專利名稱：一種高壓固井泥漿流量高精度計量的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及油田高壓固井泥漿流量計量領域，主要是一種高壓固井泥漿流量高精度計量 的方法及裝置。
背景技術：
泥漿的流量是固井施工過程中的重要參數(shù)，對其進行連續(xù)實時準確的計量，是確保固井 質量，提高施工技術水平和效率，實現(xiàn)科學管理的必要手段。由于固井泥漿物性及成份范圍 很大，目前所采用的幾種檢測儀器和方法都存在不少問題，例如科里奧利質量流量計雖然 計量精度很高，但由于對外界振動相當敏感，需要固定安裝，且耐壓性很差，不能用于高壓 作業(yè)實時測量；超聲流量計與物性及成份關系極大，在固井現(xiàn)場難于推廣使用；也有報道使 用電磁流量計來計量固井泥漿，但壓力《5MPa和泥槳密度《1.8g/cni3有一定的限制，不能用 于高壓現(xiàn)場物性及成份。目前各油田大多采用渦輪流量計來現(xiàn)場計量固井泥漿的流量，其流 量精度3%雖能滿足要求，但渦輪常被泥漿中的雜物卡堵尤其用于高密度泥漿，影響施工， 且沖洗和軸承保養(yǎng)要求較高，壽命不長。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述技術的不足，而提供的一種高壓固井泥漿流量高精度計 量的方法及裝置。
本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案這種高壓固井泥漿流量高精度計量裝置，主要 包括測量管、主機和無線數(shù)據(jù)接收裝置，其中測量管包括殼體、內襯、錐形接頭、電極和接 線盒；主機包括機箱、勵磁模塊、接收和處理模塊和無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；內襯澆注連接在殼 體內壁上，錐形接頭連接在殼體兩端，兩個電極對稱安裝在殼體的中部，穿過內襯且與內襯 內壁平行，接線盒固定在殼體的外壁；主機通過電纜連接在測量管的接線盒上，主機與無線 數(shù)據(jù)接收裝置無線連接。
作為優(yōu)選， 所述的殼體是能耐高壓的無磁鋼殼體。
本發(fā)明所述的采用高壓固井泥漿流量高精度計量裝置的方法，步驟如下 1、設計高壓固井泥漿流量高精度計量的裝置1. 1、結構耐壓上首先根據(jù)下式計算殼體1-1的壁厚-
5 = ~^-+ C 1
其中5為殼體1-l的壁厚，P為殼體l-1的耐壓強度，D為殼體l-l的內徑，O"為殼體 l-l材料的強度系數(shù)，p為焊縫修正系數(shù)，C為耐壓余量，取1一3;
1、 2、采用一次澆注耐磨內襯工藝，使殼體1-1和內襯1一2之間無隙粘接，殼體l-l的 耐壓性能》40MPa;
2、 通過高壓固井泥漿流量高精度計量裝置來計量高壓固井泥漿和鉆井泥漿的流量停泵 狀態(tài)下，通過錐形接頭l-3將測量管接入高壓泥漿管線，按流場方向測量管的錐形接頭朝前， 用電纜4將主機2與測量管1的接線盒l(wèi)-5連接，啟動主機2和無線數(shù)據(jù)接收裝置3，在相 隔距離^100m情況下，使主機和無線數(shù)據(jù)接收裝置數(shù)據(jù)通訊正常；校零后，啟動泥漿泵，通 過無線數(shù)據(jù)接收裝置3連續(xù)實時讀取注入泥漿的流量；
3、 針對不同密度的泥漿介質，按照電極l-4接收到的感應電壓最佳信噪比的原則，選用 雙頻復合矩形波作為勵磁信號。
作為優(yōu)選，在l式計算的壁厚的基礎上，采用二次鍛壓的無磁鋼作為殼體，/ =0。
作為優(yōu)選，主機2內的中央處理器CPU按照電極1-4接收到的感應電壓最佳信噪比的原 則，選擇100Hz — 20Hz，步距10 Hz中兩種單頻信號作為勵磁信號進行工作；具體方法為
設
期內，從高頻100Hz以步距10Hz自動掃描，計算丄i = l， 2…9;對應100Hz—20Hz九種
為能保證電磁流量計計量精度等級1%的最低門限，開機和流量計運行期間的一定周
<formula>formula see original document page 5</formula>
2《n《i，則從中選取最高二種頻率的信號作為勵磁信號；
,S、
工作頻率的信噪比，若
<formula>formula see original document page 5</formula>>
n = l，則選取丄和20Hz二種頻率的信號作為勵磁信號；若 jV人
.^人
=0，則選取20Hz和30Hz 二種頻率的信號作為勵磁信號。
