在線液體密度計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液體密度計(jì)，尤其是一種用于在線實(shí)時(shí)測(cè)量的液體密度計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井液，俗稱(chēng)泥漿，被公認(rèn)為油田鉆井的血液，在鉆井作業(yè)中起著非常重要的作用。在鉆井過(guò)程中，會(huì)鉆遇水層、油氣層及各種不同巖性的地層，引起鉆井液密度和性能的變化，為了平衡地層壓力，穩(wěn)定井壁、防止井塌、井噴、井漏的要求，需經(jīng)常掌握鉆井液密度的變化情況。
[0003]目前實(shí)驗(yàn)室包括井場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室使用泥漿比重計(jì)測(cè)量鉆井液密度，少量使用電子泥漿密度計(jì)。泥漿比重計(jì)是一個(gè)不等臂的天平，它的杠桿刀口擱在可固定安裝在工作臺(tái)的座子上，杠桿左側(cè)為泥漿杯，杠桿右側(cè)為有刻度的游碼裝置，移動(dòng)游碼可在標(biāo)尺上直接讀出泥漿比重。電子泥漿密度計(jì)是一個(gè)電子天平，配置一個(gè)固定質(zhì)量和容積的泥漿杯，通過(guò)換算可以直接讀出泥漿密度。見(jiàn)附圖1。但這屬于靜態(tài)測(cè)量，無(wú)法在線實(shí)時(shí)掌握鉆井液密度的變化情況。
[0004]鉆井液密度在線測(cè)量是鉆井工程中較難解決問(wèn)題，因?yàn)殂@井液是在不停的循環(huán)流動(dòng)，泥漿池中的鉆井液還要不停的攪拌，其溫度變化范圍較大，鉆井現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境也較惡劣，這給準(zhǔn)確測(cè)量密度帶來(lái)了一定的困難，下面列舉了幾種測(cè)試方法，是技術(shù)人員構(gòu)想和實(shí)驗(yàn)過(guò)的。
[0005]1.諧振頻率法測(cè)試密度:
該裝置根據(jù)彈簧質(zhì)量系統(tǒng)原理，設(shè)計(jì)成直管或U型管兩種型式。閉環(huán)振蕩電路保持該諧振管作自由振蕩，由于振蕩頻率與流過(guò)管內(nèi)液體的密度有關(guān)，我們可以把這個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為一個(gè)彈簧振子模型。由于鉆井液是通過(guò)振動(dòng)管參加系統(tǒng)的振動(dòng)，當(dāng)鉆井液的密度P發(fā)生變化時(shí)，在恒定體積中的鉆井液質(zhì)量即:m=p.V也發(fā)生了變化，導(dǎo)致系統(tǒng)振子的質(zhì)量m發(fā)生了變化，因此該系統(tǒng)的固有頻率f也相應(yīng)變化。在工程應(yīng)用的數(shù)值范圍里，這個(gè)頻率可以和通過(guò)系統(tǒng)的液體密度成--對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0006]通過(guò)數(shù)字處理電路，可根據(jù)檢出的頻率換算成流體密度。該裝置的測(cè)量精度極高，如美國(guó)加利布朗系統(tǒng)公司的一種SPUP620型密度計(jì)，其精密可達(dá)0.0001g/cm3，但是在鉆井現(xiàn)場(chǎng)要使用它，必須要加接泥漿專(zhuān)用管道，引流和回流。
[0007]2.浮子浮力法:
該系統(tǒng)由浮子、吊索和拉力傳感器等組成，通過(guò)拉力傳感器測(cè)量浮力換算為密度。
[0008]3.雙法蘭差壓法:
該裝置由壓力傳感器和固定機(jī)架組成，通過(guò)測(cè)量壓差就可以換算出液體的密度。
[0009]以上列舉的幾種測(cè)試方法，除了諧振頻率法以外，其余幾種方法都是建立在靜止流體力學(xué)基礎(chǔ)上的。由于鉆井液并不是靜止的，它在不斷地循環(huán)和攪動(dòng)，因此用靜態(tài)原理測(cè)試密度的裝置就必須克服這些影響，另外鉆井現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境對(duì)測(cè)試裝置也提出了很苛刻的要求，鉆井液為非牛頓的腐蝕性液體，容易粘連和固化。另外裝置還要考慮防水、防爆等要求。由于鉆井液的溫度在5(T70°C左右。因此在鉆井液液面下的元器件應(yīng)有較好的溫漂指標(biāo)。
[0010]目前用得最多的是雙法蘭差壓法傳感器裝置，但它只能在流速和波動(dòng)很小的地方使用，并且容易被泥漿糊住而造成誤差。諧振管雖然效果好，但其設(shè)備和使用成本都很高，一般工程中很難承受。同樣浮子浮力法較容易受到側(cè)向力的干擾，如風(fēng)力、鉆井液流動(dòng)力坐寸O
[0011]鉆井液的密度測(cè)量方法是經(jīng)典的、成熟的，但在鉆井現(xiàn)場(chǎng)的在線實(shí)時(shí)測(cè)量卻一直沒(méi)有精密度好又經(jīng)濟(jì)的測(cè)量?jī)x器。
[0012]發(fā)明專(zhuān)利內(nèi)容
