專利名稱：泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種能自動測量泥漿鉆井中返漿粘度、巖屑粒度及其分布的一體式檢測器。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)外鉆井新工藝和地下空間工程中挖掘技術(shù)水平的不斷提高，及時了解鉆進(jìn)工況和井下(或所挖掘洞穴中)的信息，以便正確及時調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，提高鉆進(jìn)效率和質(zhì)量，已經(jīng)成為日益迫切的需求，但目前國內(nèi)外都還沒有有效的在線儀器和手段。入井前后的泥漿粘度對比、返漿巖屑的粒度大小及其分布在一定程度上反映了鉆進(jìn)工況和井下信息。這些信息的獲得一方面為鉆井工藝服務(wù)，同時也為合理使用固控設(shè)備提供依據(jù)。如石油工業(yè)出版社1996出版的中國石油學(xué)會，石油大學(xué)編，劉希圣主編的石油技術(shù)辭典第284頁介紹，目前井場上，常用的粘度計有漏斗式和旋轉(zhuǎn)式粘度計，均屬于離線式人工操作方法。而在現(xiàn)場對巖屑的測量主要依靠人工采集、觀察、分類獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，這是巖屑錄井的主要內(nèi)容之一。顯然，這些方法都無法滿足實時測量及時利用的目的。本發(fā)明專利泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器采用漏斗粘度計、粒度分離篩、偏心塊激振電機(jī)，并結(jié)合虛擬式信號分析硬軟件技術(shù)，將各功能模塊集成為一體的小型在線檢測器。該儀器可直接安裝在井場鉆井液返回地面的井口附近進(jìn)行在線實時檢測。通過自動分析處理，得到從井下返回地面含屑泥漿所攜帶的井下第一手信息資料，可為井隊提供多方面的有用信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利采用將漏斗粘度計、粒度分離篩、偏心塊激振電機(jī)，并結(jié)合虛擬式信號分析硬軟件技術(shù)，將各功能模塊集成為一體的小型在線檢測器。本發(fā)明專利采用的技術(shù)方案如下
本發(fā)明專利泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器主要由多層粒度分離篩殼體1、不同粒度的分離篩網(wǎng)或篩板2、激振器殼體3、帶偏心塊的激振電機(jī)4、整機(jī)支承彈簧5、取樣管線電磁閥6、各層篩分巖屑顆粒出口 7、各層篩出巖屑顆粒稱重傳感器8、分離完成后的泥漿盛裝容器9、泥漿稱重傳感器10、基于計算機(jī)硬軟件技術(shù)的虛擬式信號分析處理器11、安裝各種稱重器及相應(yīng)分析處理顯示有關(guān)數(shù)據(jù)曲線的集成箱體12、泥漿盛裝容器9的排液口電磁閥
13、泥漿盛裝容器9的取樣口電磁閥14、漏斗粘度計高位液位傳感器15、漏斗粘度計低位液位傳感器16、漏斗粘度計殼體17、整機(jī)機(jī)座18等組成。多層分離篩篩網(wǎng)或篩板2可按實際需要進(jìn)行不同的組合。多層粒度分離篩殼體I與激振器殼體3連為一體，由多個支承彈簧5安裝在機(jī)座18上。各相應(yīng)的稱重器8、10均由數(shù)字式電子稱重器組成，其分析處理結(jié)果傳遞到虛擬式信號分析處理器11統(tǒng)一處理集成。整機(jī)的激振器4由一臺或多臺帶偏心激振塊的激振電機(jī)組成。選擇不同的電機(jī)激振力搭配和不同的電機(jī)安裝位置，可以激勵整機(jī)做空間曲線、直線、圓、變直線、變橢圓、平動橢圓等不同的振型軌跡振動，以適應(yīng)各種不同含屑泥漿固液分離和檢測需要。本發(fā)明對常見的漏斗粘度計改造，用液位傳感器15、16檢測液位，替代人工觀測，并觸發(fā)計時。盛裝分離完成后的泥漿容器9對稱設(shè)計減少對稱重的影響，同時其測試口管徑遠(yuǎn)大于漏斗細(xì)管管徑，打開測試口電磁閥會自動填滿漏斗而不需人工堵頭或設(shè)計電磁閥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利的優(yōu)點在于1、從井下返回地面的含屑泥漿中含有大量井下鉆進(jìn)過程中的各種工況信息，在日益復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境和鉆井工藝中這些信息越來越被井場鉆井工程技術(shù)人員和井場地質(zhì)工程技術(shù)人員所重視。自動檢測泥漿粘度和巖屑粒度及其分布，可以第一時間反饋給相關(guān)技術(shù)人員，為進(jìn)一步提高井場自動化、智能化水平創(chuàng)造了條件。2、根據(jù)本泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器所檢測到的有關(guān)數(shù)據(jù)，通過與由泥漿泵泵入井下之前原始泥漿有關(guān)參數(shù)的對比分析，可以準(zhǔn)確可靠的提供鉆進(jìn)過程中的井下工況信息，基于計算機(jī)硬軟件技術(shù)的虛擬式信號分析處理器在軟件支持下可以對數(shù)據(jù)實時分析處理，及時輸出報警，為正確、安全、有效的進(jìn)行鉆井工作提供數(shù)據(jù)保障。3、根據(jù)本泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器所檢測到的泥漿中巖屑粒度分 布情況數(shù)據(jù)，可為現(xiàn)場作業(yè)正確的選擇鉆井液固控系統(tǒng)各有關(guān)設(shè)備及合理匹配提供客
