CN116165099A - 一种钻井液在线粘度测量装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钻井液在线粘度测量装置，其特征在于，包含：马氏漏斗，所述马氏漏斗的下部设置有承接钻井液的标准定容量杯；一钻井液进样泵，所述钻井液进样泵通过进样管路与所述马氏漏斗的进样口连接；所述马氏漏斗的出样口处设置有第一流路控制阀；所述标准定容量杯的进口处设置有液位传感器；所述标准定容量杯的出口处设置有第二流路控制阀。本发明还公开了基于上述钻井液在线粘度测量装置来对钻井液在线粘度进行测量的方法。本发明采用钻井行业API规范要求的马氏漏斗粘度测定法，通过液位传感器和流路控制阀，实现钻井液粘度的自动测定。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井现场工程技术领域，具体涉及一种钻井液在线粘度测量装置和方法。
背景技术
钻井过程中，对钻井液粘度的测量是必不可少的项目。通过对钻井上返的钻井液粘度的在线监测，可以掌握钻井液流变性质，对钻井施工质量、以及作业安全都有着重要意义。
目前国内对钻井液粘度的测量通常遵循API技术标准，采用马氏漏斗法对定量钻井液的流失时间进行人工测定，据此衡量钻井液的粘度性质。但是受限于人工测量方式，只能定时定点的获得钻井液的粘度的点测数据，无法做到自动化在线监测。其它的自动化粘度测量方法，如音叉粘度、旋转粘度等，其测定的是钻井液的剪切性质，无法与行业标准的马氏漏斗法建立直接的换算关系，很难进行推广应用。因此钻井现场亟需一种结构简单、性价比高，且符合API行业技术标准规范的粘度在线测量装和方法。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种钻井液在线粘度测量装置，所述钻井液在线粘度测量方法基于钻井现场API行业技术标准规范，采用自动化的马氏漏斗粘度法对钻井液的粘度进行在线测量，在节省人力资源投入的同时，提高检测的准确性和实时性，降低测量离散度。
本发明的目的之二在于提供一种基于上述钻井液在线粘度测量装置来对钻井液在线粘度进行测量的方法。为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种钻井液在线粘度测量装置，包含：
马氏漏斗，所述马氏漏斗的下部设置有承接钻井液的标准定容量杯；
一钻井液进样泵，所述钻井液进样泵通过进样管路与所述马氏漏斗的进样口连接；
所述马氏漏斗的出样口处设置有第一流路控制阀；
所述标准定容量杯的进口处设置有液位传感器；
所述标准定容量杯的出口处设置有第二流路控制阀。
在本发明的一个优选实施例中，所述马氏漏斗为含标准定容马氏漏斗，所述含标准定容马氏漏斗的定容容积为1500ml。
在本发明的一个优选实施例中，所述标准定容量杯的定容容积为946ml。
在本发明的一个优选实施例中，所述钻井液进样泵为蠕动泵、软管泵或螺杆泵，所述钻井液进样泵连接有伺服电机，通过所述伺服电机对进样泵的流量进行调速控制。
一种钻井液在线粘度测量装置的测量方法，采用钻井行业API规范要求的马氏漏斗粘度测定法，通过液位开关或者液位传感器监测调整所述钻井液进样泵进样量，根据进样量在线计算钻井液的实时漏斗粘度；或者控制钻井液进样泵、第一液路控制阀和第二液路控制阀的周期性开启与关断，通过马氏漏斗定容容积V，在线计算钻井液的实时漏斗粘度。
在本发明的一个优选实施例中，所述通过液位开关或者液位传感器监测调整所述钻井液进样泵进样量，根据进样量在线计算钻井液的实时漏斗粘度的具体步骤如下：
步骤一：通过钻进液进样泵，持续不断地往马氏漏斗中泵入钻井液；
步骤二：液位开关或者液位传感器实时监测马氏漏斗内钻井液液位，钻进液进样泵通过伺服电机调速，使马氏漏斗内的钻井液始终维持在定容液位位置；
步骤三：根据钻井液进样泵的伺服电机转速计算泵入马氏漏斗内的钻井液实时流量Q，据此根据马氏漏斗定容容积V给出钻井液的实时漏斗粘度。
在本发明的一个优选实施例中，所述控制钻井液进样泵、第一液路控制阀和第二液路控制阀的周期性开启与关断，通过马氏漏斗定容容积V，在线计算钻井液的实时漏斗粘度的具体步骤如下：
