專利名稱：一種泥漿物理參數(shù)采集單元的制作方法
技術領域：
一種泥漿物理參數(shù)采集單元，它適于各種地質鉆探和開發(fā)，特別適用于石油的鉆井開發(fā)。
在地質鉆井中，需要用泥漿來攜帶出鉆井過程產生的巖屑和平衡地層壓力，以維持鉆井作業(yè)的進行并防止井噴等事故發(fā)生。而泥漿比重的控制是鉆井中的一個重要問題。泥漿的比重過輕，就不能頂住地下地層的壓力，從而發(fā)生井噴事故，而泥漿比重過大，對于鉆機的鉆進效率和鉆機磨損都是很不利的。同時，泥漿比重過大也增加了鉆井費用。在鉆探過程中，井位不同，地下壓力差別很大，隨著鉆井深度的進展，地層地質性質也會發(fā)生變化，從而使井下壓力產生較大的波動。在鉆探過程中，一般在發(fā)生大的地質變化以及出現(xiàn)象漏失、氣浸、水浸、井壁坍塌等異常情況之前，都會使泥漿的物理性質(如比重、溫度、泥漿池液面高度等)發(fā)生變化，因此可以通過測量這些物理量來判斷井下將發(fā)生的情況，采取相應措施，保證鉆井的順利進行和鉆井的安全。但是，由于井位的自然環(huán)境很差，用常規(guī)儀器很難在現(xiàn)場條件下及時對泥漿的物理參數(shù)進行精確測定。因此，現(xiàn)在的鉆井都是用保守的方法，即人為加大泥漿的比重，以減少發(fā)生井噴的可能性?？蛇@種被動的方法不僅不能完全杜絕井噴，而且還造成很大的浪費。更有甚者，在勘探過程中往往是使用了過高的泥漿比重，使遇到的油、氣層被“丟掉了”。如果能在整個鉆井過程中，在不同的地層壓力階段使用不同比重的泥漿進行平衡，實現(xiàn)鉆井的平衡作業(yè)，將會帶來很大的好處。
本實用新型的目的是發(fā)明一套可用于鉆井現(xiàn)場對泥漿比重、溫度以及泥漿池液面高度等物理性能進行測量的泥漿物理參數(shù)采集單元，為實現(xiàn)鉆井過程中平衡作業(yè)提供可靠保證。
本實用新型如附


圖1所示，它有壓力傳感器(1)和壓力傳感器(2)，溫度傳感器(3)，其特征在于有一端帶有節(jié)流小孔的長管(4)和一端帶有節(jié)流小孔的短管(5)，在長管(4)和短管(5)上分別裝有壓力傳感器(1)和壓力傳感器(2)，在長管(4)和短管(5)節(jié)流端接有壓縮空氣源(6)。
本實用新型在使用時，把兩管垂直插于泥漿池中，保持兩管的下端口有一固定的高程差H，其兩管的下端開口部都低于泥漿池液面。在工作時，壓縮空氣源(6)通過節(jié)流小孔向兩管連續(xù)供氣，氣體不斷通過兩管下端的開口溢出，保證兩管中都沒有泥漿。這時，短管(5)中的氣體壓力(相對大氣壓力)為短管(5)下端口部距泥漿池液面高度L1所產生的泥漿壓力P1，長管(4)中的氣體壓力為長管(4)下端口部距泥漿池液面高度L2所產生的泥柱壓力P2，如果泥漿比重為d，那么P1＝d＊L1P2＝d＊L2因為 L2－L1＝H為常值，P2－P1＝d＊L2－d＊L1＝d＊(L2－L1)故有 d＝(P2－P1)／H因此，可以通過兩管的壓力差值求出泥漿的比重。在知道泥漿比重之后，可通過L1＝P1／d或L2＝P2／d求得泥漿液面的高度。同時，通過溫度傳感器(3)插在泥漿池中測出泥漿的溫度。這樣就實現(xiàn)了對泥漿比重、溫度和泥漿池液面高度的測量。由于壓力傳感器(1)和(2)裝于兩管的上部，不接觸到泥漿，工作條件好。本實用新型的結構簡單，只要固定于泥漿池中就能方便工作，而且可以實時測量，從而保證了及時監(jiān)視井下的異常情況，也為進行平衡鉆井作業(yè)提供了可靠保證。
本實用新型中的壓縮空氣源(6)可以是一個小型空氣壓縮機或是壓縮空氣貯氣瓶及鉆機系統(tǒng)的壓縮空氣源，節(jié)流小孔可以較小，只要保證有少量的空氣不斷進入兩管中并從兩管的下端溢出，使兩管中沒有泥漿即可。但太小時泥漿池液面的波動對測量影響較大。節(jié)流小孔起到了限制氣體流量和隔絕氣源壓力對兩管壓力影響的作用。
