CN208270372U - 一种测量不同深度处钻井液粘度和密度的装置 - Google Patents

Abstract

一种测量不同深度处钻井液粘度和密度的装置，包括顶端设有气压传感器和水平器的上部承压釜体，在上部承压釜体内的顶壁上固定有同步电机，在同步电机轴上从上至下顺序连有刻度盘、游丝扭矩传感器、游丝传动机构；在上部承压釜体下方，通过中间体连接有下部承压釜体，在中间体上设有增压阀和降压阀，在下部承压釜体的外侧设有加热装置，内侧设有泥浆罐，泥浆罐下方设有动力机构；在游丝传动机构上连接有传动金属丝，其伸入到泥浆罐内，末端连接有转子，在泥浆罐内还设有压差传感器。本实用新型可进行不同深度处的密度和粘度的实时测量，同时能够模拟高温高压环境，克服了现有技术中必须采用两套设备分别测量不足，且实现全自动化测量，省时省力。

Description

一种测量不同深度处钻井液粘度和密度的装置

技术领域

本实用新型属于钻井液性能测试领域，具体涉及一种测量不同深度处钻井液粘度和密度的装置。

背景技术

目前，市面上还没有测量不同深度钻井液密度、粘度的有效装置，最常用的是使用注射器抽取不同深度处钻井液的方法测量各深度的密度，而粘度则只能在单一点进行测量，而且测量以手动方式居多，测量一套性能，需要多种仪器，不仅需要花费大量人力和时间成本，测量误差也较大，也很难做到测量结果的重现性。有学者研制了粘度、密度智能综合测试仪，但是只能假设密度均匀的情况下使用，没有办法测量不同深度的混合液特性，精准性低，数据误差大。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种测量不同深度处钻井液粘度和密度的装置，可进行不同深度处的密度和粘度的实时测量，同时能够模拟高温高压环境，克服了现有技术中必须采用两套设备分别来测量该两个参数的不足，并且可以实现全自动化测量，省时省力。

本实用新型采取的技术方案是：

一种测量不同深度处钻井液粘度和密度的装置，包括顶端设有气压传感器和水平器的上部承压釜体，在上部承压釜体内的顶壁上固定有同步电机，在同步电机轴上从上至下顺序连有刻度盘、游丝扭矩传感器、游丝传动机构；

在上部承压釜体下方，通过中间体连接有下部承压釜体，在中间体上分别设有增压阀和降压阀，在下部承压釜体的外侧设有加热套以及与加热套相连的加热引线器和温度传感器，下部承压釜体的内侧设有泥浆罐，泥浆罐下方设有动力机构，通过该动力机构推动泥浆罐沿下部承压釜体的内壁做上下滑动；

在游丝传动机构上连接有传动金属丝，该传动金属丝穿过中间体伸入到泥浆罐内，传动金属丝的末端连接有转子，在泥浆罐内还设有压差传感器。

进一步的，所述动力机构包括与泥浆罐底端相连的举升托盘，举升托盘下方连接有套装在举升丝杆上的举升推杆，举升丝杆与其下方的举升电机相连。

进一步的，所述气压传感器、游丝扭矩传感器、温度传感器和压差传感器分别通过数据线与设置在上部承压釜体内的信号采集器相连，所述信号采集器与设置在装置外部的控制系统相连，该控制系统再通过PLC控制板与所述加热引线器、举升电机以及增压阀和降压阀相连，分别进行温度、测量深度和压力的控制。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过设置举升系统，进行不同深度处的密度和粘度的实时测量，此外，粘度和密度可同时进行测量且互不影响，克服了现有技术中必须采用两套设备分别来测量该两个参数的不足；

通过在承压釜体上设置增压阀和减压阀，通入高压气体实现整个装置压力的控制，再结合加热系统，进而可以模拟高温高压环境，而现有技术很难做到在高温高压环境下同时测量粘度和密度；

通过各传感器、控制系统、PLC控制板，可以按照设定的实验条件实现全自动化测量，省时省力。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图中，1、气压传感器，2、上部承压釜体，3、游丝传动机构，4、信号采集器，5、增压阀，6、中间体，7、数据线保护管，8、压差传感器，9、下部承压釜体，10、泥浆罐，11、举升托盘，12、举升推杆，13、加热引线器，14、举升丝杆，15、举升电机，16、温度传感器，17、转子，18、传动金属丝，19、降压阀，20、游丝扭矩传感器，21、刻度盘，22、同步电机，23、水平器，24、加热套。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

一种测量不同深度处钻井液粘度和密度的装置，包括顶端设有气压传感器1和水平器23的上部承压釜体2，在上部承压釜体2内的顶壁上固定有同步电机22，在同步电机轴上从上至下顺序连有刻度盘21、游丝扭矩传感器20、游丝传动机构3；