本發(fā)明有益的效果是利用此項技術所研制的電磁流量計具有計量精度高《1%、耐壓性 高》40MPa、測量泥漿密度范圍大(1.0—2.6g/cm3)，能適用于固井和鉆井各種工作狀態(tài)的施工 現(xiàn)場，且沖洗和保養(yǎng)方便等優(yōu)點，徹底改變現(xiàn)場高壓固井泥漿和鉆井泥漿流量的實時精確計 量方法。


圖1是本發(fā)明的測量管結構示意圖2是本發(fā)明中的主機示意圖3是本發(fā)明中的無線數(shù)據(jù)接收裝置示意圖4是本發(fā)明的工作狀態(tài)中主視結構示意圖。
附圖標記說明測量管l，殼體l-l，內襯l-2，錐形接頭1-3，電極1一4，接線盒l(wèi)-5，主機 2，機箱2-l、勵磁模塊2-2、接收和處理模塊2-3、無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊2-4，無線數(shù)據(jù)接收裝 置3,電纜4。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對發(fā)明作進一步說明
本發(fā)明在結構耐壓和計量算法上采用特殊設計的電磁流量計來計量高壓固井泥漿和鉆井 泥漿的流量。如圖所示，這種高壓固井泥漿流量高精度計量裝置，主要包括測量管l、主機2
和無線數(shù)據(jù)接收裝置3，者按施工現(xiàn)場所要求的防爆等級要求來設計。其中測量管1包括無 磁鋼殼體l一l、內襯1一2、錐形接頭1 —3、電極1一4和接線盒1一5;主機包括機箱2-1、 勵磁模塊2-2、接收和處理模塊2-3和無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊2-4;無線數(shù)據(jù)接收裝置包括外殼、 無線數(shù)據(jù)接收模塊和顯示模塊。內襯1一2澆注連接在殼體1一1內壁上，錐形接頭1一3連接 在殼體l一l兩端，兩個電極1一4對稱安裝在殼體1一1的中部，穿過內襯l-2且與內襯1-2 內壁平行，接線盒1一5固定在殼體1一1的外壁；主機2通過電纜4連接在測量管1的接線 盒1一5上，主機2與無線數(shù)據(jù)接收裝置3無線連接。
本發(fā)明所述采用高壓固井泥漿流量高精度計量裝置的方法，步驟如下
1、設計高壓固井泥槳流量高精度計量的裝置
1. 1、結構耐壓上首先根據(jù)下式計算殼體1-1的壁厚.-
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中5為殼體卜1的壁厚，p為殼體1-1的耐壓強度，D為殼體l-l的內徑，O"為殼體 l-l材料的強度系數(shù)，p為焊縫修正系數(shù)，C為耐壓余量，取1一3;為了保證殼體測量管的耐壓強度，在(1)式計算的壁厚的基礎上，可采用二次鍛壓的無磁鋼作為殼體(/7=0)。
1、 2、采用一次澆注耐磨內襯工藝，使殼體1-1和內襯1一2之間無隙粘接，殼體l-l的 耐壓性能》40MPa;另外，同等材料和壁厚的條件下，能降低殼體測量管的重量
2、 通過高壓固井泥漿流量高精度計量裝置來計量高壓固井泥槳和鉆井泥漿的流量停泵 狀態(tài)下，通過錐形接頭1-3將測量管接入高壓泥漿管線，按流場方向測量管的錐形接頭朝前， 用電纜4將主機2與測量管1的接線盒1-5連接，啟動主機2和無線數(shù)據(jù)接收裝置3，在相 隔距離》100m情況下，使主機和無線數(shù)據(jù)接收裝置數(shù)據(jù)通訊正常；校零后，啟動泥漿泵，通 過無線數(shù)據(jù)接收裝置3連續(xù)實時讀取注入泥漿的流量；
3、 針對不同密度的泥漿介質，按照電極1-4接收到的感應電壓最佳信噪比的原則，選用
雙頻復合矩形波作為勵磁信號。選擇100Hz — 20Hz，步距10 Hz中兩種單頻信號作為勵磁信
"、
號進行工作；具體方法為設
乂o
為能保證電磁流量計計量精度等級1%的最低門限，開機
二l， 2…
和流量計運行期間的一定周期內，從高頻100Hz以步距10Hz自動掃描，計算
'S、 、 "A
77
力
9;對應100Hz—20Hz九種工作頻率的信噪比，若
種頻率的信號作為勵磁信號；若f^
力
2《n《i，則從中選取最高二
、n二l，
」"、i;0
和20Hz 二種頻率的信號作
為勵磁信號；若丄 2丄n=0，則選取20Hz和30Hz 二種頻率的信號作為勵磁信號。 1^人 、iV人
這樣盡可能降低泥漿干擾和流動噪聲的數(shù)量級，提高電磁流量計抗干擾能力和零點穩(wěn)定 性，從而達到對高壓固井泥漿流量的高精度計量。
上述計量方法同樣適合同等密度范圍鉆井泥漿的準確計量。
除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技 術方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
權利要求
