形接头为任意纵截面面积相同的同心倒锥形环空流道接头，所述倒锥形接头各截面间流速相同，同一截面内各点的速度相等。
4.根据权利要求2所述的新型钻井液流变性在线测量装置，其特征在于：每级所述环形断面流道均包括两个竖直设置的环空流道，位于同一级的两个所述环空流道尺寸相同；多级所述环形断面流道的所述环空流道直径依次成倍数增长；所述环空流道两端均连接有倒锥形接头，所述倒锥形接头为任意纵截面面积相同的同心倒锥形环空流道接头，所述倒锥形接头各截面间流速相同，同一截面内各点的速度相等。
5.根据权利要求3或4所述的新型钻井液流变性在线测量装置，其特征在于：所述差压传感器两端的测压点均通过导压管线与所述环空流道的侧壁连通。
6.根据权利要求3或4所述的新型钻井液流变性在线测量装置，其特征在于：所述环空流道的环空间隙相同，相邻两级所述环形断面流道内的环空流道的半径相差整数倍。
7.根据权利要求5所述的新型钻井液流变性在线测量装置，其特征在于：位于同一级所述环形断面流道上的相邻两个所述差压传感器两端的测压点之间间距相等。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911364652.2A CN110907312A (zh) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | 一种新型钻井液流变性在线测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911364652.2A CN110907312A (zh) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | 一种新型钻井液流变性在线测量装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110907312A true CN110907312A (zh) | 2020-03-24 |
Family
ID=69827729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911364652.2A Pending CN110907312A (zh) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | 一种新型钻井液流变性在线测量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110907312A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113295578A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-24 | 上海神开石油科技有限公司 | 一种上返钻井液粘度在线测量装置和方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110185795A1 (en) * | 2008-06-20 | 2011-08-04 | Ross Colquhoun | Test apparatus |
| CN102374960A (zh) * | 2010-08-10 | 2012-03-14 | 中国石油化工集团公司 | 一种变径管式钻井液流变性测量方法 |
| CN202216888U (zh) * | 2011-05-08 | 2012-05-09 | 中国石油化工集团公司 | 一种管式钻井液流变仪 |
| CN103573199A (zh) * | 2012-08-03 | 2014-02-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 钻井液流变性在线测量装置 |
| CN204330532U (zh) * | 2014-11-21 | 2015-05-13 | 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院 | 一种三管混联式塑性流体漏斗黏度在线测量装置 |
| CN110031366A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-07-19 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司 | 一种钻井液流变性能测量装置及方法 |
| CN211602804U (zh) * | 2019-12-26 | 2020-09-29 | 中国石油大学(华东) | 一种新型钻井液流变性在线测量装置 |
-
2019
- 2019-12-26 CN CN201911364652.2A patent/CN110907312A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110185795A1 (en) * | 2008-06-20 | 2011-08-04 | Ross Colquhoun | Test apparatus |
| CN102374960A (zh) * | 2010-08-10 | 2012-03-14 | 中国石油化工集团公司 | 一种变径管式钻井液流变性测量方法 |
| CN202216888U (zh) * | 2011-05-08 | 2012-05-09 | 中国石油化工集团公司 | 一种管式钻井液流变仪 |
| CN103573199A (zh) * | 2012-08-03 | 2014-02-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 钻井液流变性在线测量装置 |
| CN204330532U (zh) * | 2014-11-21 | 2015-05-13 | 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院 | 一种三管混联式塑性流体漏斗黏度在线测量装置 |
| CN110031366A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-07-19 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司 | 一种钻井液流变性能测量装置及方法 |
| CN211602804U (zh) * | 2019-12-26 | 2020-09-29 | 中国石油大学(华东) | 一种新型钻井液流变性在线测量装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘保双，等: "钻井液流变性在线检测新方法", 《钻井液与完井液》, vol. 33, no. 04, 30 July 2016 (2016-07-30), pages 60 - 63 * |
| 高永海，等: "深水油井测试工况下井筒结蜡区域预测方法", 《石油勘探与开发》, vol. 45, no. 02, 30 April 2018 (2018-04-30), pages 333 - 338 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113295578A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-24 | 上海神开石油科技有限公司 | 一种上返钻井液粘度在线测量装置和方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107882547B (zh) | 管道式高含水油井产液三相计量装置与方法 | |
| CN107843297B (zh) | 基于v锥的低含气率气液两相流液相流量在线测量装置及方法 | |
| CN104266702B (zh) | 多相湿气流流量与相含率在线测量方法及装置 | |
| CN110411521B (zh) | 一种基于双喷嘴的油井多相流分相含率在线计量方法 | |
| CN110987097B (zh) | 一种利用压力波动测量气液多相流流量的方法 | |
| CN107631958A (zh) | 一种测试超疏水材料减阻性能的小型试验装置 | |
| CN106383069A (zh) | 一种同质气液混合介质粘度测量装置及方法 | |
| CN109141562B (zh) | 基于管内相分隔与相分离的天然气湿气测量装置和方法 | |
| CN211602804U (zh) | 一种新型钻井液流变性在线测量装置 | |
| CN110907312A (zh) | 一种新型钻井液流变性在线测量装置 | |
| CN104897737A (zh) | 八电极旋转电场式电导传感器持气率测量方法 | |
| CN105675444B (zh) | 一种三管混联式塑性流体漏斗黏度在线测量方法 | |
| CN204330532U (zh) | 一种三管混联式塑性流体漏斗黏度在线测量装置 | |
| CN108708709B (zh) | 测量涡流排水采气工具所在井筒内环膜厚度的装置及方法 | |
| CN2537960Y (zh) | 高精度油气水三相流量自动计量仪 | |
| CN109915125A (zh) | 一种蛇形水平井气水、油水两相流模拟实验装置及方法 | |
| CN110174146A (zh) | 基于动力旋转离心压差法和液体流量计组合的油水两相流测量装置及方法 | |
| CN108982058A (zh) | 一种气液固三相管流可视化实验装置及方法 | |
| CN102628702B (zh) | 油水两相流部分分离在线计量的装置的应用方法 | |
| CN218847899U (zh) | 一种新型钻井液流变性在线连续监测装置 | |
| CN111912468A (zh) | 一种新型井下非标高压流量计 | |
| CN109141563B (zh) | 基于管内相分隔的z型天然气湿气实时测量装置和方法 | |
| CN111058831B (zh) | 一种稠油单井自动计量系统装置及方法 | |
| CN206300688U (zh) | 一种内外管式液体流量计 | |
| CN207114371U (zh) | 一种气固两相流化床床层粘度测量装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |