專利名稱：一種鉆井液返出流量檢測(cè)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油天然氣鉆井測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種明渠流流量檢測(cè)裝置及方法，特別是一種鉆井液返出流量檢測(cè)裝置及方法。
背景技術(shù)：
在石油鉆井過(guò)程中，泥漿返出量是一個(gè)非常重要的參數(shù)，它關(guān)系到對(duì)井涌井漏的即時(shí)指示，是提前實(shí)施井控和預(yù)防井噴發(fā)生的前提。目前，石油鉆井界測(cè)量鉆井液返出流量通常在泥漿罐中進(jìn)行，通過(guò)測(cè)量泥漿罐中的液位變化來(lái)反映鉆井液返出流量，但這種測(cè)量方法具有系統(tǒng)復(fù)雜，安裝維護(hù)困難，且對(duì)流量反映滯后等缺點(diǎn)；另一種常用的靶式流量計(jì)安裝在鉆井液返出管線上，該種裝置由擺靶、 角度傳感器組成。當(dāng)泥漿以一定的流速?zèng)_擊擺靶時(shí)，擺靶將會(huì)偏移一定的角度，由角度傳感器測(cè)量該角度，得出泥漿流量的相對(duì)量。這種靶式流量計(jì)存在泥漿易在擺靶上附著，對(duì)流量反映不夠靈敏等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響測(cè)量精度，尤其是當(dāng)流量較小時(shí)，測(cè)量誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鉆井液返出流量檢測(cè)裝置及方法，解決了目前泥漿回流量測(cè)量裝置精度不高、反映滯后，特別是當(dāng)流量較小時(shí)，誤差較大等問(wèn)題。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種鉆井液返出流量檢測(cè)裝置，它由安裝于井筒鉆井液返出口與振動(dòng)篩之間的一個(gè)或多個(gè)流量測(cè)量短節(jié)組成，所述的流量測(cè)量短節(jié)包括矩形截面過(guò)流段和位于矩形截面過(guò)流段兩端的喇叭口緩沖段，矩形截面過(guò)流段頂部安裝有液位傳感器，矩形截面過(guò)流段內(nèi)部液流中安裝有流速傳感器，液位傳感器、流速傳感器分別與計(jì)算及顯示報(bào)警單元電連接。一種鉆井液返出流量檢測(cè)方法，它包括以下步驟SI :泥漿流入泥漿從井筒鉆井液返出口返出后，流入返出管線，經(jīng)喇叭口緩沖段I流入矩形截面過(guò)流段；S2 :泥漿測(cè)量安裝在矩形截面過(guò)流段頂部的液位傳感器測(cè)量此時(shí)的液位高度h，與此同時(shí)，安裝在矩形截面過(guò)流段內(nèi)部液流中的流速傳感器測(cè)量矩形截面過(guò)流段中的過(guò)流速度，并利用流速分布規(guī)律將過(guò)流速度轉(zhuǎn)化為平均速度V ；S3 :計(jì)算泥漿即時(shí)流量當(dāng)液流較小時(shí)，運(yùn)用明渠流的流量計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，即利用速度-面積法求得泥漿的即時(shí)流量Q為Q=hI*V ；當(dāng)液流較大，液流蓋滿整個(gè)矩形截面過(guò)流段時(shí)，泥漿的即時(shí)流量Q為Q=S*V ；S4 :顯示及報(bào)警將所測(cè)結(jié)果直接顯示在顯示裝置上，當(dāng)所測(cè)結(jié)果與注入泥漿流量的差值超出警戒范圍時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警裝置，自動(dòng)報(bào)警；S5 :泥漿回流測(cè)量完成后，泥漿沿喇叭口緩沖段II流入振動(dòng)篩，并回流到泥漿罐，再次進(jìn)入泥漿循環(huán)系統(tǒng)。
所述的h為泥漿液面高度，所述的I為矩形截面寬，所述的V為泥漿平均流速，所述的S為矩形管道面積。本發(fā)明的有益效果是(I)本發(fā)明提供一種鉆井液返出流量檢測(cè)裝置及方法，解決了目前泥漿回流量測(cè)量裝置精度不高、反映滯后，特別是當(dāng)流量較小時(shí)，誤差較大等問(wèn)題，測(cè)量段采用矩形截面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的圓形截面，使過(guò)流量與泥漿液面高度呈線性變化，更好的體現(xiàn)了流量隨液位高度的變化，具有測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，且測(cè)量精度不受流量影響，同時(shí)還降低了原有測(cè)量裝置對(duì)計(jì)算系統(tǒng)的要求等優(yōu)點(diǎn)；(2)本發(fā)明提供一種鉆井液返出流量檢測(cè)裝置及方法，相比于目前部分油田常用的矩形槽泥漿回流管，具有矩形節(jié)流段橫截面寬度更小，對(duì)流量的反映也更為靈敏，并可作為一獨(dú)立的測(cè)量短節(jié)直接安裝在鉆井液返出口，簡(jiǎn)單方便，且不需要改變當(dāng)前鉆井液回流管路結(jié)構(gòu)，降低了生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)；
(3)本發(fā)明提供一種鉆井液返出流量檢測(cè)裝置及方法，采用傳感器分別測(cè)量泥漿液位高度和流速，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，利用明渠流量的計(jì)算方法計(jì)算泥漿流量，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了傳統(tǒng)流量檢測(cè)裝備對(duì)計(jì)算手段的要求，測(cè)量精度高，實(shí)時(shí)性好，能適應(yīng)復(fù)雜工況和復(fù)雜流體，可應(yīng)用于鉆井液回流流量檢測(cè)，也可廣泛應(yīng)用于其它明渠流的流量檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明流量測(cè)量短節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖I和圖2的A-A面剖視圖； 圖中，I-液位傳感器，2-流速傳感器，3-井筒鉆井液返出口，4-振動(dòng)篩，5-流量測(cè)量短節(jié)，6-矩形截面過(guò)流段，7-喇叭口緩沖段I，8_計(jì)算及顯示報(bào)警單元，9-泥漿罐，10-喇口八口緩沖段II，11-泥漿泵。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。如圖I、圖2、圖3所示，一種鉆井液返出流量檢測(cè)裝置，它由安裝于井筒鉆井液返出口 3與振動(dòng)篩4之間的一個(gè)或多個(gè)流量測(cè)量短節(jié)5組成，所述的流量測(cè)量短節(jié)5包括矩形截面過(guò)流段6和位于矩形截面過(guò)流段6兩端的喇叭口緩沖段，矩形截面過(guò)流段6頂部安裝有液位傳感器1，矩形截面過(guò)流段6內(nèi)部液流中安裝有流速傳感器2，液位傳感器I、流速傳感器2分別與計(jì)算及顯示報(bào)警單元8電連接。一種鉆井液返出流量檢測(cè)方法，它包括以下步驟SI :泥漿流入泥漿從井筒鉆井液返出口 3返出后，流入返出管線，經(jīng)喇叭口緩沖段I流入矩形截面過(guò)流段6 ；S2 :泥漿測(cè)量安裝在矩形截面過(guò)流段6頂部的液位傳感器I測(cè)量此時(shí)的液位高度h，與此同時(shí)，安裝在矩形截面過(guò)流段6內(nèi)部液流中的流速傳感器2測(cè)量矩形截面過(guò)流段6中的過(guò)流速度，并利用流速分布規(guī)律將過(guò)流速度轉(zhuǎn)化為平均速度V ;
S3 :計(jì)算泥漿即時(shí)流量當(dāng)液流較小時(shí)，運(yùn)用明渠流的流量計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，即利用速度-面積法求得泥漿的即時(shí)流量Q為Q=hI*V，式中，h為泥漿液面高度，I為矩形截面寬，V為泥漿平均流速；當(dāng)液流較大，液流蓋滿整個(gè)矩形截面過(guò)流段6時(shí)，泥漿的即時(shí)流量Q為Q=S*V，式中，S為矩形管道面積，V為泥漿平均流速；S4 :顯示及報(bào)警將所測(cè)結(jié)果直接顯示在顯示裝置上，當(dāng)所測(cè)結(jié)果與注入泥漿流量的差值超出警戒范圍時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警裝置，自動(dòng)報(bào)警；S5 :泥漿回流測(cè)量完成后，泥漿沿喇叭口緩沖段II流入振動(dòng)篩4，并 回流到泥漿罐9，再次進(jìn)入泥漿循環(huán)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種鉆井液返出流量檢測(cè)裝置，其特征在于它由安裝于井筒鉆井液返出口(3)與振動(dòng)篩(4)之間的ー個(gè)或多個(gè)流量測(cè)量短節(jié)(5)組成，所述的流量測(cè)量短節(jié)(5)包括矩形截面過(guò)流段(6)和位于矩形截面過(guò)流段(6)兩端的喇叭ロ緩沖段，矩形截面過(guò)流段(6)頂部安裝有液位傳感器(1)，矩形截面過(guò)流段(6)內(nèi)部液流中安裝有流速傳感器(2)，液位傳感器(I)、流速傳感器(2 )分別與計(jì)算及顯示報(bào)警單元(8 )電連接。
2.一種鉆井液返出流量檢測(cè)方法，其特征在于它包括以下步驟 51:泥漿流入泥漿從井筒鉆井液返出口(3)返出后，流入返出管線，經(jīng)喇叭ロ緩沖段I (7)流入矩形截面過(guò)流段(6); 52:泥漿測(cè)量安裝在矩形截面過(guò)流段(6)頂部的液位傳感器(I)測(cè)量此時(shí)的液位高度h，與此同時(shí)，安裝在矩形截面過(guò)流段(6)內(nèi)部液流中的流速傳感器(2)測(cè)量矩形截面過(guò)流段(6)中的過(guò)流速度，并利用流速分布規(guī)律將過(guò)流速度轉(zhuǎn)化為平均速度V ; 53:計(jì)算泥漿即時(shí)流量當(dāng)液流較小時(shí)，運(yùn)用明渠流的流量計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，即利用速度-面積法求得泥漿的即時(shí)流量Q為Q=hI*V ； 當(dāng)液流較大，液流蓋滿整個(gè)矩形截面過(guò)流段(6)時(shí)，泥漿的即時(shí)流量Q為Q=S*V ； 54:顯示及報(bào)警將所測(cè)結(jié)果直接顯示在顯示裝置上，當(dāng)所測(cè)結(jié)果與注入泥漿流量的差值超出警戒范圍時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警裝置，自動(dòng)報(bào)警； 55:泥漿回流測(cè)量完成后，泥漿沿喇叭ロ緩沖段II (10)流入振動(dòng)篩(4)，并回流到泥漿罐(9 )，再次進(jìn)入泥漿循環(huán)系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種鉆井液返出流量檢測(cè)方法，其特征在于所述的h為泥漿液面高度，所述的I為矩形截面寬，所述的V為泥漿平均流速，所述的S為矩形管道面積。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鉆井液返出流量檢測(cè)裝置及方法，其裝置由安裝于井筒鉆井液返出口(3)與振動(dòng)篩(4)之間的一個(gè)或多個(gè)流量測(cè)量短節(jié)(5)組成，所述的流量測(cè)量短節(jié)(5)包括矩形截面過(guò)流段(6)和位于矩形截面過(guò)流段(6)兩端的喇叭口緩沖段，矩形截面過(guò)流段(6)頂部安裝有液位傳感器(1)，矩形截面過(guò)流段(6)內(nèi)部液流中安裝有流速傳感器(2)，液位傳感器(1)、流速傳感器(2)分別與計(jì)算及顯示報(bào)警單元(8)電連接。本發(fā)明解決了目前泥漿回流量測(cè)量裝置精度不高、反映滯后，特別是當(dāng)流量較小時(shí)，誤差較大等問(wèn)題，測(cè)量段采用流量與液位高度呈線性變化的矩形截面，降低了流量檢測(cè)裝備對(duì)計(jì)算手段的要求，測(cè)量精度高，實(shí)時(shí)性好。
文檔編號(hào)E21B21/08GK102704874SQ20121015621
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者劉清友, 王國(guó)榮, 程俊豐, 謝沖 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)