步骤一：利用钻井液进样泵、第一液路控制阀和第二液路控制阀的周期性开启与关断，周期性的在马氏漏斗内积蓄定容钻井液；
步骤二：马氏漏斗内的钻井液完成定容后，控制钻井液进样泵、第一液路控制阀和第二液路控制阀，将马氏漏斗内的钻井液释放至标准定容量杯内；
步骤三：通过对标准定容量杯内的钻井液达到标准定容量杯的定容容积的时间，直接计算钻井液的漏斗粘度；所述马氏漏斗内的钻井液和标准定容量杯的钻井液的定容通过液位开关或者液位传感器来测定。
本发明的有益效果在于：
采用钻井行业API规范要求的马氏漏斗粘度测定法，通过液位传感器和流路控制阀，实现钻井液粘度的自动测定：
利用钻井液进样泵，流路控制阀，周期性的在马氏漏斗内积蓄定容钻井液；
本发明所述的钻井液在线粘度测量装置和方法，结构简单，符合钻井现场通用API行业技术规范要求，可以实现钻井液粘度的在线自动化测量。
附图说明
图1为本发明的装置示意图一；
图2为本发明的装置示意图二。
具体实施方式
以下结合附图，通过优选实施例对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
如图1或2所示的一种钻井液在线粘度测量装置，包含了马氏漏斗11，马氏漏斗11为含标准定容马氏漏斗，含标准定容马氏漏斗的定容容积为1500ml。
在马氏漏斗11的下部设置有承接钻井液的标准定容量杯12，标准定容量杯12的定容容积为946ml。
钻井液进样泵2通过进样管路与马氏漏斗11的进样口连接，从钻井液出口缓冲槽泵送钻井液入马氏漏斗11，进样泵2可以为蠕动泵、软管泵、螺杆泵等各种类型，在实施例中采用蠕动泵。钻井液进样泵2连接有伺服电机(图中未示出)，通过伺服电机(图中未示出)对钻井液进样泵2的流量进行调速控制。
马氏漏斗11的出样口处设置有第一流路控制阀41，标准定容量杯12的进口处设置有液位传感器3，标准定容量杯12的出口处设置有第二流路控制阀42。通过控制第一流路控制阀41和第二流路控制阀42来控制钻井液流路通断。
马氏漏斗11上部定容处开有放空口111，使马氏漏斗11内的钻井液不高于定容液位。
通过液位传感器3在线监测马氏漏斗11和下部标准定容量杯12的液位是否达到对应的定容液位。
液位传感器3可以为液位开关、液位传感器等多种类型，在本优选实施例中采用超声波液位传感器。
第一流路控制阀41用于控制马氏漏斗底部放空口；第二流路控制阀42用于控制量杯12底部放空口的钻井液流路的通断。
第一流路控制阀41和第二流路控制阀42可以为电磁阀、气动阀等类型，在本实施例中采用电磁阀。
本发明采用钻井行业API规范要求的马氏漏斗粘度测定法，通过液位传感器3以及，第一流路控制阀41和第二流路控制阀42，实现钻井液粘度的自动测定：
利用钻井液进样泵2以及第一流路控制阀41和第二流路控制阀42，周期性的在马氏漏斗11内积蓄定容钻井液。
马氏漏斗11内钻井液完成定容后，控制钻井液进样泵2停止进样，第一流路控制阀41打开，将马氏漏斗11内的钻井液释放至标准定容量杯12；
通过对标准定容量杯12内钻井液达到定容容积的时间，直接计算钻井液的漏斗粘度。
完成粘度计时测定后，第二流路控制阀42打开，直至马氏漏斗11和量杯12内的钻井液完全放空，关闭第一流路控制阀41和第二流路控制阀42，完成一个钻井液粘度的测定周期。
本发明的一种钻井液在线粘度测量装置的测量方法，采用钻井行业API规范要求的马氏漏斗粘度测定法，通过液位开关或者液位传感器3监测调整钻井液进样泵2进样量，根据进样量在线计算钻井液的实时漏斗粘度；或者控制钻井液进样泵2、第一液路控制阀41和第二液路控制阀52的周期性开启与关断，通过马氏漏斗11定容容积V，在线计算钻井液的实时漏斗粘度，具体如下：
通过液位开关或者液位传感器3监测调整钻井液进样泵2进样量，根据进样量在线计算钻井液的实时漏斗粘度的具体步骤如下：
步骤一：通过钻进液进样泵2，持续不断地往马氏漏斗11中泵入钻井液；
步骤二：液位开关或者液位传感器3实时监测马氏漏斗11内钻井液液位，钻进液进样泵2通过伺服电机调速，使马氏漏斗11内的钻井液始终维持在定容液位位置；