在上部承压釜体2下方，通过中间体6连接有下部承压釜体9，在中间体6上分别设有增压阀5和降压阀19，在下部承压釜体9的外侧设有加热套24以及与加热套相连的加热引线器13和温度传感器16，下部承压釜体9的内侧设有泥浆罐10，泥浆罐10在其下方的动力机构作用下，能沿下部承压釜体9内壁上下滑动；所述动力机构包括与泥浆罐10底端相连的举升托盘11，举升托盘11下方连接有套装在举升丝杆14上的举升推杆12，举升丝杆14与其下方的举升电机15相连；

在游丝传动机构3上连接有传动金属丝18，该传动金属丝穿过中间体6伸入到泥浆罐10内，传动金属丝18的末端连接有转子17，在泥浆罐10内还设有压差传感器8。

所述气压传感器1、游丝扭矩传感器20、温度传感器16和压差传感器8分别通过数据线与设置在上部承压釜体2内的信号采集器4相连，所述信号采集器4与设置在装置外部的控制系统相连，该控制系统再通过PLC控制板与所述加热引线器13、举升电机15以及增压阀5和降压阀19相连，分别进行温度、测量深度和压力的控制。

与压差传感器8相连的数据线穿放在数据线保护管7内，防止泥浆罐内的高温高压环境以及泥浆的腐蚀性造成数据线的老化，通过控制举升电机15的转动方向，实现不同深度处参数的测量，如举升电机向上推动泥浆罐时，增加了压差传感器8和转子17在泥浆中所处的深度，反之则降低所处深度。

具有测量过程为：

根据水平器23的指示，调整装置角度，直至整个装置完全达到水平状态为止，使得金属丝保持垂直状态，以保证粘度测量的准确性；之后在控制系统内设置好所需的温度、压力、测量深度等信息，控制系统通过调节进气阀、加温系统、举升机构，使得测量环境达到要求，然后开始测量，并将测量结果返回控制系统并进行记录，待某个深度点测量结束后，继续测量下一个深度点，当所有设计的深度都测完时，举升机构回到原点，更换泥浆或者改变条件，继续进行下次测量。

粘度测试原理：同步电机带动固定在电机转轴上的刻度盘以稳定的速度旋转，通过游丝传动机构和传动金属丝带动转子旋转，当转子未受到液体的阻力时，转子与刻度盘同速旋转，指针在刻度盘上的读数为“0”；而当转子受到液体的粘滞阻力时，会对传动金属丝产生扭矩，与粘滞阻力抗衡最后达到平衡，这时与传动金属丝连接的指针在刻度盘上指示一定的读数(即金属丝的扭转角)，将读数乘以相应的系数即得到液体的粘度(mPa·s)。

密度测试原理：两个间距固定的高压/低压电容式探头，能够测量出所在位置处的压力值，由于探头间距已知，再结合测得的两个压力值，通过公式即可计算出液体密度。

Claims (3)

1.一种测量不同深度处钻井液粘度和密度的装置，其特征在于，包括顶端设有气压传感器(1)和水平器(23)的上部承压釜体(2)，在上部承压釜体(2)内的顶壁上固定有同步电机(22)，在同步电机轴上从上至下顺序连有刻度盘(21)、游丝扭矩传感器(20)、游丝传动机构(3)；

在上部承压釜体(2)下方，通过中间体(6)连接有下部承压釜体(9)，在中间体(6)上分别设有增压阀(5)和降压阀(19)，在下部承压釜体(9)的外侧设有加热套(24)以及与加热套相连的加热引线器(13)和温度传感器(16)，下部承压釜体(9)的内侧设有泥浆罐(10)，泥浆罐(10)下方设有动力机构，通过该动力机构推动泥浆罐(10)沿下部承压釜体(9)的内壁做上下滑动；

在游丝传动机构(3)上连接有传动金属丝(18)，该传动金属丝穿过中间体(6)伸入到泥浆罐(10)内，传动金属丝(18)的末端连接有转子(17)，在泥浆罐(10)内还设有压差传感器(8)。

2.如权利要求1所述的测量不同深度处钻井液粘度和密度的装置，其特征在于，所述动力机构包括与泥浆罐(10)底端相连的举升托盘(11)，举升托盘(11)下方连接有套装在举升丝杆(14)上的举升推杆(12)，举升丝杆(14)与其下方的举升电机(15)相连。

3.如权利要求1所述的测量不同深度处钻井液粘度和密度的装置，其特征在于，所述气压传感器(1)、游丝扭矩传感器(20)、温度传感器(16)和压差传感器(8)分别通过数据线与设置在上部承压釜体(2)内的信号采集器(4)相连，所述信号采集器(4)与设置在装置外部的控制系统相连，该控制系统再通过PLC控制板与所述加热引线器(13)、举升电机(15)以及增压阀(5)和降压阀(19)相连，分别进行温度、测量深度和压力的控制。