CN208443689U - 一种现场测定钻井液密度装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种现场测定钻井液密度装置，包括球体、连接线和处理模块。连接线分别与处理模块和球体连接。处理模块包括用于获取球体在钻井液中的质量的数据采集单元以及能够根据数据采集单元获取的数据计算现场钻井液密度的计算单元。能够快速准确的实时测定钻井液密度。

Description

一种现场测定钻井液密度装置

技术领域

本实用新型属于油田钻井液技术领域，具体涉及一种现场测定钻井液密度装置。

背景技术

目前，钻井现场地面循环罐中的钻井液密度主要是通过采用密度称法进行测量，普遍采用的步骤如下：首先人工从循环罐取浆，再倒入密度称盛液杯，需要手动拨动游标并通过人为读数得出实测钻井液密度。该常规密度测试方法不仅费时、费力，而且在风雨天以及风沙大、光线暗的情况下易造成人为操作误差增大的问题，无法快速、准确、实时得出地面循环罐中钻井液的密度大小。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种现场测定钻井液密度装置，能够快速准确的实时测定钻井液密度。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种现场测定钻井液密度装置，包括球体、连接线和处理模块。连接线分别与处理模块和球体连接。处理模块包括用于获取球体在钻井液中的质量的数据采集单元以及能够根据数据采集单元获取的数据计算现场钻井液密度的计算单元。

根据本实用新型的现场测定钻井液密度装置，可以直接将球体置于钻井液中进行测试，而无需专门取浆，并且可以通过处理模块自动获取现场钻井液密度，同时，该装置的组件少，不仅可以实现实时测试钻井液的密度变化，而且提高了现场钻井液密度测试效率，解决了现场人工测试存在的人为操作误差的问题，从而有助于确定入井钻井液性能、降低井控风险。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步地改进。

根据本实用新型的现场测定钻井液密度装置，在一个优选的实施方式中，还包括套筒，套筒的侧壁设有用于钻井液流通的通孔。球体布置在套筒内，处理模块布置在套筒顶部。

通过采用套筒结构，可以降低钻井现场地面循环罐中的钻井液对球体的扰动，从而可以使球体在钻井液中保持稳定，因此可以避免连接线在循环钻井液中发生摆动而断裂，并且可以使得处理模块所获取的数据和测试结果准确可靠。另外，处理模块可以稳定牢靠的布置在套筒顶部，使得测试便捷。

进一步地，在一个优选的实施方式中，通孔对称布置在套筒的侧壁上。进一步地，在一个优选的实施方式中，球体与通孔所处的高度不同。在套筒上设置确定孔径的通孔的目的是密度发生变化时地面循环罐中的钻井液能够及时与套筒内钻井液发生置换，及时掌握钻井液密度的变化。通孔的位置与球体不处在同一高度可减弱钻井液流动对钢球的扰动。

具体地，在一个优选的实施方式中，数据采集单元包括称重装置。

具体地，在一个优选的实施方式中，计算单元包括压敏传感器、模拟信号与数字信号转换模块、和微处理器。模拟信号与数字信号转换模块分别与压敏传感器和微处理器连接。计算单元能够通过压敏传感器接收连接线传递的球体质量在钻井液中的质量，压敏传感器产生的压力信号通过信号线传输至模拟信号与数字信号转换模块，即A/D转换模块，A/D转换模块将接收的模拟信号转换成数字信号后输入微处理器，同时将预先校准的球体体积、球体在空气中的质量参数输入微处理器，微处理器在预置程序的作用下读取经过A/D转换模块转换的数字信号来计算对应的钻井液密度值。

进一步地，在一个优选的实施方式中，处理模块还包括与计算单元连接的锁存器。通过设置锁存器，可以将所测现场钻井液密度的数据实时存储。

进一步地，在一个优选的实施方式中，处理模块还包括与计算单元连接的显示屏。通过显示屏，现场操作人员可以直观的获得现场实时钻井液密度数据。

具体地，在一个优选的实施方式中，连接线包括聚酰胺纤维材料层、聚酯纤维材料层和聚丙烯纤维材料层中的至少一种。采用这些材质制成的连接线，能够确保连接线的耐高温能力，并且确保连接线不会因为球体在循环钻井液中发生摆动而断裂。

