CN211452497U - 一种钻井液滤失量自动化测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钻井液滤失量自动化测量装置，包含滤失主体、过滤介质和滤液量测量系统、冲洗系统；滤失主体包括封闭的活塞室柱体、活塞，活塞室柱体上设有压力接口、排气孔、排出接口、清水泵接口和放空接口，在活塞室柱体底部的排出接口上方设置过滤介质；滤液量测量系统包括位移传感器和质量计量器；冲洗系统包括超声波发生器、加压阀、调压阀、压力表、气源压力表和输气管线、高压气源、活塞复位阀、泥浆阀、泥浆泵、清水阀、清水泵、压力传感器、排污阀、滤液阀、反冲阀。本实用新型的装置可实现钻井液滤失量自动化测量仪器自动加压，连续定时记录测量滤失量，自动清洗的功能。

Description

一种钻井液滤失量自动化测量装置

技术领域

本实用新型涉及石油开发过程中相关液体的滤失量测量装置，尤其涉及钻井液滤失量自动化测量的装置。

背景技术

钻井液滤失量是钻井液的重要性能参数，目前，我们在常规钻井操作中，滤失量测定采用的方法主要是滤失仪进行低温低压实验，得到API滤失量。该方法要确保钻井液杯各部件，尤其是滤网清洁干燥，也要保证密封垫圈未变形或损坏。测试时将钻井液注入钻井液杯中，使其液面距顶部至少13mm（以减少二氧化碳对滤液的污染），而后放好滤纸并安装好仪器。将干燥的量筒放在排出管下面以接收滤液。关闭减压阀并调节压力调节器，以便在30秒或更短的时间内使压力达到（690±35KPa）。在加压的同时开始计时，到30min后测量滤液的体积。关闭压力调节器并小心打开减压阀。以cm³为单位记录滤液的体积（精确到0.1cm³），以此结果作为API滤失量。从上述过程可看出，该常规方法需要样品量大（装满样品杯约300cm³）、耗费时间长（实验过程至少需要30min）且操作步骤多。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种新型钻井液滤失量自动化测量装置，能够定时、准确地测量钻井液的滤失量，解决钻井液滤失量的自动化在线监测问题，给自动化钻井提供了有利的技术支撑。

其技术方案是，

一种钻井液滤失量自动化测量装置，包含滤失主体、过滤介质和滤液量测量系统、冲洗系统；

所述滤失主体包括：封闭的活塞室柱体，轴向设置在活塞室柱体内部的活塞，活塞顶部设有与活塞室柱体顶部轴向滑动密封配合的凸栓，活塞室柱体上部设有与活塞上密封室联通的压力接口，活塞室柱体中部设有与活塞下密封室联通的排气孔，在活塞室柱体底部轴向设有排出接口，径向分别设有清水泵接口和放空接口，在活塞室柱体底部的排出接口上方设置过滤介质；

所述过滤介质包括滤纸或者均布有过滤孔的金属板、金属滤网；

所述滤液量测量系统包括：安装在活塞顶部凸栓上的位移传感器和与排出接口连接的质量计量器；

所述冲洗系统包括设置在活塞中的超声波发生器，以及与压力接口连接的加压阀、压力表、调压阀、气源压力表和输气管线、高压气源，与排气孔连接的活塞复位阀、气源压力表和输气管线，与清水泵接口连接的泥浆阀、泥浆泵和清水阀、清水泵，与放空接口连接的压力传感器和排污阀、放空管线，与排出接口连接的滤液阀和反冲阀、清水泵。

上述方案进一步包括：

所述的活塞复位阀、加压阀、调压阀、排污阀、滤液阀、反冲阀、清水阀和泥浆阀均为电磁阀；所述冲洗系统还包括控制器、控制器分别与活塞复位阀、加压阀、调压阀、排污阀、滤液阀、反冲阀、清水阀和泥浆阀连接控制。

所述装置中除了高压气源、泥浆泵、清水泵、放空管线和质量计量器之外的其它部件全部设置在箱体内，在箱体上分别设置与高压气源、泥浆泵、清水泵和放空管线连接的快速接头，以及与滤液阀至质量计量器对应的开孔。

在活塞室柱体底部的过滤介质A上方设置环形压环A。

所述高压气源为高压气瓶或空压机。

本实用新型的装置选用可重复性过滤介质代替滤纸，并配合超声波发生器洗涤实现过滤介质的重复应用；产品所有阀门都采用电磁阀，阀门的开、关通过电脑自动控制；装置外壳密封，充分考虑了保温、防雨、防爆等复杂情况。滤失主体顶端安装有位移传感器，过滤的液体通过底部端口排出。主体两侧留有接清水泵、泥浆泵和放空的接口。滤失主体内装有超声波发生器洗涤装置，可有效实现泥饼的冲洗，使得过滤介质可重复使用。滤液量测量系统包括位移传感器,滤失主体顶端安装有位移传感器，用于感应滤失主体中的活塞下降距离，记录滤失量数据。自动冲洗系统包括清水泵、超声波发生器装置、加压阀、泥浆阀、清水阀、滤液阀、排污阀等所有阀门采用电磁阀自动控制。冲洗系统通过清水泵向主体内注入清水，启动超声波发生器，对主体进行冲洗。同时放空冲洗的液体。

