專利名稱：一種新型浮球式泥漿出口流量檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油天然氣鉆井測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種明渠流流量檢測(cè)裝置，特別是一種用于井涌、井漏報(bào)警儀中的鉆井液回流流量檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
在鉆井作業(yè)中，石油天然氣開(kāi)采是一種高風(fēng)險(xiǎn)工作?？碧介_(kāi)發(fā)過(guò)程中，通過(guò)向井筒注入鉆井液來(lái)平衡地層壓力，這種平衡一旦被破壞，就會(huì)出現(xiàn)鉆井液漏失及地層氣體侵入井眼，發(fā)生井涌和井漏等不良現(xiàn)象。近年來(lái)，勘探區(qū)域重點(diǎn)轉(zhuǎn)向地表較復(fù)雜的山前構(gòu)造地區(qū)，由于受不同方向強(qiáng)烈構(gòu)造的應(yīng)力作用，斷層發(fā)育、地層破損嚴(yán)重，井漏發(fā)生率居高不下，而井漏造成的時(shí)間損失占鉆井總時(shí)間的5 8%，從而嚴(yán)重制約了鉆井工程進(jìn)度。在井涌井噴方面，鉆井過(guò)程中由于各種原因造成地層流體流入井筒，使得井內(nèi)鉆井液連續(xù)或間斷噴出，一旦井涌失去控制，則演變?yōu)榫畤?，而井噴失控可能?huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，除了造成資源 浪費(fèi)、環(huán)境污染外，還會(huì)造成設(shè)備毀壞、油氣井報(bào)廢、人員傷亡等嚴(yán)重后果。石油鉆井過(guò)程中，出口返出流量是石油及地質(zhì)鉆探工作中預(yù)防井噴井涌的重要參數(shù)之一，如何準(zhǔn)確測(cè)量出口流量成為石油鉆井中一直探索的問(wèn)題，尤其是就鉆井來(lái)說(shuō)，測(cè)量出口返出流量的根本目的是確定出口流量在正常的基礎(chǔ)上是否發(fā)生變化及其變化的大小，判斷是否有溢流等異常情況發(fā)生，從而及早采取措施，避免事故的發(fā)生，減少生命和財(cái)產(chǎn)損失。但是，目前常采用靶式流量計(jì)，其靶板在鉆井液中易粘附泥漿結(jié)塊，嚴(yán)重影響測(cè)量精度，尤其是當(dāng)流量較小時(shí)，誤差更大；與此同時(shí)，其他電子流量計(jì)也都存在泥漿易附著在傳感器上，導(dǎo)致傳感器失效等問(wèn)題。而且出口泥漿的不滿管狀態(tài)以及返出管線的尺寸不規(guī)則也大大影響了目前流量計(jì)的測(cè)量精度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的即在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種檢測(cè)泥漿回流的流量，并以此作為判斷泥漿是否出現(xiàn)漏失的依據(jù)的一種新型浮球式泥漿出口流量檢測(cè)儀，采用傳統(tǒng)的泵沖數(shù)流量?jī)x，準(zhǔn)確的測(cè)量出泥漿的注入流量，再應(yīng)用本實(shí)用新型檢測(cè)出回流泥漿流量，對(duì)流入和流出泥漿比例的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，可作為井涌或者泥漿漏失的檢驗(yàn)依據(jù)，一旦井筒泥漿出現(xiàn)漏失或發(fā)生氣侵，便可及時(shí)采取適當(dāng)?shù)木卮胧﹣?lái)預(yù)防井噴發(fā)生，解決了目前泥漿回流管流量計(jì)精度不高、反映滯后等問(wèn)題。本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種新型浮球式泥漿出口流量檢測(cè)儀，它包括節(jié)流管、傳感器、浮球和計(jì)算及顯示報(bào)警單元，節(jié)流管由矩形節(jié)流組件和位于矩形節(jié)流組件兩端的喇叭口節(jié)流組件組成，節(jié)流管安裝于鉆井液出口管線上，矩形節(jié)流組件內(nèi)設(shè)浮球，矩形節(jié)流組件上方安裝有傳感器，傳感器通過(guò)連桿與浮球連接，傳感器與上位機(jī)的計(jì)算及顯示報(bào)警單元電連接。本實(shí)用新型的有益效果是(I)本實(shí)用新型提供一種新型浮球式泥漿出口流量檢測(cè)儀，解決了目前泥漿回流管流量計(jì)精度不高、反映滯后等問(wèn)題，測(cè)量段采用矩形截面代替了傳統(tǒng)的圓形截面，使液流截面與液位呈線性關(guān)系，結(jié)果也更加精確；(2)本實(shí)用新型提供一種新型浮球式泥漿出口流量檢測(cè)儀，將浮球安裝于矩形節(jié)流管上架空的傳感器上，當(dāng)泥漿流動(dòng)時(shí)，浮球在泥漿的作用下作繞圓心的滾動(dòng)和繞傳感器上連桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)浮球的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和連桿的偏角，計(jì)算出液面高度和流速，從而計(jì)算出流量；根據(jù)所測(cè)的泥漿液面高度和管道幾何形狀，計(jì)算出管線中泥漿流的橫截面，利用流速剖面的數(shù)學(xué)模型將所測(cè)的液體表面速度轉(zhuǎn)化為泥漿流平均速度，最后采用流速-面積法算出泥漿的即時(shí)流量。