CN206002410U - 一种测量钻井液密度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油开发过程中相关液体的密度测量技术领域，尤其涉及一种测量钻井液密度的装置，该装置能够显著降低外界振动、温度以及钻井液压力、流速等因素对振动管式液体密度计检测性能的影响，快速、准确地测量钻井液的密度。一种测量钻井液密度的装置，包括装置壳体、下支撑板以及至少一根悬臂梁；悬臂梁的上端通过加紧机构与装置壳体相固定，悬臂梁的下端通过激振器与下支撑板相连接，悬臂梁上还设置有用于支撑测量管的通孔；测量管的两端均通过波纹管与设置在装置壳体上的连接法兰相连。

Description

一种测量钻井液密度的装置

技术领域

本实用新型涉及石油开发过程中相关液体的密度测量技术领域，尤其涉及一种测量钻井液密度的装置。

背景技术

传统的科里奥利质量流量计（CMF）包括单管型、双管型和多管型三大类，单管型CMF的内部结构只有一支测量管，其优点是结构简单且容易起振，缺点是当其工作时，测量管的振动容易受到外界振动的影响从而造成拾振器拾取的振动信号出现波动，进而引起单管型CMF的检测精度降低。双管型CMF的内部结构包含两支测量管，按照两支测量管的安装方式又可将双管型CMF分为双测量管串联安装和双测量管并联安装两种类型。对于双测量管串联安装的CMF，其优点是较单管型CMF更容易起振，测量精度也有所提高，不足之处在于双测量管串联安装的CMF不能够很好地降低外界振动对测量管振动的影响。双测量管并联安装的CMF能够有效地降低外界振动对测量管振动造成的影响，进而可以大幅度地提高其对钻井液密度的检测精度，其缺点是双测量管并联安装的CMF，其结构较单管型和双测量管串联安装的CMF复杂，故其生产成本相对较高。多管型CMF的内部安装有三支或三支以上的测量管，多管型CMF的最大优点是其内部测量管的稳定性能得到了显著增强，其检测精度较单管型CMF和双管型CMF均有所提高。然而，市场上的多管型CMF并不多见，原因便是多管型CMF的内部结构过于复杂，生产条件以及制造成本均要求过高，同时，对于大多数的应用场合而言多管型CMF的优势并不是必须的。对于传统的CMF而言，测量管为其核心部件，当测量管中钻井液的压力发生变化时，测量管会随之发生弹性变形，即测量管在钻井液压力的作用下其直径及管长会出现微幅增加，进而会使得测量管的结构和刚度发生变化，又由于测量管的固有频率由其结构和刚度决定，所以，当测量管的结构和刚度发生变化时，测量管的固有频率也会随之变化，由此可知，当测量管中钻井液的压力发生变化时，CMF的检测精度会受到一定的影响。同样，当测量管所处的外界环境的温度发生变化时也会引起测量管的结构和刚度发生变化，进而也会对CMF的检测精度造成影响。

此外，为了满足将测量管作为悬臂梁进行分析的条件，对于大部分传统的CMF而言，测量管与壳体间均采用刚性连接，当壳体受到外界剧烈振动的影响时，与其刚性连接的测量管也必然会受到外界振动的影响，从而使得测量管的振动信号发生变化，进而影响CMF的检测精度。

为了减小外界振动对CMF检测精度的影响，有些CMF的设计者提出采用波纹管将CMF中测量管的两端与壳体连接。由于波纹管的刚度远小于测量管和壳体的刚度，在对装有波纹管的CMF进行分析、计算时可将波纹管视为弹簧，将测量管和壳体视为刚体，所以，测量管、波纹管以及壳体三者之间几乎不会产生共振现象，此外，当外界振动通过壳体和波纹管传至测量管时，测量管的振动受到的外界振动的影响会被显著降低，因此，装有波纹管的振动管式液体密度计的检测精度与传统CMF的检测精度相比得到了极大地提高。

虽然，已被开发出的装有波纹管的振动管式液体密度计能够显著地降低外界振动对该密度计检测精度的影响，但是，当钻井液压力或是外界温度发生变化时均会引起测量管的结构和刚度发生变化，所以，现行的装有波纹管的振动管式液体密度计仍不能够解决钻井液压力以及外界温度变化对该密度计检测精度影响的问题。

发明内容

本实用新型提供了一种新型的测量钻井液密度的装置，该装置能够显著降低外界振动、温度以及钻井液压力、流速等因素对振动管式液体密度计检测性能的影响，快速、准确地测量钻井液的密度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种测量钻井液密度的装置，包括装置壳体、下支撑板以及至少一根悬臂梁；悬臂梁的上端通过加紧机构与装置壳体相固定，悬臂梁的下端通过激振器与下支撑板相连接，悬臂梁上还设置有用于支撑测量管的通孔；