实用新型的效果：

本实用新型的钻井液滤失量自动化测量装置可实现钻井液滤失量自动化测量仪器自动加压，连续定时记录测量滤失量，自动清洗的功能。

附图说明

附图1是一种典型实施例的结构示意图。

附图2为钻井液滤失性能在线评价装置示意图。

图中：A1滤失主体,A2压力接口,A3超声波发生器,A4活塞,A5清水泵接口,A6过滤介质,A7排出接口,A8环形压环,A9放空接口,A10排气口,1输气管线A，2快速接头，3输气管线B,4控制器,5气源压力表，6压力表，7调压阀，8活塞复位阀，9加压阀，10位移传感器，11压力传感器，12排污阀，13放空管线，14滤液阀，15反冲阀，16清水阀，17泥浆阀，18泥浆泵，19清水泵，20机箱，21质量计量器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参照附图1，本实用新型通过如下方式实现：

实施例1：一种钻井液滤失量自动化测量装置，包含滤失主体A1、过滤介质A6和滤液量测量系统、冲洗系统；

所述滤失主体A1包括：封闭的活塞室柱体，轴向设置在活塞室柱体内部的活塞A4，活塞顶部设有与活塞室柱体顶部轴向滑动密封配合的凸栓，活塞室柱体上部设有与活塞上密封室联通的压力接口A2，活塞室柱体中部设有与活塞下密封室联通的排气孔A10，在活塞室柱体底部轴向设有排出接口A7，径向分别设有清水泵接口A5和放空接口A9，在活塞室柱体底部的排出接口A7上方设置过滤介质A6；

所述过滤介质A6包括滤纸或者均布有过滤孔的金属板、金属滤网；

所述滤液量测量系统包括：安装在活塞A4顶部凸栓上的位移传感器10和与排出接口A7连接的质量计量器21；

所述冲洗系统包括设置在活塞A4中的超声波发生器A3，以及与压力接口A2连接的加压阀9、压力表6、调压阀7、气源压力表5和输气管线、高压气源，与排气孔A10连接的活塞复位阀8、气源压力表5和输气管线，与清水泵接口A5连接的泥浆阀17、泥浆泵18和清水阀16、清水泵19，与放空接口A9连接的压力传感器11和排污阀12、放空管线13，与排出接口A7连接的滤液阀14和反冲阀15、清水泵19。

实施例2：上述实施例1进一步包括：

所述的活塞复位阀8、加压阀9、调压阀7、排污阀12、滤液阀14、反冲阀15、清水阀16和泥浆阀17均为电磁阀；所述冲洗系统还包括控制器4、控制器4分别与活塞复位阀8、加压阀9、调压阀7、排污阀12、滤液阀14、反冲阀15、清水阀16和泥浆阀17连接控制。

所述装置中除了高压气源、泥浆泵18、清水泵19、放空管线13和质量计量器21之外的其它部件全部设置在箱体20内，在箱体20上分别设置与高压气源、泥浆泵18、清水泵19和放空管线13连接的快速接头2，以及与滤液阀14至质量计量器21对应的开孔。

在活塞室柱体底部的过滤介质A6上方设置环形压环A8。

实施例3：一种钻井液滤失量自动化测量装置，滤失主体A1上部安装有位移传感器10，滤失主体右上方有压力接口A2，位移传感器10下方接有活塞A4，活塞A4中安装了超声波发生器A3，滤失主体底部分别有清水泵接口A5和放空接口A9，中间有排气孔A10，滤失主体下方装有过滤介质A6和环形压环A8，最底下有滤液排出接口A7。

钻井液滤失量试验平台参照附图2，通过如下方式实现：

附图2中粗虚线内为机箱20内部结构，细虚线表示控制器4控制线路。机箱20上部有快速接头2输气管线1来连接气瓶或空压机，机箱20上部另有一路线路接计算机控制系统，机箱20右下部分别有快速接头2和管线联通泥浆泵18和清水泵19，左下部为放空管线13，机箱底部有排出接口可使滤液直接排出。机箱内部主要部分为滤失主体A1，上部有位移传感器10，输气管线1上连接有气源压力表5、调压阀7、压力表6、加压阀9、活塞复位阀8，主体下方左出口连接有压力传感器11和排污阀12接放空管线13，主体右下方接泥浆阀17和清水阀16分别连接泥浆泵18和清水泵19；主体下方接反冲阀15连接清水泵19、主体下方同时接滤液阀14。