步骤三：根据钻井液进样泵2的伺服电机转速计算泵入马氏漏斗11内的钻井液实时流量Q，据此根据马氏漏斗11定容容积V给出钻井液的实时漏斗粘度。
其控制钻井液进样泵2、第一液路控制阀41和第二液路控制阀42的周期性开启与关断，通过马氏漏斗11定容容积V，在线计算钻井液的实时漏斗粘度的具体步骤如下：
步骤一：利用钻井液进样泵2、第一液路控制阀41和第二液路控制阀42的周期性开启与关断，周期性的在马氏漏斗11内积蓄定容钻井液；
步骤二：马氏漏斗11内的钻井液完成定容后，控制钻井液进样泵2、第一液路控制阀41和第二液路控制阀42，将马氏漏斗11内的钻井液释放至标准定容量杯12内；
步骤三：通过对标准定容量杯12内的钻井液达到标准定容量杯12的定容容积的时间，直接计算钻井液的漏斗粘度；马氏漏斗11内的钻井液和标准定容量杯12的钻井液的定容通过液位开关或者液位传感器3来测定。
综上所述，本发明所述的钻井液在线粘度测量装置和方法，结构简单，并且测量方法符合钻井现场通用API行业技术规范要求，可以实现钻井液粘度的在线自动化测量。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种钻井液在线粘度测量装置，其特征在于，包含：
马氏漏斗，所述马氏漏斗的下部设置有承接钻井液的标准定容量杯；
一钻井液进样泵，所述钻井液进样泵通过进样管路与所述马氏漏斗的进样口连接；
所述马氏漏斗的出样口处设置有第一流路控制阀；
所述标准定容量杯的进口处设置有液位开关或者液位传感器；
所述标准定容量杯的出口处设置有第二流路控制阀。
2.如权利要求1所述的一种钻井液在线粘度测量装置，其特征在于，所述马氏漏斗为含标准定容马氏漏斗，所述含标准定容马氏漏斗的定容容积为1500ml。
3.如权利要求1所述的一种钻井液在线粘度测量装置，其特征在于，所述标准定容量杯的定容容积为946ml。
4.如权利要求1所述的一种钻井液在线粘度测量装置，其特征在于，所述钻井液进样泵为蠕动泵、软管泵或螺杆泵，所述钻井液进样泵连接有伺服电机，通过所述伺服电机对进样泵的流量进行调速控制。
5.如权利要求1所述的一种钻井液在线粘度测量装置，其特征在于，第一流路控制阀和所述第二流路控制阀均为电磁阀或者气动阀。
6.如权利要求1-5当中任一项所述的一种钻井液在线粘度测量装置的测量方法，其特征在于，采用钻井行业API规范要求的马氏漏斗粘度测定法，通过液位开关或者液位传感器监测调整所述钻井液进样泵进样量，根据进样量在线计算钻井液的实时漏斗粘度；或者控制钻井液进样泵、第一液路控制阀和第二液路控制阀的周期性开启与关断，通过马氏漏斗定容容积V，在线计算钻井液的实时漏斗粘度。
7.如权利要求6所述的一种钻井液在线粘度测量装置的测量方法，其特征在于，所述通过液位开关或者液位传感器监测调整所述钻井液进样泵进样量，根据进样量在线计算钻井液的实时漏斗粘度的具体步骤如下：
步骤一：通过钻进液进样泵，持续不断地往马氏漏斗中泵入钻井液；
步骤二：液位开关或者液位传感器实时监测马氏漏斗内钻井液液位，钻进液进样泵通过伺服电机调速，使马氏漏斗内的钻井液始终维持在定容液位位置；
步骤三：根据钻井液进样泵的伺服电机转速计算泵入马氏漏斗内的钻井液实时流量Q，据此根据马氏漏斗定容容积V给出钻井液的实时漏斗粘度。
8.如权利要求6所述的一种钻井液在线粘度测量装置的测量方法，其特征在于，控制钻井液进样泵、第一液路控制阀和第二液路控制阀的周期性开启与关断，通过马氏漏斗定容容积V，在线计算钻井液的实时漏斗粘度的具体步骤如下：
步骤一：利用钻井液进样泵、第一液路控制阀和第二液路控制阀的周期性开启与关断，周期性的在马氏漏斗内积蓄定容钻井液；
步骤二：马氏漏斗内的钻井液完成定容后，控制钻井液进样泵、第一液路控制阀和第二液路控制阀，将马氏漏斗内的钻井液释放至标准定容量杯内；
步骤三：通过对标准定容量杯内的钻井液达到标准定容量杯的定容容积的时间，直接计算钻井液的漏斗粘度；所述马氏漏斗内的钻井液和标准定容量杯的钻井液的定容通过液位开关或者液位传感器来测定。
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