本實用新型中的長管(4)和短管(5)可以并在一起做成一體，這樣便于本發(fā)明在泥漿池中的安放。管的截面形狀可以是各種形狀，如園形、方形、六邊形等。本實用新型中長管(4)和短管(5)上分別裝的壓力傳感器(1)和(2)也可以換為在長管(4)和短管(5)之間跨裝一個壓差傳感器和在其中之一上裝一個壓力傳感器，使壓力差值的測量誤差減少。
本實用新型中的溫度傳感器可以有數(shù)個，布放在距泥漿泵口不同距離位置上，通過測量泥漿溫度梯度的變化。可以相應得知泥漿粘度值的變化，可更準確地對井下發(fā)生的情況作出判斷。
本實用新型中所用的壓力(或壓差)傳感器以及溫度傳感器可以是普通工業(yè)儀表，也可以是自動化儀表，還可以是如附圖2所示，傳感器只是一些基礎的敏感元件。敏感元件通過導線與插入標準工業(yè)控制介面(簡稱RTU)(7)中的各自的測量適配模塊(8)相連，RTU(7)通過標準串行通訊接口與可為整個系統(tǒng)所共有的中央控制計算機(9)相連，成為一個機電一體化的鉆機泥漿物理參數(shù)采集單元。中央控制計算機(9)通過串行通訊接口給RTU(7)發(fā)送地址選通命令，選通不同的測量適配模塊(8)。測量適配模塊(8)被選通后，把敏感元件的模擬量轉換為數(shù)字量送回計算機(9)，計算機(9)通過掃描的方式不斷對各個測點進行自動數(shù)據(jù)采集，并實時進行計算處理和記錄。提高了監(jiān)測精度和速度，而且可以在RTU(7)中插入如象井口防噴裝置控制適配模塊，報警裝置驅動模塊等。在監(jiān)測到異?，F(xiàn)象將發(fā)生時進行自動處理和報警，實現(xiàn)機電一體化的測量與控制。
權利要求1.一種泥漿物理參數(shù)采集單元，它有壓力傳感器(1)和壓力傳感器(2)，溫度傳感器(3)，其特征在于有一端帶有節(jié)流小孔的長管(4)和一端帶有節(jié)流小孔的短管(5)，在長管(4)和短管(5)上分別裝有壓力傳感器(1)和壓力傳感器(2)，在長管(4)和短管(5)節(jié)流端接有壓縮空氣源(6)。
2.如權利要求1所述的泥漿物理參數(shù)采集單元，其特征在于壓力傳感器(1)和壓力傳感器(2)為一跨裝于長管(4)和短管(5)之間的壓差傳感器和裝于長管(4)與短管(5)其中之一的壓力傳感器。
3.如權利要求1或2所述的泥漿物理參數(shù)采集單元，其特征在于溫度傳感器(3)為布放在距泥漿泵口不同距離位置上的數(shù)個溫度傳感器。
4.如權利要求1或2所述的泥漿物理參數(shù)采集單元，其特征在于壓力傳感器(1)和(2)，溫度傳感器(3)都為基礎敏感元件，各敏感元件通過導線與插入標準工業(yè)控制介面(7)中的各自的測量適配模塊(8)相連，標準工業(yè)控制介面通過標準串行通訊接口與可為整個系統(tǒng)所共有的中央控制計算機(9)相連。
5.如權利要求3所述的泥漿物理參數(shù)采集單元，其特征在于壓力傳感器(1)和(2)，溫度傳感器(3)都為基礎敏感元件，各敏感元件通過導線與插入標準工業(yè)控制介面(7)中的各自的測量適配模塊(8)相連，標準工業(yè)控制介面(7)通過標準串行通訊接口與可為整個系統(tǒng)所共有的中面控制計算機(9)相連。
專利摘要一種泥漿物理參數(shù)采集單元，它適用于各種地質鉆探、油田開發(fā)等。它使用插于泥漿池中的兩根長短不同的管子，通氣后測量兩管的壓差和壓力，可以測得泥漿的比重與泥漿池液面位置，同時通過溫度傳感器測量泥漿溫度。通過實時在線采集鉆井時泥漿的上述物理量可以分析出井下發(fā)生的情況(如像漏失、氣浸、水浸、井壁坍塌等異常)，從而及時采取措施，便于平衡鉆井的實施，提高鉆井效率。
文檔編號E21B47/06GK2062760SQ9020003
公開日1990年9月26日 申請日期1990年1月6日 優(yōu)先權日1990年1月6日
發(fā)明者石行, 尤裝 申請人:北京市西城新開通用試驗廠