实施例4：滤失主体采用不锈钢材质，耐压1.5MPa。顶端安装有位移传感器，活塞行程为50mm，超声波发生器安装在活塞中，底部有过滤介质过滤杂质，过滤的液体通过底部端口流出。主体两侧留有接清水泵、泥浆泵和放空的接口。过滤介质采用可重复性的316L激光孔板代替滤纸并配合超声波发生器洗涤装置实现过滤介质的重复应用；过滤介质上孔眼为圆形，均匀分布，介质厚度为1mm,通过主体底端的环形压环压住过滤的过滤介质，并通过底部的放射槽导流液体。

钻井液滤失量自动化测量装置采用高压软管泵取样，用电脑控制进样阀的开关和泵的启动和停止；样品进入釜中，空压机的气体以恒定的压力（0.7MPa）压动活塞，活塞压钻井液迫使钻井液在一定的压力下，滤过可重复使用的多孔介质，用活塞下降的距离测量钻井液在30分钟的滤失量，记录滤失量到数据库；一次滤失量过后，打开冲洗阀门和超声波洗涤装置，并反冲洗多孔滤失介质。然后进行下一次滤失量测试。

钻井液滤失量自动化测量装置采用全自动控制系统，仪器工作流程显示在界面上，通过电脑软件控制各个滤失主体和各系统的阀门（例如清水阀、泥浆阀、反冲阀、排污阀等）的启动和停止或者延时。形成一整套的自动控制系统，电脑自动采集压力、温度、滤失量等，生成原始数据报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式，数据分析功能。

实施例5：膨润土（5%）钻井液测试试验装置的准确度

使用钻井液滤失量自动化测量装置对5%的坂土浆进行滤失量测量，并与API方法测量的滤失量进行对比，实验结果见表1。

表1 钻井液滤失量在线测量样机与API测量结果对比

实施例6：配置4%膨润土钻井液加入0.2%聚丙烯酰胺+0.4%铵盐，用钻井液滤失量在线测量样机测量上述钻井液的滤失量，与API滤失量测量法进行对比，实验结果见表2所示。

表2 钻井液滤失量在线测量样机与API测量结果对比

从表中可以看出，钻井液滤失量自动化测量装置的数值稳定，与实验室常规测量方法的得到的钻井液滤失量相比，数据是准确可靠的。

Claims (5)

1.一种钻井液滤失量自动化测量装置，包含滤失主体（A1）、过滤介质（A6），其特征在于还包括滤液量测量系统、冲洗系统；

所述滤失主体（A1）包括：封闭的活塞室柱体，轴向设置在活塞室柱体内部的活塞（A4）；活塞顶部设有与活塞室柱体顶部轴向滑动密封配合的凸栓，活塞室柱体上部设有与活塞上密封室联通的压力接口（A2），活塞室柱体中部设有与活塞下密封室联通的排气孔（A10），在活塞室柱体底部轴向设有排出接口（A7），径向分别设有清水泵接口（A5）和放空接口（A9），在活塞室柱体底部的排出接口（A7）上方设置过滤介质（A6）；

所述过滤介质（A6）包括滤纸或者均布有过滤孔的金属板、金属滤网；

所述滤液量测量系统包括：安装在活塞（A4）顶部凸栓上的位移传感器（10）和与排出接口（A7）连接的质量计量器（21）；

所述冲洗系统包括设置在活塞（A4）中的超声波发生器（A3），以及与压力接口（A2）连接的加压阀（9）、压力表（6）、调压阀（7）、气源压力表（5）和输气管线、高压气源，与排气孔（A10）连接的活塞复位阀（8）、气源压力表（5）和输气管线，与清水泵接口（A5）连接的泥浆阀（17）、泥浆泵（18）和清水阀（16）、清水泵（19），与放空接口（A9）连接的压力传感器（11）和排污阀（12）、放空管线（13），与排出接口（A7）连接的滤液阀（14）和反冲阀（15）、清水泵（19）。

2.根据权利要求1所述的钻井液滤失量自动化测量装置，其特征在于：所述的活塞复位阀（8）、加压阀（9）、调压阀、排污阀（12）、滤液阀（14）、反冲阀（15）、清水阀（16）和泥浆阀（17）均为电磁阀；所述冲洗系统还包括控制器（4）、控制器（4）分别与活塞复位阀（8）、加压阀（9）、调压阀、排污阀（12）、滤液阀（14）、反冲阀（15）、清水阀（16）和泥浆阀（17）连接控制。

3.根据权利要求2所述的钻井液滤失量自动化测量装置，其特征在于：所述装置中除了高压气源、泥浆泵（18）、清水泵（19）、放空管线（13）和质量计量器（21）之外的其它部件全部设置在箱体（20）内，在箱体（20）上分别设置与高压气源、泥浆泵（18）、清水泵（19）和放空管线（13）连接的快速接头（2），以及与滤液阀（14）至质量计量器（21）对应的开孔。

4.根据权利要求1-3任一所述的钻井液滤失量自动化测量装置，其特征在于：在活塞室柱体底部的过滤介质（A6）上方设置环形压环（A8）。

5.根据权利要求1-3任一所述的钻井液滤失量自动化测量装置，其特征在于：所述高压气源为高压气瓶或空压机。

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