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的升級(jí)換代，自動(dòng)化、信息化、實(shí)時(shí)化的鉆井隊(duì)將逐步實(shí)現(xiàn)，今后大部分工程數(shù)據(jù)將通過(guò)鉆井實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集，通過(guò)可編程控制器將安裝在各關(guān)鍵部位的監(jiān)測(cè)儀器和多種傳感器連接起來(lái)，再由數(shù)傳模塊將數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸給井隊(duì)值班房計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理以圖表的形式在計(jì)算機(jī)上顯示出來(lái)，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姐@井公司及總公司，即可實(shí)現(xiàn)鉆井參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)共享。
[0013]因此鉆井液的在線實(shí)時(shí)測(cè)量變得非常迫切。
[0014]本發(fā)明提供一種用于在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用的液體密度計(jì)，包括有液體進(jìn)出口帶有溢流管的容器、稱(chēng)重傳感器、可編程控制器、沖洗裝置、溫度傳感器、顯示器或電腦，可編程控制器通過(guò)電纜或無(wú)線數(shù)傳模塊連接顯示器或電腦。原理是:當(dāng)液體進(jìn)口流量超過(guò)出口流量時(shí)，液體會(huì)通過(guò)溢流口流出，從而容器內(nèi)的體積保持一定，通過(guò)稱(chēng)重傳感器測(cè)量重量，可編程控制器通過(guò)溫度校正即可換算為密度并通過(guò)顯示器顯示出來(lái)。需遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)時(shí)，可編程控制器通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊傳給電腦，密度經(jīng)過(guò)電腦軟件溫度校正即可在電腦顯示器顯示出來(lái)。使用過(guò)程中需定時(shí)或密度變化較大時(shí)，用清洗裝置清洗容器。見(jiàn)圖2、圖3.該發(fā)明不限于鉆井液的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，所有液體均可通過(guò)該發(fā)明進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、可以動(dòng)態(tài)在線準(zhǔn)確實(shí)時(shí)測(cè)定液體的密度。
[0016]2、壓差傳感器的誤差比較大，有時(shí)在2%以上，而重量傳感器的誤差一般在0.1%以下。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為鉆井液實(shí)驗(yàn)室密度測(cè)定儀器:
I泥漿杯2支撐架 3游碼 4電子天平圖2為本發(fā)明的液體在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用的密度測(cè)定儀:
I沖洗裝置2容器扶正器3液體進(jìn)口 4溫度傳感器5容器
6溢流管 7顯示器 8可編程控制器9稱(chēng)重傳感器10液體出口圖3為本發(fā)明的液體遠(yuǎn)程在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用的密度測(cè)定儀:
I沖洗裝置2容器扶正器3液體進(jìn)口 4溫度傳感器5容器
6溢流管 7數(shù)傳模塊 8可編程控制器9稱(chēng)重傳感器10液體出口 11電腦
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了更清楚的表述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖2、圖3對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例:
1、在線鉆井液密度的測(cè)定:
按圖2所示,打開(kāi)鉆井液進(jìn)口，當(dāng)液體進(jìn)口流量超過(guò)出口流量時(shí),液體會(huì)通過(guò)溢流口流出，從而容器內(nèi)的體積保持一定，通過(guò)稱(chēng)重傳感器測(cè)量重量，密度通過(guò)可編程控制器軟件經(jīng)溫度校正后即可在顯示器顯示出來(lái)。使用過(guò)程中需定時(shí)或密度變化較大時(shí)，通過(guò)可編程控制器用清洗裝置清洗容器。
[0019]2、鉆井液密度遠(yuǎn)程在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè):
