CN203299085U - 钻井液粘度自动测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及石油勘探钻井液粘度测量装置，具体涉及一种钻井液粘度自动测量装置，其包括包括壳体，和设置于壳体内的电机、相对运动传感系统、信号转换模块、控制盒，电机的转子轴与相对运动传感系统上端连接，相对运动传感系统下端连接传动轴的内端，电机转子轴的中心轴与传动轴中心轴重合；传动轴的外端与转子固定连接；电机与可控制其转速的控制盒电连接，相对运动传感系统与信号转换模块电连接。本实用新型结构紧凑合理，安装使用方便，不仅避免了人为因素和环境因素的误差，而且能够实现钻井液流变性能的在线测量可控制，对现场处理和维护钻井液性能，提高钻井速度，避免复杂事故起到很好的作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油勘探钻井液粘度测量装置，具体地说，涉及一种钻井液粘度自动测量装置。
背景技术
在石油勘探钻井生产中，钻井液的粘度是一项重要的需要控制的指标，目前钻井液粘度是人工取样、人工用仪器测量来控制，主要仪器有漏斗粘度计和六速旋转粘度计。人工取样测量是间歇控制，不能实现在线自动测量。目前的粘度自动测量主要用于食品、医疗和工业液体，一般是低速测量，不能用于钻井液粘度高速自动测量。
检索到已有一种钻井液粘度自动测量装置的实用新型专利，是测量电机的电流变化来反映粘度的变化，与本实用新型不同，本实用新型是测量转子负荷产生的扭矩的变化或旋转角度变化来反映粘度的变化。与已有装置相比，本实用新型更稳定更精确。
实用新型内容
针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种性能稳定的钻井液粘度自动测量装置，能够更加准确的实现钻井液粘度的自动测量和在线测控制。
本使用新型所述的钻井液粘度自动测量装置，包括外壳，设置于外壳内的电机、相对运动传感系统、信号转换模块、控制盒，传动轴，和转子；电机的转子轴与相对运动传感系统上端连接，相对运动传感系统下端连接传动轴的内端，电机转子轴的中心轴与传动轴的中心轴重合；外壳底部设传动轴出孔，传动轴的外端穿过传动轴出孔伸出外壳，与转子固定连接；控制盒分别与电机、相对运动传感系统、信号转换模块电连接，相对运动传感系统与信号转换模块电连接。
进一步地，相对运动传感系统可以设置成扭矩测量系统，相对应的结构为，
相对运动传感系统包括扭矩传感器，扭矩传感器两端有转轴，一端转轴与电机的转子轴连接，另一端转轴与传动轴的内端连接；
当电机恒速旋转时，电机轴带动扭矩传感器和转子一起转动，由于钻井液具有一定的粘度，当转子旋转时，钻井液的粘度对转子产生相应的剪切力，此剪切力作用在电机传动轴上就会产生一定的扭矩力，扭矩力转换成电压或电流信号，再通过信息转换模块转换成相对应的钻井液粘度数值，这样就完成了钻井液粘度的在线自动测量。
相对运动传感系统还可以设置成角度测量系统，相对应的结构为，
相对运动传感系统包括角度传感器I、角度传感器II、固定在电机转子轴顶端的磁铁I，和固定在传动轴内端头上的作用块；磁铁I与作用块之间具有磁力作用；角度传感器I和角度传感器II与外壳固定连接，角度传感器I通过安装在电机转子轴上的齿轮组I传动，角度传感器II通过安装在传动轴上的齿轮组II传动，角度传感器I和角度传感器II分别与信号转换模块电连接。
其中：所述作用块为磁铁或铁块。
当电机恒速旋转时，电机轴上安装的磁铁带动传动轴上安装的作用块一起转动，由于钻井液具有一定的粘度，当传动轴转动时需要克服转子外表面产生的摩擦阻力，这样就会使磁铁和作用块之间产生一定的偏转角度，这个角度所反映的就是钻井液的内部结构力，可以用来衡量粘度的大小。为了实现偏转角度的测量，在电机的转子轴和传动轴上各安装一个齿轮，分别与角度传感器I、角度传感器II以齿轮衔接，利用角度传感器I和角度传感器II偏转角度的大小的差值就可以判断钻井液的粘度。将角度传感器信号进行处理转换成数字信号，再转换成数据进行显示和打印。这样就完成了钻井液粘度的在线自动测量。