用所得結(jié)果與泵入井內(nèi)鉆井液量即時(shí)流量的差值來(lái)判斷是否出現(xiàn)溢流和井漏，差值為正說(shuō)明井漏發(fā)生，差值為負(fù)說(shuō)明溢流發(fā)生。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I的A-A面剖視圖； 圖中，I-傳感器，2-浮球，3-連桿，4-節(jié)流管，5-鉆井液出口管線，6-矩形節(jié)流組件，7-喇叭口節(jié)流組件，8-計(jì)算及顯示報(bào)警單元，9-井筒。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。如圖I、圖2所示，一種新型浮球式泥漿出口流量檢測(cè)儀，它包括節(jié)流管4、傳感器
I、浮球2和計(jì)算及顯示報(bào)警單元8，節(jié)流管4由矩形節(jié)流組件6和位于矩形節(jié)流組件6兩端的喇叭口節(jié)流組件7組成，喇叭口節(jié)流組件7用于緩沖入口鉆井液，矩形節(jié)流組件6為流量檢測(cè)區(qū)，檢測(cè)區(qū)的液流截面積與液位高度呈正比，節(jié)流管4安裝于鉆井液出口管線5上，經(jīng)過(guò)測(cè)量后的回流泥漿通過(guò)鉆井液出口管線5的出口端流到振動(dòng)篩，矩形節(jié)流組件6內(nèi)設(shè)浮球2，矩形節(jié)流組件6上方安裝有傳感器1，傳感器I通過(guò)連桿3與浮球2連接，連桿3隨液面漲落而繞傳感器I轉(zhuǎn)動(dòng)，浮球2隨液面流動(dòng)而繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)，浮球2不易粘附泥漿，且便于清潔和更換，傳感器I與上位機(jī)的計(jì)算及顯示報(bào)警單元8電連接，用于完成鉆井液回流流量的測(cè)量、顯示和報(bào)警。本實(shí)用新型的工作過(guò)程當(dāng)泥漿流動(dòng)時(shí)，浮球2在泥漿的作用下，隨著泥漿液面的上升、下降進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，并且隨著泥漿的流動(dòng)而滾動(dòng)，從而帶動(dòng)傳感器I與連桿3相連的點(diǎn)位器軸轉(zhuǎn)動(dòng)，引起點(diǎn)位器的輸出電阻值隨之發(fā)生變化；與此同時(shí)，浮球2通過(guò)連桿3將其隨泥漿流的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)傳遞給傳感器1，傳感器I將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)電纜傳送給上位機(jī)的計(jì)算及顯示報(bào)警單元7，計(jì)算及顯示報(bào)警單元7根據(jù)流量規(guī)律計(jì)算出泥漿平均速度以及液流截面積，并根據(jù)速度-面積法算出即時(shí)流量并顯示在液晶屏上，用所得結(jié)果與泵入井內(nèi)鉆井液量即時(shí)流量的差值來(lái)判斷是否出現(xiàn)溢流和井漏，差值為正說(shuō)明井漏發(fā)生，差值為負(fù)說(shuō)明溢流發(fā)生，當(dāng)鉆井液出口流量發(fā)生異常變化時(shí)啟動(dòng)聲光報(bào)警系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種新型浮球式泥漿出口流量檢測(cè)儀，其特征在于它包括節(jié)流管(4)、傳感器(I)、浮球(2 )和計(jì)算及顯示報(bào)警單元(8 )，節(jié)流管(4 )由矩形節(jié)流組件(6 )和位于矩形節(jié)流組件(6)兩端的喇叭口節(jié)流組件(7)組成，節(jié)流管(4)安裝于鉆井液出口管線(5)上，矩形節(jié)流組件(6)內(nèi)設(shè)浮球(2)，矩形節(jié)流組件(6)上方安裝有傳感器(1)，傳感器(I)通過(guò)連桿(3)與浮球(2 )連接，傳感器(I)與上位機(jī)的計(jì)算及顯示報(bào)警單元(8 )電連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型浮球式泥漿出口流量檢測(cè)儀，它包括節(jié)流管(4)、傳感器(1)、浮球(2)和計(jì)算及顯示報(bào)警單元(8)，節(jié)流管(4)由矩形節(jié)流組件(6)和位于矩形節(jié)流組件(6)兩端的喇叭口節(jié)流組件(7)組成，節(jié)流管(4)安裝于鉆井液出口管線(5)上，矩形節(jié)流組件(6)內(nèi)設(shè)浮球(2)，矩形節(jié)流組件(6)上方安裝有傳感器(1)，傳感器(1)通過(guò)連桿(3)與浮球(2)連接，傳感器(1)與上位機(jī)的計(jì)算及顯示報(bào)警單元(8)電連接。本實(shí)用新型解決了目前泥漿回流管流量計(jì)精度不高、反映滯后等問(wèn)題，測(cè)量段采用矩形截面代替了傳統(tǒng)的圓形截面，使液流截面與液位呈線性關(guān)系，結(jié)果也更加精確。
文檔編號(hào)E21B21/08GK202596620SQ201220225329
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者謝沖, 程俊豐, 劉清友, 王國(guó)榮 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)