具体地，在一个优选的实施方式中，球体构造为不锈钢球。采用不锈钢球，一方面可以尽量避免球体多次使用及腐蚀等原因造成质量变化，另一方面，由于不锈钢的材料密度与钻井液密度差值大、均匀、致密、材料内部无空隙且在0～80℃范围内体积变化受温度影响小，因此可以减少流体扰动、温度变化等干扰因素对测试密度的影响。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：能够快速准确的实时测定钻井液密度。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1示意性显示了本实用新型实施例的现场测定钻井液密度装置；

图2示意性显示了本实用新型实施例的处理模块。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细实用新型，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

图1示意性显示了本实用新型实施例的现场测定钻井液密度装置10，图2示意性显示了本实用新型实施例的处理模块3。如图1和图2所示，本实用新型实施例的现场测定钻井液密度装置10，包括球体1、连接线2和处理模块3。连接线2分别与处理模块3和球体1连接。处理模块3包括用于获取球体在钻井液中的质量的数据采集单元31以及能够根据数据采集单元31获取的数据计算现场钻井液密度的计算单元32。本实用新型实施例的现场测定钻井液密度装置，可以直接将球体置于钻井液中进行测试，而无需专门取浆，并且可以通过处理模块自动获取现场钻井液密度，同时，改装置的组件少，不仅可以实现实时测试钻井液的密度变化，而且提高了现场钻井液密度测试效率，解决了现场人工测试存在的认为操作误差的问题，从而有助于确定入井钻井液性能、降低井控风险。

如图1所示，本实用新型实施例的现场测定钻井液密度装置10，在一个优选的实施方式中，还包括套筒4，套筒4的侧壁设有用于钻井液流通的通孔41，球体1与通孔41所处的高度不同。球体1布置在套筒4内，处理模块3布置在套筒4顶部。通过采用套筒结构，可以降低钻井现场地面循环罐中的钻井液流动对球体的扰动，从而可以使球体在钻井液中保持稳定，因此可以避免连接线在循环钻井液中发生摆动而断裂，并且可以使得处理模块所获取的数据和测试结果准确可靠。另外，处理模块可以稳定牢靠的布置在套筒顶部，使得测试便捷。进一步地，在一个优选的实施方式中，通孔41对称布置在套筒4的侧壁上，并且，球体1与通孔41所处的高度不同。通孔优选为直径2～20mm的圆孔，尤其优选为，直径范围为4～10mm的圆孔。在套筒上设置确定孔径的圆孔的目的是密度发生变化时底面循环罐中的钻井液能够及时与套筒内钻井液发生置换，及时掌握井浆密度的变化。通孔的位置与球体不处在同一高度可减弱钻井液流动对钢球的扰动。孔径的优选尺寸能够尽量避免钻井液粘度对钻井液置换的影响，由于钻井液具有确定的粘度和确定尺寸的粘土颗粒甚至是堵漏材料，如果通孔的孔径太小容易发生堵塞，导致套筒内外的钻井液置换慢，不能实时掌握钻井液的密度变化。优选地，球体1的外径尺寸为25.4～203.2mm。套筒内径比球体直径大4cm，套筒内径尺寸为29.4～207.2mm，外径尺寸为29.7～207.5mm。由于球体体积越小，压敏传感器受到的压力也会越小，转换的模拟信号也弱。钻井过程中，钻井液在地面罐中一直处于循环过程，因此钻井液流动不可避免会对球体产生扰动，影响球体质量的测量，进而对压敏传感器信号输出产生影响。越重的物体受扰动时摆动幅度会越小，轻微的扰动对模拟信号的强度影响减小。因此通过控制球体大小以及对应套筒内径的尺寸，可以减少测试过程中钻井液流动对压敏传感器输出信号强度的影响。