觀依據(jù)。例如，在當(dāng)鉆進(jìn)過程中，當(dāng)鉆井振動篩出現(xiàn)篩面跑漿情況時，根據(jù)所檢測到的固相粒度情況，就可準(zhǔn)確的掌握所使用篩網(wǎng)的臨界顆粒情況，從而避免盲目的一味只采用將粗篩目篩網(wǎng)取代細(xì)篩目篩網(wǎng)的做法，而這種舉措在很多時候卻適得其反。相反，如果根據(jù)篩網(wǎng)臨界顆粒情況，用更細(xì)目的篩網(wǎng)取代之，不僅可以有效的解決跑漿現(xiàn)象，還能更好的提高固液分離效果。


附圖是泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器的組成示意圖。圖中顯示了盛裝泥漿的容器9放大后的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。圖中標(biāo)號1-多層粒度分離篩殼體；2_不同粒度的分離篩網(wǎng)和篩板；3_激振器殼體；4_帶偏心塊的激振電機(jī)；5_整機(jī)支撐彈簧；6_取樣管線電磁閥；7_各層篩分巖屑出口 ；8-各層巖屑稱重傳感器；9_分離后泥漿容器；10_泥漿稱重傳感器；11_基于計算機(jī)軟硬件技術(shù)的虛擬式信號分析處理器；12_安裝各種稱重、液位傳感和繼電器及分析、顯示各種曲線的集成箱體；13_泥漿容器排液口電磁閥；14_泥漿容器測試口電磁閥；15_高液位傳感器；16_低液位傳感器；17_漏斗粘度計殼體；18_整機(jī)殼體。下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明專利。
實施例如圖所示，在多層粒度分離篩殼體I中分別安裝60目、80目、120目、180目等不同目數(shù)的篩網(wǎng)2，圖中僅表示出三層，但實施中可不限于三層。
基于計算機(jī)軟硬件技術(shù)的虛擬式信號分析處理器11與安裝各種稱重、液位傳感和繼電器及分析、顯示各種曲線的集成箱體12直接關(guān)聯(lián)，安裝各種稱重器及相應(yīng)分析處理顯示有關(guān)數(shù)據(jù)曲線的集成箱體12獲取所有傳感器信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后，將有關(guān)數(shù)據(jù)輸送到虛擬式信號分析處理器13進(jìn)行集中處理分析，得出所需要的各種結(jié)果。處理器按順序輸出的繼電器開關(guān)信號經(jīng)由集成箱體與電磁閥相連，它們共同構(gòu)成了檢測器的自動化單元，控制系統(tǒng)的輸入輸出，負(fù)責(zé)稱重采樣、電磁閥開關(guān)操作、數(shù)據(jù)分析、報警等。以下簡稱自動化單元。進(jìn)入工作狀態(tài)的檢測器在自動化單元的驅(qū)動下周期性自動打開安裝在取樣管線上的電磁閥6，使含屑泥漿周期性進(jìn)入本檢測器。在激振器殼體3中垂直安裝一臺或多臺激振電機(jī)4，電機(jī)軸兩端分別裝有互成一定角度的兩個偏心激振塊。激振電機(jī)帶動偏心塊運轉(zhuǎn)時激勵整機(jī)做空間曲線振動，各層篩網(wǎng)分別對含屑泥漿進(jìn)行固液分離、脫漿。含屑泥漿中大于180目的固相顆粒，分別被60目、80目、120目、180目等不同目數(shù)的篩網(wǎng)2進(jìn)行分離篩除。并通過各自不同的出口 7被振動排出到相應(yīng)的巖屑顆粒稱重器8進(jìn)行稱重。經(jīng)過固液分離處理后的泥漿(內(nèi)含準(zhǔn)許通過的小于180目粒度的固相顆粒)通過出口進(jìn)入泥漿容器9，含屑泥漿稱重器10對其進(jìn)行稱重。完成上述過程后，電磁閥14自動打開，泥漿快速流入粘度計漏斗，由于測試口管徑原大于漏斗細(xì)管管徑，漏斗迅速填滿，觸發(fā)高液位處的液位傳感器15，自動化單元檢測到液位傳感器15的信號后迅速關(guān)閉電磁閥14，同時觸發(fā)計時，隨著液位的降低，低液位傳感器16被觸發(fā)，計時結(jié)束。這一時間t反映了泥漿粘度，自動化單元自動分析計算校正后的泥漿粘度值。
權(quán)利要求
