CN111721375A - 一种在线评价钻井液滤失性能的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线评价钻井液滤失性能的装置。解决了钻井液滤失量的在线监测问题，能够连续、定时、准确地测量钻井液的滤失量，并获得滤液质量，从而也可得出滤液密度，给自动化钻井提供了有利的技术支撑。其技术方案是，用天平记录滤液随时间的重量变化并传入数据库，数据库收集滤液重量和滤液体积数据进行处理，得出钻井液滤液的密度、分析滤液的密度变化，可从多方面评价钻井液的滤失性能。

Description

一种在线评价钻井液滤失性能的装置

技术领域

本发明涉及石油开发过程中相关液体的滤失量测量领域，尤其涉及一种钻井液滤失量自动化测量的装置。

背景技术

目前，我们在常规钻井操作中，滤失量测定采用的方法主要是滤失仪进行低温低压实验，得到API滤失量。该方法要确保钻井液杯各部件，尤其是滤网清洁干燥，也要保证密封垫圈未变形或损坏。测试时将钻井液注入钻井液杯中，使其液面距顶部至少13mm（以减少二氧化碳对滤液的污染），而后放好滤纸并安装好仪器。将干燥的量筒放在排出管下面以接收滤液。关闭减压阀并调节压力调节器，以便在30秒或更短的时间内使压力达到（690±35KPa）。在加压的同时开始计时，到30min后测量滤液的体积。关闭压力调节器并小心打开减压阀。以cm3为单位记录滤液的体积（精确到0.1cm3），以此结果作为API滤失量。从上述过程可看出，该常规方法需要样品量大（装满样品杯约300 cm3）、耗费时间长（实验过程至少需要30min）且操作步骤多。

随着石油工业的发展，自动化钻井技术与装备是今后石油行业的发展趋势，钻井液领域的自动化研究是自动化钻井的重要组成部分，实现钻井液各项性能的在线检测是实现钻井液性能自动化控制的前提。钻井液滤失量是钻井液的重要性能参数，因此，本发明解决了钻井液滤失量的自动化在线监测问题，给自动化钻井提供了有利的技术支撑。

发明内容

针对现有技术，本发明的目的是提供一种钻井液滤失量自动化测量装置，能够定时、准确地测量钻井液的滤失量，其技术方案如下：

一种在线评价钻井液滤失性能的装置，包括机箱20，机箱20为一箱体，内部装设有钻井液滤失量自动化测量装置、电磁阀控制器4、位移传感器，还包括：

第一管路依次连通压力接口、第一加压阀9、调压阀、第二管路；第一加压阀与调压阀之间管段装设第一压力表6，调压阀与第二管路之间管段装设气源压力表。

第二管路依次连通排气孔、第二加压阀8、第一管路、第一快速接口。

第三管路依次连通清水泵接口、泥浆阀17、第二快速接口、泥浆泵18。

第四管路依次连通清水泵接口、清水阀16、第三快速接口、清水泵19。

第五管路依次连通滤液排出接口、滤液阀14，第五管路末端置入取样杯中。

第六管路依次连通放空接口、耐污阀12、第三快速接口。

第七管路依次连通滤液排出接口、反冲阀、第四管路，其中与第四管路的连通端位于清水阀16和第三快速接口之间管段。

所述位移传感器连接于第一活塞段上端，用于感应活塞位移距离，记录滤失量数据。

所述第一快速接口、第二快速接口、第三快速接口设置于箱体外壁上。

所述第一加压阀9、调压阀、第二加压阀8、泥浆阀17、清水阀16、反冲阀15、滤液阀14、耐污阀12均为电磁阀，第一加压阀9、调压阀、第二加压阀8、泥浆阀17、清水阀16、反冲阀15、滤液阀14、耐污阀12均与电磁阀控制器4电连接，电磁阀控制器4通过线路3与外部控制系统通讯连接。

