JP2023002672A - 比重計測装置 - Google Patents
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Abstract
Description
制御部31は、安定液に含まれる砂分率を算出する。砂分率は、泥水(安定液)中に存在する砂の容積の割合である。制御部31は、第1比重計測部21により計測した比重(第1計測値)及び第2比重計測部22により計測した比重(第2計測値)を取得する。そして、制御部31は、第1計測値及び第2計測値と、予め記憶している砂分算出式(後述する(2)式)とを用いて砂分率を算出する。この砂分率の算出の詳細は後述する。そして、制御部31は、算出した砂分率、計測した安定液の比重(第1計測値)、粘度計測部26から取得した粘度を、メモリに記憶する。
表示部32は、安定液の比重、粘度、砂分率を表示するディスプレイである。
次に、砂分を除去するサイクロン装置25の詳細について説明する。
ここで、砂分を分離するためには、サイクロン装置25の有効径と、安定液のサイクロン装置25の滞留時間とから算出する砂の沈降速度を考慮する。
サイクロン装置25における砂の沈降速度(V)は、ストークスの式(以下の(1)式)で示される。
V=(ρs-ρw)gD2/18μ=(ρs-ρw)Vt2D2/18μr…(1)
上述した(1)式に示したように、砂の沈降速度は、除去対象となる砂粒子の直径、周速度及び粘度の影響を受ける。
次に、図2及び図3を用いて、制御部31が実行する砂分率の算出方法について説明する。ここで、本実施形態の算出方法を用いて算出した砂分率(%)を換算砂分と称する。
本実施形態の制御部31は、次の(2)式により換算砂分x(%)を算出する。
x=140×(ρi-ρf)/(2.65-ρf)…(2)
ここで、ρi,ρfは、それぞれ、サイクロン装置25を通過する前の安定液の比重(第1計測値)、通過後の安定液の比重(第2計測値)である。この換算砂分の算出は、比重差が主として砂分に起因するものとして、比重差と砂分の損失の差とから求められる。
比重差による質量差=100×(ρi-ρf)…(3)
そして、サイクロン装置25を通過する前後の砂分の損失による質量差は、砂分計50の砂が堆積する部分の砂52の間隙率をn(=Vv/V×100)、砂の密度をρs(=2.65g/cm3)とすると、次の通りに示される。
砂分の損失による質量差=(ρs-ρf)×x×(1-n/100)…(4)
100×(ρi-ρf)=(ρs-ρf)×x×(1-n/100)…(5)
x=100(ρi-ρf)/((ρs-ρf)×(1-n/100))…(6)
x=α×(ρi-ρf)/(ρs-ρf)
今回は、実験時の測定値の相関から、α=140とし、また、砂の比重を2.65として、次式で換算した。
x=140×(ρi-ρf)/(2.65-ρf)
図3(a)には、異なる性状の安定液について、砂分計50で計測した(従来法による)砂分率と、本発明の換算砂分とを示している。更に、図3(b)には、従来法よる砂分率の値を横軸に取り、換算砂分を縦軸に取ったグラフを示す。これによれば、従来法による砂分率と換算砂分とがほぼ対応し、換算砂分が従来法とほぼ同じ精度であることを示している。
次に、図1に示した評価装置20における計測処理について説明する。
まず、杭孔10に配置されたポンプ15を駆動して、杭孔10の安定液を、回収管16を介して、プラント17に排出する。更に、プラント17において、調整された安定液を杭孔10に供給する。
ここでは、回収液の砂分率について説明する。
例えば、第1比重計測部21の測定値(第1計測値)と第2比重計測部22の測定値(第2計測値)が、以下の表1に示す値であったと仮定する。この場合、換算砂分は、判定値(1.0%)以上であるため、安定液の置換作業を継続する。そして、換算砂分が判定値より小さくなった場合に、安定液の置換作業を停止する。
(1)本実施形態では、サイクロン装置25に供給される安定液の比重(第1計測値)と、サイクロン装置25において砂分を除去した安定液の比重(第2計測値)とを含む式から、安定液の砂分率を算出する。これにより、安定液の砂分率を効率的に計測することができる。
・上記実施形態では、第1比重計測部21が計測した第1計測値から第2比重計測部22が計測した第2計測値を減算(引き算)した比重差を、砂の比重(2.65)から第2計測値を減算した比重差で除算して、係数(140)を乗算することで砂分率を算出した。安定液の砂分率は、この係数(140)や算出方法に限定されず、例えば、第1計測値を第2計測値で除算した値を、対応する換算テーブルを用いて砂分率を算出する等、第1計測値と第2計測値との比較結果を用いて、砂分率を計測することができればよい。更に、計測した粘度に応じて砂分率を調整して算出してもよい。具体的には、第1計測値と第2計測値とを比較した値を、計測した粘度の値に応じた補正値を用いて補正し、この補正値に応じて砂分率を算出する。
更に、杭孔10からプラント17に流れる回収液の管路及びプラント17から杭孔10に供給される供給液の管路に、それぞれ評価装置20を設けてもよい。
・上記実施形態では、砂分除去装置としてサイクロン装置25を用いた。砂分を除去することができる装置であれば、サイクロン装置25に限定されない。
Claims (2)
- 安定液の比重を計測する比重計測装置であって、
上面が開口した一定容量の円筒形状の容器と、
この容器内の安定液の重量を計測する圧力計とを備え、
前記圧力計は、前記容器の上面から低い取付位置に取り付けられ、
前記容器の下端は、孔の内部に充填された前記安定液が流れる供給管に接続されており、
前記容器には、前記供給管を介して下方から安定液が供給され、
前記容器の内部に供給された安定液を、上方に流した後、前記容器の上開口からオーバーフローさせ、
前記圧力計が前記取付位置から上方にある前記容器内の安定液の圧力を計測することにより前記安定液の重量を計測することを特徴とする比重計測装置。 - 前記容器の下方には、バルブを介して、前記容器の内部の安定液を排出するドレーン管が設けられ、
前記バルブを閉じるとともに前記ドレーン管のバルブを開くことにより、前記容器内の安定液を排出することで、前記安定液の比重のキャリブレーションを実行することを特徴とする請求項1に記載の比重計測装置。
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