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一種泥漿物理參數(shù)采集單元的制作方法

文檔序號:6084679閱讀:180來源:國知局
專利名稱:一種泥漿物理參數(shù)采集單元的制作方法
一種泥漿物理參數(shù)采集單元,它適于各種地質(zhì)鉆探和開發(fā),特別適用于石油的鉆井開發(fā)。
在地質(zhì)鉆井中,需要用泥漿來攜帶出鉆井過程產(chǎn)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(zhì)性質(zhì)也會發(fā)生變化,從而使井下壓力產(chǎn)生較大的波動。在鉆探過程中,一般在發(fā)生大的地質(zhì)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(zhì)(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(yīng)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。可這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。
本發(fā)明的目的是發(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。
本發(fā)明如附

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)。
本發(fā)明在使用時,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(chǎn)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(chǎn)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。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)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。
本發(fā)明中的壓縮空氣源(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。
本發(fā)明中的長管(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。本發(fā)明中長管(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。
本發(fā)明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??梢韵鄳?yīng)得知泥漿粘度值的變化,可更準(zhǔn)確地對井下發(fā)生的情況作出判斷。
本發(fā)明中所用的壓力(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(chǔ)的敏感元件。敏感元件通過導(dǎo)線與插入標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)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(qū)動模塊等。在監(jiān)測到異常現(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(quán)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)和事端帶有節(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(quán)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(quán)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(quán)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(chǔ)敏感元件,各敏感元件通過導(dǎo)線與插入標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(7)中的各自的測量適配模塊(8)相連,標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面通過標(biāo)準(zhǔn)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(quán)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(chǔ)敏感元件,各敏感元件通過導(dǎo)線與插入標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(7)中的各自的測量適配模塊(8)相連,標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(7)通過標(biāo)準(zhǔn)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。
全文摘要
一種泥漿物理參數(shù)采集單元,它適用于各種地質(zhì)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(如象漏失、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G01N9/26GK1053124SQ9010001
公開日1991年7月17日 申請日期1990年1月6日 優(yōu)先權(quán)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
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