本发明的有益效果是：

可与计算机控制系统连接，仪器工作流程显示在界面上，通过电脑软件控制各个滤失主体和各系统的阀门（例如清水阀、泥浆阀、反冲阀、排污阀等）的启动和停止或者延时。形成一整套的自动控制系统，电脑自动采集压力、温度、滤失量等，生成原始数据报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式，数据分析功能；可实现钻井液滤失量自动化测量仪器自动加压，连续定时记录滤失量，自动清洗的功能，连续测量可以得到的滤失量。

附图说明

图1是一种典型实施例的结构示意图；

图2为钻井液滤失性能在线评价装置示意图；

图3是滤失量随时间变化图。

具体实施方式

如图1所示的一种钻井液滤失量自动化测量装置，包括滤失主体，所述滤失主体由上端盖、筒体、下端盖依次连接组成，筒体内套设有活塞。

上端盖为中部设有通孔的盖体，盖体套接于筒体上端，通过过盈配合或螺纹联接固定，筒体上端面与盖体之间的接触面上设有第一密封圈，盖体侧面设有压力接口，压力接口与第一密封腔连通。

活塞从上至下依次包括第一活塞段、第一限位凸缘、第二活塞段、第三活塞段；第一活塞段穿过通孔探出上端盖上方，并与通孔间隙配合，其直径小于第二活塞段；第二活塞段上端设有第一限位凸缘，第一限位凸缘与筒体内壁间隙配合，第二活塞段下端设有开口，内部设有容纳腔，用于放入超声波发生器；第三活塞段可拆卸的封堵于开口处，并与第一限位凸缘等径，第三活塞段与筒体内壁间隙配合。

下端盖封堵于筒体下方，下端盖中部设有滤液排出接口，下端盖侧面设有清水泵接口和放空接口；滤液排出接口上方设置有滤纸，滤纸上方设置有环形压环；所述滤纸也可以用多孔板替代，所述多孔板可以是不锈钢、钢、铁、铜、合金等金属材质。

所述第一活塞段的外壁与通孔之间的接触面上套设有第二密封圈。

所述第一活塞段中部设有中心通孔，中心通孔将容纳腔与外部连通。

所述上端盖与活塞构成第一封闭腔，第三活塞段与下端盖构成第二封闭腔。

所述压力接口与第一封闭腔连通；所述滤液排出接口、清水泵接口、放空接口均与第二封闭腔连通。

如图2所示的一种在线评价钻井液滤失性能的装置，包括机箱20，机箱20为一箱体，内部装设有钻井液滤失量自动化测量装置、电磁阀控制器4、位移传感器，还包括：

第一管路依次连通压力接口、第一加压阀9、调压阀、第二管路；第一加压阀与调压阀之间管段装设第一压力表6，调压阀与第二管路之间管段装设气源压力表。

第二管路依次连通排气孔、第二加压阀8、第一管路、第一快速接口。

第三管路依次连通清水泵接口、泥浆阀17、第二快速接口、泥浆泵18。

第四管路依次连通清水泵接口、清水阀16、第三快速接口、清水泵19。

第五管路依次连通滤液排出接口、滤液阀14，第五管路末端置入取样杯中。

第六管路依次连通放空接口、耐污阀12、第三快速接口。

第七管路依次连通滤液排出接口、反冲阀、第四管路，其中与第四管路的连通端位于清水阀16和第三快速接口之间管段。

所述位移传感器连接于第一活塞段上端，用于感应活塞位移距离，记录滤失量数据。

所述第一快速接口、第二快速接口、第三快速接口设置于箱体外壁上。

所述第一加压阀9、调压阀、第二加压阀8、泥浆阀17、清水阀16、反冲阀15、滤液阀14、耐污阀12均为电磁阀，第一加压阀9、调压阀、第二加压阀8、泥浆阀17、清水阀16、反冲阀15、滤液阀14、耐污阀12均与电磁阀控制器4电连接，电磁阀控制器4通过线路3与外部控制系统通讯连接。