其中角度传感器也可以只设定一个，与安装在电机转子轴上的齿轮组I衔接，或与安装在传动轴上的齿轮组II衔接，此时需要对电机的恒速转角进行标定，以便计算旋转角度差。
所述电机，是指能够控制恒速的直流电机或交流电机。
再进一步地，转子外部设有定筒，定筒上端与外壳底部固定连接。定筒上设有能够流通钻井液的通孔，可根据实际需要确定通孔的数量和尺寸。定筒的作用是保护转子，一是防止钻井液的流动冲击力造成转子轴弯曲，二是减弱钻井液的流动冲击力对测量数据稳定性的影响。
所述控制盒是指自动控制电机转速和其它电路输出的集成电路盒。
所述信号转换模块是指将扭矩传感器测量的扭矩转换成电压或电流信号，再将电压或电流信号转换成粘度数据的程序模块。也可以是将旋转角度传感器测量的角度变化的电压或电流信号转换成粘度数据的程序模块。
根据实际需要，可以对上述钻井液粘度自动测量装置进行优化和改进，可以对尺寸的大小进行选择加工成实际需要的产品。
本实用新型结构紧凑合理，原理简单，安装使用方便，不仅避免了人为因素和环境因素的误差，而且能够实现钻井液流变性能的在线测量可控制，对现场处理和维护钻井液性能，提高钻井速度，避免复杂事故将起到很好的作用。
附图说明
图1是本实用新型的一个结构示意图；
图2是本实用新型的另一个结构示意图；
其中：1、电机；2、控制盒；3、信号转换模块；4、相对运动传感系统；41、扭矩传感器；42、磁铁I；43、作用块；44、齿轮组I；45、齿轮组II；46、角度传感器I；47、度传感器II；5、传动轴6、转子；7、定筒；8、外壳。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型不受下述实施例的限制，可以根据技术方案和实际需要确定具体的实施方式。
实施例1
如图1所示，以扭矩传感器为测量方案的钻井液粘度自动测量装置，包括外壳8，和设置于外壳内的电机1、相对运动传感系统4、信号转换模块3、控制盒2，扭矩传感器41的壳体与外壳8固定连接；扭矩传感器41两端有转轴，一端转轴与电机1的转子轴通过法兰连接，另一端转轴通过法兰与传动轴5的内端连接；外壳8底部设传动轴出孔，传动轴5的外端穿过传动轴出孔伸出外壳，与转子6固定连接；传动轴5用轴承扶正；转子6外部设有定筒7，定筒7上端与外壳8底部固定连接，定筒7上设有能够流通钻井液的通孔。
控制盒2有电源输入端、电源输出端、信号转换模块输出端、传感器输出端，控制盒2与电机1的输入端、电源的输出端、信号转换模块3电源入端、扭矩传感器41的输入端连接，扭矩传感器41的信号输出端与信号转换模块3信号输入端连接。
当电机1恒速旋转时，带动扭矩传感器41的转轴和传动抽5以及转子6一起转动，转子6表面受到钻井液粘度的作用，产生剪切阻力，这种阻力通过扭矩传感器41测量得到扭矩信号，传输到信号转换模块3得到相对应的钻井液粘度数据。钻井液粘度不同时，产生的扭矩力不同，所以测量扭矩的变化就达到了测量粘度变化的目的。
实施例2
如图2所示，以角度传感器为测量手段的钻井液粘度自动测量装置，包括外壳8，和设置于外壳内的电机1、相对运动传感系统4、信号转换模块3、控制盒2，传动轴5，和转子6；电机1的转子轴与相对运动传感系统4上端连接，相对运动传感系统4下端连接传动轴5的内端，电机转子轴的中心轴与传动轴5的中心轴重合；其中相对运动传感系统4包括角度传感器I46、角度传感器II47、固定在电机转子轴顶端的磁铁I42，和固定在传动轴5内端头上的作用块43；磁铁I42与作用块43之间具有磁力作用；电机1的转子轴上安装齿轮I44与角度传感器I46衔接，传动轴5上安装齿轮组II45与角度传感器II47衔接，角度传感器I46和角度传感器II47分别与外壳8固定连接；外壳8底部设传动轴出孔，传动轴5的外端穿过传动轴出孔伸出外壳，与转子6固定连接；传动轴5用轴承扶正；角度传感器I46和角度传感器II47分别与信号转换模块3电连接。