如图2所示，具体地，在一个优选的实施方式中，数据采集单元31包括称重装置。进一步地，在一个优选的实施方式中，称重装置为电子天平装置。优选地，电子天平装置的质量测试范围在10～1000g，测试精度为±0.01g。采用电子天平装置的称重装置，简单便捷。具体地，在一个优选的实施方式中，计算单元32包括压敏传感器321、A/D转换模块322、和微处理器323。A/D转换模块322分别与压敏传感器321和微处理器323连接。本实用新型实施例的密度测试装置10的原理是将具有确定体积V0(mL)和质量的球体置于钻井液循环罐中，通过分别测试球体在空气中质量W1(g)以及在钻井液中的质量W2(g)，得出球体的质量变化，根据钻井液密度为质量W1与质量W2之间的差值与体积V0的比值，从而计算得出现场钻井液密度值。具体地，计算单元32能够通过压敏传感器321接收连接线2传递的球体1在钻井液中的质量W2(g)，压敏传感器产生的压力信号通过信号线传输至模拟信号与数字信号转换模块，即A/D转换模块322，A/D转换模块322将接收的模拟信号转换成数字信号后输入微处理器323，同时将预先校准的球体1的体积V0(mL)、球体1在空气中的质量W1(g)参数输入微处理器323，微处理器323在预置程序的作用下读取经过A/D转换模块322转换的数字信号来计算对应的钻井液密度值。进一步地，在一个优选的实施方式中，处理模块3还包括与计算单元32连接的锁存器5。通过设置锁存器，可以将所测现场钻井液密度的数据实时存储。进一步地，在一个优选的实施方式中，处理模块3还包括与计算单元32连接的显示屏6。通过显示屏，现场操作人员可以直观的获得现场实时钻井液密度数据。

具体地，在一个优选的实施方式中，连接线包括聚酰胺纤维材料层、聚酯纤维材料层和聚丙烯纤维材料层中的至少一种。采用这些材质制成的连接线，能够确保连接线的耐高温能力，至少不低于100℃，并且确保连接线不会因为球体在循环钻井液中发生摆动而断裂。具体地，在一个优选的实施方式中，球体构造为不锈钢球，球体的密度不低于7.8g/cm³。采用不锈钢球，一方面可以尽量避免球体多次使用及腐蚀等原因造成质量变化，另一方面，由于不锈钢的材料密度与钻井液密度差值大、均匀、致密、材料内部无空隙且在0～80℃范围内体积变化受温度影响小，因此可以减少流体扰动、温度变化等干扰因素对测试密度的影响。

本实用新型实施例的现场测定钻井液密度装置的使用方法如下：

步骤一、称重并核准球体在空气中的质量，并将所得质量数据预先输入处理模块，同时检查球体外观及是否因多次使用及腐蚀等原因造成球体质量变化；

步骤二、球体体积测量：用游标卡尺或千分尺测量球体外径，计算球体体积，并将所得体积数据预先输入处理模块；

步骤三、组装球体、套筒、连接线与处理模块；

步骤四、钻井液密度测试：微处理器接收两组数据，一组是A/D转换后输出的数字信号，另一组为球体在空气中的质量和球体体积数据，即将球体在空气中的质量和球体体积校正后的数据通过数字键盘输入，通过微处理器中的预设程序计算钻井液的实时密度。

根据上述实施例，可见，本实用新型涉及的现场测定钻井液密度装置能够快速准确的实时测定钻井液密度。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种现场测定钻井液密度装置，其特征在于，包括球体、连接线和处理模块；所述连接线分别与所述处理模块和所述球体连接；所述处理模块包括用于获取球体在钻井液中的质量的数据采集单元以及能够根据所述数据采集单元获取的数据计算现场钻井液密度的计算单元。

2.根据权利要求1所述的现场测定钻井液密度装置，其特征在于，所述现场测定钻井液密度装置还包括套筒，所述套筒的侧壁设有用于钻井液流通的通孔；所述球体布置在所述套筒内，所述处理模块布置在所述套筒顶部。

3.根据权利要求2所述的现场测定钻井液密度装置，其特征在于，所述通孔对称布置在所述套筒的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的现场测定钻井液密度装置，其特征在于，所述球体与所述通孔所处的高度不同。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的现场测定钻井液密度装置，其特征在于，所述数据采集单元包括称重装置。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的现场测定钻井液密度装置，其特征在于，所述计算单元包括压敏传感器、模拟信号与数字信号转换模块和微处理器；所述模拟信号与数字信号转换模块分别与所述压敏传感器和所述微处理器连接。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的现场测定钻井液密度装置，其特征在于，所述处理模块还包括与所述计算单元连接的锁存器。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的现场测定钻井液密度装置，其特征在于，所述处理模块还包括与所述计算单元连接的显示屏。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的现场测定钻井液密度装置，其特征在于，所述连接线包括聚酰胺纤维材料层、聚酯纤维材料层和聚丙烯纤维材料层中的至少一种。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的现场测定钻井液密度装置，其特征在于，所述球体包括不锈钢层。