实施例1：滤失主体采用不锈钢材质，耐压1.5MPa。顶端安装有位移传感器，活塞行程为50mm，超声波发生器安装在活塞中，底部有滤失介质过滤杂质，过滤的液体通过底部端口流出。主体两侧留有接清水泵、泥浆泵和放空的接口。滤失介质采用可重复性的316L激光孔板代替滤纸并配合超声波洗涤装置实现滤失介质的重复应用；滤失介质上孔眼为圆形，均匀分布，介质厚度为1mm,通过主体底端的环型压簧压住过滤的滤失介质，并通过底部的放射槽导流液体。

钻井液滤失量自动化测量装置采用高压软管泵取样，用电脑控制进样阀的开关和泵的启动和停止；样品进入釜中，空压机的气体以恒定的压力（0.7MPa）压动活塞，活塞压钻井液迫使钻井液在一定的压力下，滤过可重复使用的多孔介质，用活塞下降的距离测量钻井液在30分钟的滤失量，记录滤失量到数据库；一次滤失量过后，打开冲洗阀门和超声波洗涤装置，并反冲洗多孔滤失介质。然后进行下一次滤失量测试。

膨润土（5%）钻井液测试试验装置的准确度

使用钻井液滤失量自动化测量装置对5%的坂土浆进行滤失量测量，并与API方法测量的滤失量进行对比，实验结果见表1。

表1 钻井液滤失量在线测量样机与API测量结果对比

配置4%膨润土钻井液加入0.2%聚丙烯酰胺+0.4%铵盐，用钻井液滤失量在线测量样机测量上述钻井液的滤失量，与API滤失量测量法进行对比，实验结果见表2所示。

表2 钻井液滤失量在线测量样机与API测量结果对比

从表中可以看出，钻井液滤失量自动化测量装置的数值稳定，与实验室常规测量方法的得到的钻井液滤失量相比，数据是准确可靠的。

配置4%膨润土钻井液加入0.2%聚丙烯酰胺+0.4%铵盐，用钻井液滤失量自动化测量装置测量上述钻井液的动态滤失量，参照图3，滤失量随时间变化曲线如图。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何等同效果的修改和替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种在线评价钻井液滤失性能的装置，其特征是，包括机箱20，机箱20为一箱体，内部装设有钻井液滤失量自动化测量装置、电磁阀控制器4、位移传感器。

2.根据权利要求1所述的一种在线评价钻井液滤失性能的装置，其特征是，所述机箱内设置有：

第一管路依次连通压力接口、第一加压阀9、调压阀、第二管路；第一加压阀与调压阀之间管段装设第一压力表6，调压阀与第二管路之间管段装设气源压力表；

第二管路依次连通排气孔、第二加压阀8、第一管路、第一快速接口;

第三管路依次连通清水泵接口、泥浆阀17、第二快速接口、泥浆泵18;

第四管路依次连通清水泵接口、清水阀16、第三快速接口、清水泵19;

第五管路依次连通滤液排出接口、滤液阀14，第五管路末端置入取样杯中;

第六管路依次连通放空接口、耐污阀12、第三快速接口;

第七管路依次连通滤液排出接口、反冲阀、第四管路，其中与第四管路的连通端位于清水阀16和第三快速接口之间管段。

3.根据权利要求2所述的一种在线评价钻井液滤失性能的装置，其特征是，所述位移传感器连接于第一活塞段上端，用于感应活塞位移距离，记录滤失量数据。

4.根据权利要求3所述的一种在线评价钻井液滤失性能的装置，其特征是，所述第一快速接口、第二快速接口、第三快速接口设置于箱体外壁上。

5.根据权利要求4所述的一种在线评价钻井液滤失性能的装置，其特征是，所述第一加压阀9、调压阀、第二加压阀8、泥浆阀17、清水阀16、反冲阀15、滤液阀14、耐污阀12均为电磁阀，第一加压阀9、调压阀、第二加压阀8、泥浆阀17、清水阀16、反冲阀15、滤液阀14、耐污阀12均与电磁阀控制器4电连接，电磁阀控制器4通过线路3与外部控制系统通讯连接。

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