按圖3所示,打開(kāi)鉆井液進(jìn)口，當(dāng)液體進(jìn)口流量超過(guò)出口流量時(shí),液體會(huì)通過(guò)溢流口流出，從而容器內(nèi)的體積保持一定，通過(guò)稱(chēng)重傳感器測(cè)量重量，電信號(hào)傳給可編程控制器，可編程控制器通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊傳給電腦，密度經(jīng)過(guò)電腦軟件溫度校正即可在電腦顯示器顯示出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)鉆井液密度遠(yuǎn)程在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。使用過(guò)程中需定時(shí)或密度變化較大時(shí)，用清洗裝置清洗容器。
[0020]以上公開(kāi)的僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于在線測(cè)量的液體密度計(jì)，其特征在于:有液體進(jìn)出口帶有溢流管的容器、稱(chēng)重傳感器、可編程控制器、沖洗裝置、溫度傳感器、顯示器或電腦，可編程控制器通過(guò)電纜或無(wú)線數(shù)傳模塊連接顯示器或電腦。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有液體進(jìn)出口帶有溢流管的容器部分，其特征在于:有液體進(jìn)出口，有溢流管，但形狀不限于方形或錐形等。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稱(chēng)重傳感器部分，其特征在于:稱(chēng)重傳感器按轉(zhuǎn)換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動(dòng)式、陀螺儀式、電阻應(yīng)變式等，本發(fā)明不限何種形式。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器部分，其特征在于:它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程，但不限于PLC、單片機(jī)等。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖洗裝置部分，其特征在于:可在控制器的指令下對(duì)容器進(jìn)行清洗，無(wú)論何種泵類(lèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感器部分，其特征在于:指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器，無(wú)論熱電阻和熱電偶或其它類(lèi)型。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器或電腦部分，其特征在于:既可以使用簡(jiǎn)單的顯示密度的顯示器，也可以使用具有存儲(chǔ)、運(yùn)算功能的計(jì)算機(jī)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器通過(guò)電纜或無(wú)線數(shù)傳模塊連接顯示器或電腦部分，其特征在于:可編程控制器與顯示器或電腦之間的連接，既可以用有線也可以用無(wú)線數(shù)傳模塊。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種用于在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用的液體密度計(jì)，包括有液體進(jìn)出口帶有溢流管的容器、稱(chēng)重傳感器、可編程控制器、沖洗裝置、溫度傳感器、顯示器或電腦，可編程控制器通過(guò)電纜或無(wú)線數(shù)傳模塊連接顯示器或電腦。原理是：當(dāng)液體進(jìn)口流量超過(guò)出口流量時(shí)，液體會(huì)通過(guò)溢流口流出，從而容器內(nèi)的體積保持一定，通過(guò)稱(chēng)重傳感器測(cè)量重量，可編程控制器通過(guò)溫度校正即可換算為密度并通過(guò)顯示器顯示出來(lái)。需遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)時(shí)，可編程控制器通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊傳給電腦，密度經(jīng)過(guò)電腦軟件溫度校正即可在電腦顯示器顯示出來(lái)。使用過(guò)程中需定時(shí)或密度變化較大時(shí)，用清洗裝置清洗容器。見(jiàn)附圖為通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊在電腦顯示密度的原理圖。
【IPC分類(lèi)】G01N9/04
【公開(kāi)號(hào)】CN104977227
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410131466
【發(fā)明人】韓曉玲, 楊超, 韓文峰
【申請(qǐng)人】韓文峰
【公開(kāi)日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2014年4月2日