控制盒2有电源输入端、电源输出端、信号转换模块出端、传感器输出端，控制盒2与电机1的输入端、电源的输出端、信号转换模块3电源入端、角度传感器I46、角度传感器II47的输入端连接，角度传感器I46、角度传感器II47的信号输出端与信号转换模块3信号输入端连接。
当电机1旋转时，带动齿轮组I44和磁铁I42旋转，磁铁I42通过磁力带动作用块43和传动轴5一起转动，传动轴5再带动齿轮组II45、转子6一起转动，转子6表面受到钻井液粘度的作用，产生剪切阻力，当磁力和克服阻力达到平衡时，磁铁I42和作用块43产生一定的偏转角，这种偏转角随钻井液粘度的不同，产生的阻力的不同而变化，从而反映钻井液粘度的变化。通过齿轮组I44和齿轮组II45的传动，角度传感器I46、角度传感器II47分别测量出磁铁I42和作用块43的偏转角度，产生的信号通过信号转换模块3计算出对应的钻井液粘度数据。这样就达到了测量粘度变化的目的。
本实用新型的使用方法如下(根据附图1说明)：
一、按本实用新型附图1制成数显式或传输式钻井液旋转粘度计，用于钻井液室内评价和研究。将钻井液盛于钻井液杯中，接通电源，驱动电机旋转，钻井液的粘滞阻力阻碍转子6的转动，扭矩传感器4产生0～10V的电压或0～10mA的电流信号，通过对这一信号处理，得到钻井液流变性能。
二、按本实用新型附图1制成数显式或传输式钻井液在线自动测量装置，用于钻井液在线粘度的自动测量可控制。将装置安装在钻井液循环罐上，考虑到循环罐的倾斜，要给装置安装水平调节装置。由于钻井液液面高度在不断变化，装置带高度自动调节装置。使用时，接通电源，驱动电机旋转，钻井液的粘滞阻力阻碍转子6的转动，扭矩传感器4产生0～10V的电压或0～10mA的电流信号，通过对这一信号处理，得到钻井液粘度和流变性能。
Claims (8)
1.一种钻井液粘度自动测量装置，其特征在于：包括外壳(8)，设置于外壳内的电机(1)、相对运动传感系统(4)、信号转换模块(3)、控制盒(2)，传动轴(5)，和转子(6)；所述电机(1)的转子轴与相对运动传感系统(4)上端连接，相对运动传感系统(4)下端连接传动轴(5)的内端，所述电机转子轴的中心轴与传动轴(5)的中心轴重合；所述外壳(8)底部设传动轴出孔，传动轴(5)的外端穿过传动轴出孔伸出外壳与转子(6)固定连接；所述控制盒(2)分别与电机(1)、相对运动传感系统(4)、信号转换模块(3)电连接，相对运动传感系统(4)与信号转换模块(3)电连接。
2.根据权利要求1所述钻井液粘度自动测量装置，其特征在于：所述相对运动传感系统(4)包括扭矩传感器(41)，扭矩传感器(41)的壳体与外壳(8)固定连接；所述扭矩传感器(41)两端有转轴，一端转轴与电机(1)的转子轴固定连接，另一端转轴与传动轴(5)的内端固定连接。
3.根据权利要求1所述钻井液粘度自动测量装置，其特征在于：所述相对运动传感系统(4)包括角度传感器I(46)、角度传感器II(47)、固定在电机转子轴顶端的磁铁I(42)，和固定在传动轴(5)内端头上的作用块(43)；所述磁铁I(42)与作用块(43)之间具有磁力作用；所述角度传感器I(46)和角度传感器II(47)分别与外壳(8)固定连接，角度传感器I(46)通过安装在电机转子轴上的齿轮组I(44)传动，角度传感器II(47)通过安装在传动轴(5)上的齿轮组II(45)传动，角度传感器I(46)和角度传感器II(47)分别与信号转换模块(3)电连接。
4.根据权利要求3所述的钻井液自动测量装置，其特征在于：所述作用块(43)为磁铁或铁块。
5.根据权利要求1或2或3所述钻井液粘度自动测量装置，其特征在于： 所述转子(6)外部设有定筒(7)，定筒(7)上端与外壳(8)底部固定连接。
6.根据权利要求5所述钻井液粘度自动测量装置，其特征在于：所述定筒(7)上设有能够流通钻井液的通孔。
7.根据权利要求1所述的钻井液自动测量装置，其特征在于：所述传动轴(5)外部套有可将其扶正的轴承。
8.根据权利要求1所述的钻井液自动测量装置，其特征在于：所述电机(1)为恒速旋转的直流电机或交流电机。
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