测量管的两端均通过波纹管与设置在装置壳体上的连接法兰相连。

优选的，连接法兰用于连接钻井液输送管道。

可选的，所述测量管的长度为10-100mm。

可选的，所述波纹管的材质为不锈钢、钢、铁、铜、金中的任意一种或几种。

本实用新型提供了一种新型的测量钻井液密度的装置，相对于传统的振动管式液体密度计而言，该测量装置具有以下优势：

(1) 悬臂梁、测量管组成的敏感元件沿水平方向振动，可以有效地减小沿竖直方向的外界振动对该密度计检测精度的影响；此外，安装在测量管和壳体间的波纹管可以有效地吸收和减缓沿水平方向的外界振动对该密度计检测精度的影响。因此，本测量钻井液密度的装置可以有效地抵抗外界振动对检测精度的影响，进而提高其检测精度。

(2) 当外界温度的变化幅度较大时，对悬臂梁的固有频率几乎不产生影响；而测量管的变形对测量管和悬臂梁组成的敏感元件的固有频率几乎不产生影响。所以，本测量钻井液密度的装置可以有效地降低外界温度的变化对其检测精度的影响，进而提高其检测精度。

(3) 当钻井液的压力发生较大变化时，悬臂梁几乎不发生影响；而测量管的变形对测量管和悬臂梁组成的敏感元件的固有频率几乎不产生影响。所以，本测量钻井液密度的装置可以有效地降低钻井液压力的变化对其检测精度的影响，进而提高其检测精度。

附图说明

图1是本实用新型一种新型的测量钻井液密度的装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种新型的测量钻井液密度的装置中悬臂梁的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种新型的测量钻井液密度的装置，该装置能够显著降低外界振动、温度以及钻井液压力、流速等因素对振动管式液体密度计检测性能的影响，快速、准确地测量钻井液的密度。

如图1、图2所示，该测量钻井液密度的装置中包括有装置壳体1、支撑装置壳体1的下支撑板2、至少一根悬臂梁3（图1中设置有2根悬臂梁）；其中悬臂梁3的上端通过加紧机构4与装置壳体相固定，悬臂梁3的下端通过激振器5与下支撑板相互连接。此外，悬臂梁3上还设置通孔31，该通孔31用于测量管6。而测量管6的两端则通过波纹管7与设置在装置壳体1上的连接法兰8相连。连接法兰8用于分别与传输钻井液的钻井液输送管道相连。

其中，作为一种较为优选的实施方式，测量管的长度优选为10-100mm；波纹管的材质优选使用不锈钢、钢、铁、铜、金中的任意一种或几种。

值得注意的是，具有上述结构特征的本实用新型提供的测量钻井液密度的装置，其可显著降低外界振动、温度以及钻井液压力、流速等因素对振动管式液体密度测量计其检测性能的影响。具体的，本实用新型提供的测量钻井液密度的装置与常规钻井液测量仪器相比，其对钻井液密度测量结果对比可参考下述表1。

表1钻井液密度测量结果

密度	常规密度计	本实用新型测量钻井液密度的装置
			钻井液1	1.02	1.018
钻井液2	1.13	1.132
			钻井液3	1.05	1.046
钻井液4	1.52	1.526
			钻井液5	1.95	1.946
钻井液6	1.04	1.037

从表1中可以看出，本实用新型提供的一种测量钻井液密度的装置的测算数值精度更高，数据更加可靠。

本实用新型提供了一种新型的测量钻井液密度的装置，相对于传统的振动管式液体密度计而言，该测量装置具有以下优势：

(1) 悬臂梁、测量管组成的敏感元件沿水平方向振动，可以有效地减小沿竖直方向的外界振动对该密度计检测精度的影响；此外，安装在测量管和壳体间的波纹管可以有效地吸收和减缓沿水平方向的外界振动对该密度计检测精度的影响。因此，本测量钻井液密度的装置可以有效地抵抗外界振动对检测精度的影响，进而提高其检测精度。

(2) 当外界温度的变化幅度较大时，对悬臂梁的固有频率几乎不产生影响；而测量管的变形对测量管和悬臂梁组成的敏感元件的固有频率几乎不产生影响。所以，本测量钻井液密度的装置可以有效地降低外界温度的变化对其检测精度的影响，进而提高其检测精度。

(3) 当钻井液的压力发生较大变化时，悬臂梁几乎不发生影响；而测量管的变形对测量管和悬臂梁组成的敏感元件的固有频率几乎不产生影响。所以，本测量钻井液密度的装置可以有效地降低钻井液压力的变化对其检测精度的影响，进而提高其检测精度。

Claims (4)

1.一种测量钻井液密度的装置，其特征在于，包括装置壳体、下支撑板以及至少一根悬臂梁；悬臂梁的上端通过加紧机构与装置壳体相固定，悬臂梁的下端通过激振器与下支撑板相连接，悬臂梁上还设置有用于支撑测量管的通孔；

测量管的两端均通过波纹管与设置在装置壳体上的连接法兰相连。

2.根据权利要求1所述的一种测量钻井液密度的装置，其特征在于，连接法兰用于连接钻井液输送管道。

3.根据权利要求1所述的一种测量钻井液密度的装置，其特征在于，所述测量管的长度为10-100mm。

4.根据权利要求1所述的一种测量钻井液密度的装置，其特征在于，所述波纹管的材质为不锈钢、钢、铁、铜、金中的任意一种或几种。