1、一種高壓固井泥漿流量高精度計量裝置，其特征在于主要包括測量管(1)、主機(2)和無線數(shù)據(jù)接收裝置(3)，其中測量管(1)包括殼體(1-1)、內襯(1-2)、錐形接頭(1-3)、電極(1-4)和接線盒(1-5)；主機包括機箱(2-1)、勵磁模塊(2-2)、接收和處理模塊(2-3)和無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊(2-4)；內襯(1-2)澆注連接在殼體(1-1)內壁上，錐形接頭(1-3)連接在殼體(1-1)兩端，兩個電極(1-4)對稱安裝在殼體(1-1)的中部，穿過內襯(1-2)且與內襯(1-2)內壁平行，接線盒(1-5)固定在殼體(1-1)的外壁；主機(2)通過電纜(4)連接在測量管(1)的接線盒(1-5)上，主機(2)與無線數(shù)據(jù)接收裝置(3)無線連接。
2、 根據(jù)權利要求1所述的高壓固井泥漿流量高精度計量裝置，其特征在于所述的殼 體(l一l)是無磁鋼殼體。
3、 一種采用如權利要求1所述的高壓固井泥漿流量高精度計量裝置的方法，其特征在于步驟如下(1) 、設計高壓固井泥漿流量高精度計量的裝置(1. 1)、結構耐壓上首先根據(jù)下式計算殼體(1-1)的壁厚<formula>formula see original document page 2</formula>其中5為殼體(1-1)的壁厚，p為殼體(1-1)的耐壓強度，D為殼體(1-1)的內徑， C7為殼體(1-1)材料的強度系數(shù)，p為焊縫修正系數(shù)，C為耐壓余量，取1一3;(1. 2)、采用一次澆注耐磨內襯工藝，使殼體(l-l)和內襯(l一2)之間無隙粘接， 殼體(1-1)的耐壓性能》40MPa;(2) 、通過高壓固井泥漿流量高精度計量裝置來計量高壓固井泥漿和鉆井泥漿的流量 停泵狀態(tài)下，通過錐形接頭(1-3)將測量管接入高壓泥漿管線，按流場方向測量管錐形接 頭朝前，用電纜(4)將主機(2)與測量管(1)的接線盒(1-5)連接，啟動主機(2)和 無線數(shù)據(jù)接收裝置(3)，在相隔距離》100m情況下，使主機和無線數(shù)據(jù)接收裝置數(shù)據(jù)通訊正 常；校零后，啟動泥漿泵，通過無線數(shù)據(jù)接收裝置(3)連續(xù)實時讀取注入泥漿的流量；(3) 、針對不同密度的泥漿介質，按照電極(1-4)接收到的感應電壓最佳信噪比的原則，選用雙頻復合矩形波作為勵磁信號。
4、根據(jù)權利要求3所述的采用高壓固井泥漿流量高精度計量裝置的方法，其特征在于: 在(1)式計算的壁厚的基礎上，采用二次鍛壓的無磁鋼作為殼體，/9=0。
5、根據(jù)權利要求3所述的釆用高壓固井泥槳流量高精度計量裝置的方法，其特征在于:主機(2)內的中央處理器CPU按照電極(1-4)接收到的感應電壓最佳信噪比的原則，選擇100Hz—20Hz，步距10 Hz中兩種單頻信號作為勵磁信號進行工作；具體方法為設為能保證電磁流量計計量精度等級(1%)的最低門限，開機和流量計運行期間的一定周期內，,S、從高頻(100Hz)以步距IO Hz自動掃描，計算、、A0(i = l， 2…9;對應100Hz — 20Hz九種工作頻率的信噪比)，若 磁信號；若> I(2《n《i)，則從中選取最高二種頻率的信號作為勵乂o、、)4)、^J(n二l),則選取;人和20Hz 二種頻率的信號作為勵磁信號；若 ⑨(n = 0)，則選取20Hz和30Hz 二種頻率的信號作為勵磁信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓固井泥漿流量高精度計量的方法及裝置，采用電磁流量計來計量高壓固井泥漿和鉆井泥漿的流量，該電磁流量計在耐壓強度與壁厚、材料強度系數(shù)等關系的計算基礎上，采用二次鍛壓的無磁鋼作為殼體，一次澆注內襯等工藝，提高其耐壓性(≥40MPa)；針對不同密度的泥漿介質，按照電極接收到的感應電壓最佳信噪比的原則，自動選用雙頻復合矩形波作為勵磁信號，提高電磁流量計抗干擾能力和零點穩(wěn)定性。本發(fā)明有益的效果利用此項技術所研制的儀器具有計量精度高(≤1％)、耐壓性高、測量泥漿密度范圍大、沖洗和保養(yǎng)方便等優(yōu)點，徹底改變現(xiàn)場高壓固井泥漿和鉆井泥漿流量的實時精確計量。
文檔編號E21B33/13GK101598015SQ200910099998
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月23日 優(yōu)先權日2009年6月23日
發(fā)明者吳向前, 壽士云, 王清偉, 蘇慧茹, 邱儉軍 申請人:杭州瑞利聲電技術公司