1.泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器，其特征是主要由多層粒度分離篩殼體1、不同粒度的分離篩網(wǎng)或篩板2、激振器殼體3、帶偏心塊的激振電機(jī)4、整機(jī)支承彈簧5、取樣管線電磁閥6、各層篩分巖屑顆粒出口 7、各層篩出巖屑顆粒稱重傳感器8、分離完成后的泥漿盛裝容器9、泥漿稱重傳感器10、基于計算機(jī)硬軟件技術(shù)的虛擬式信號分析處理器11、安裝各種稱重器及相應(yīng)分析處理顯示有關(guān)數(shù)據(jù)曲線的集成箱體12、泥漿盛裝容器9的排液口電磁閥13、泥漿盛裝容器9的取樣口電磁閥14、漏斗粘度計高位液位傳感器15、漏斗粘度計低位液位傳感器16、漏斗粘度計殼體17、整機(jī)機(jī)座18等組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器，其特征是安裝在多層粒度分離篩殼體I中的篩網(wǎng)或篩板2根據(jù)需要由不同目數(shù)的篩網(wǎng)或篩板組成，經(jīng)過各層篩網(wǎng)或篩板篩分后的固相顆粒分別由相應(yīng)的出口 7排往相應(yīng)的各層篩出巖屑顆粒稱重傳感器8進(jìn)行稱重。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器，其特征是多層粒度分離篩殼體I與激振器殼體3連為一體，并通過整機(jī)支承彈簧5支承在整機(jī)機(jī)座18上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器，其特征是從井下返回地面的含屑泥漿經(jīng)過含電磁閥6的取樣管線進(jìn)入本泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器，而經(jīng)過各級篩網(wǎng)或篩板⑵固液分離篩分后的含允許通過細(xì)目數(shù)固相顆粒的含屑泥漿經(jīng)過泥漿出口排往泥漿泥漿容器9，稱重傳感器10對其進(jìn)行稱重。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器，其特征是本泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器的激振器可以由安裝在激振器殼體3中的一臺激振電機(jī)4組成，當(dāng)安裝一臺激振電機(jī)激振時，可以實現(xiàn)整機(jī)的圓振型軌跡或變橢圓振型軌跡振動，當(dāng)安裝兩臺激振電機(jī)4激振時，根據(jù)兩臺電機(jī)安裝位置的不同，可以實現(xiàn)整機(jī)的直線振型軌跡或變直線振型軌跡或平動橢圓振型軌跡或變橢圓振型軌跡的振動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器，其特征是各層篩出巖屑顆粒稱重傳感器8，泥漿稱重傳感器10，漏斗粘度計殼體17均由集成箱體12支撐，各電磁閥6、13、14，液位傳感器15、16、稱重傳感器8、10的信號都集中在儀器箱體12內(nèi)與內(nèi)部的數(shù)據(jù)板卡相連，該儀器箱體12與通過支承彈簧5安裝在整機(jī)機(jī)座18上的一體化的分離篩和激振器是相互獨立的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器，其特征是基于計算機(jī)硬軟件技術(shù)的虛擬式信號分析處理器11通過線纜連接驅(qū)動儀器箱體12中各種輸入輸出以及控制激振器中激振電機(jī)的激振參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器，其特征是經(jīng)過虛擬式信號分析處理器11進(jìn)行處理后的結(jié)果以數(shù)據(jù)表、曲線等開環(huán)方式輸出，并且其實時數(shù)據(jù)可以以RS485通信輸出為其它設(shè)備利用，例如與鉆井振動篩相連接，用以自動控制振動篩的激勵參數(shù)，實現(xiàn)智能型振動篩的閉環(huán)控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器，其特征是經(jīng)過虛擬式信號分析處理器11集成控制 算法，可以根據(jù)自身獲得粒度、粒度數(shù)據(jù)調(diào)整本檢測器自身激振器⑷的激勵參數(shù)，以適應(yīng)不同含屑泥漿的處理要求，實現(xiàn)閉環(huán)自動控制。
全文摘要
泥漿粘度和巖屑粒度一體式檢測器集成漏斗粘度計、粒度分離篩并結(jié)合虛擬式信號分析軟硬件技術(shù)自動實施順序控制完成篩分、稱重、測試工作，能分析計算出泥漿粘度、巖屑粒度及其分布。該檢測器可直接安裝在井場鉆井液返回地面的井口附近進(jìn)行取樣、實時檢測，第一時間反映鉆井和地質(zhì)方面的珍貴信息，為井隊優(yōu)化鉆井參數(shù)、正確合理使用固控系統(tǒng)設(shè)備提供依據(jù)。例如鉆井工程師可以根據(jù)粒度大小選擇不同目數(shù)篩網(wǎng)以提高固控篩分效果等。同時，該檢測器也是智能型振動篩工況監(jiān)測環(huán)節(jié)中必不可少的傳感系統(tǒng)之一。該檢測器將漏斗粘度計簡單自動化改造提高測量精度，將振動篩的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于粒度檢測，實現(xiàn)測試自動化，適應(yīng)了井場信息化的要求。
文檔編號G01N15/02GK103076252SQ20131000209
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者周永乾, 楊成, 張明洪 申請人:周永乾