專利名稱：泡沫鉆井液密度測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)氣、液、固相混合物密度的儀器，特別是檢測(cè)泡沫鉆井液密度的測(cè)試儀。應(yīng)用于鉆井技術(shù)領(lǐng)域，主要用于檢測(cè)泡沫鉆井液在模擬井下高溫、高壓條件下的密度變化量及變化規(guī)律，研究、評(píng)價(jià)、優(yōu)選適用于特殊鉆井工程的鉆井液方案，為完成相關(guān)的鉆井施工作業(yè)提供科學(xué)依據(jù)。由于泡沫鉆井液具有密度低、對(duì)油層污染少等特殊的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)得到越來越廣泛應(yīng)用，因此，檢測(cè)并研究泡沫鉆井液在施工過程中密度的變化量及變化規(guī)律，對(duì)于鉆井施工，尤其是特殊井的鉆井施工，具有極其重要的意義。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在應(yīng)用的鉆井液密度測(cè)試方法主要有兩種一種是普遍應(yīng)用的杠桿式密度秤，即在杠桿一端的樣品杯內(nèi)加注定量的鉆井液樣品，另一端設(shè)置游動(dòng)砝碼，在杠桿平衡時(shí)，從杠桿上的刻度直接讀出鉆井液密度值。采用這種杠桿式密度秤測(cè)試鉆井液密度，不能對(duì)被檢測(cè)樣品加熱和加壓，因此不能評(píng)價(jià)溫度和壓力對(duì)鉆井液密度產(chǎn)生的影響。采用杠桿式密度秤測(cè)試，眼睛觀察讀取測(cè)試數(shù)據(jù)，檢測(cè)精度低；樣品杯不能密封，被測(cè)樣品內(nèi)含有的氣體容易從樣品中分離出來，不適合進(jìn)行泡沫鉆井液的密度檢測(cè)。另一種方法是在樣品杯內(nèi)加入一定量的鉆井液樣品，外加較低的壓力和溫度，然后在數(shù)字天平上稱量，顯示重量數(shù)據(jù)，然后計(jì)算出被測(cè)試樣品的密度值。兩種方法都不能連續(xù)檢測(cè)泡沫鉆井液隨溫度、壓力變化而產(chǎn)生的密度變化量及變化規(guī)律。
目前，未見有專用的泡沫鉆井液密度測(cè)試儀器。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種泡沫鉆井液密度測(cè)試儀，采用加熱器和加壓器，模擬井下溫度和壓力條件，采用高精度傳感器，檢測(cè)出樣品隨溫度和壓力變化產(chǎn)生的密度變化量及其變化規(guī)律，由數(shù)據(jù)處理裝置采集、處理各試驗(yàn)數(shù)據(jù)，排除檢測(cè)過程中各因素的干擾，提高儀器檢測(cè)精度和自動(dòng)化水平。
本申請(qǐng)的泡沫鉆井液密度測(cè)試儀，主要由加熱器、加壓器、樣品杯、傳感器等組成。樣品杯上部與杯蓋螺紋連接并密封，下部由堵頭和密封螺釘密封，使試驗(yàn)樣品處于一個(gè)密閉腔室內(nèi)。樣品杯內(nèi)徑20～100mm，高度20～300mm，樣品杯內(nèi)置活塞，使加壓介質(zhì)與試驗(yàn)樣品隔離，解決相互滲透的問題。樣品杯內(nèi)有活塞，活塞直徑20～100mm，厚度4～50mm。樣品杯外部有加熱器，提供試驗(yàn)所需的溫度。樣品杯蓋上部與高壓隔離筒螺紋連接或焊接。高壓隔離筒內(nèi)部有傳感器芯軸。高壓隔離筒外部有傳感器線圈，使加壓介質(zhì)與傳感器線圈隔離，解決相互影響，產(chǎn)生檢測(cè)誤差的問題。高壓隔離筒內(nèi)徑3～20mm，長(zhǎng)度50～300mm，傳感器芯軸直徑2～15mm，長(zhǎng)度50～400mm。傳感器芯軸穿過杯蓋中心孔，上部在高壓隔離筒內(nèi)，下部在樣品杯內(nèi)。傳感器芯軸下端與活塞連接。框架固定在杯蓋上。調(diào)節(jié)桿旋在框架的螺紋孔內(nèi)，下端與傳感器線圈連接，傳感器線圈內(nèi)徑5～50mm，長(zhǎng)度50～300mm。通過調(diào)節(jié)桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)傳感器線圈上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)傳感器線圈輸出信號(hào)歸零的功能。樣品杯蓋與泄壓閥、加壓閥及加壓器連通，由加壓器提供試驗(yàn)所需的壓力。傳感器線圈與數(shù)據(jù)處理裝置之間有導(dǎo)線連接，將傳感器線圈信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)處理裝置。加熱器與數(shù)據(jù)處理裝置之間有導(dǎo)線連接，將加熱器溫度信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)處理裝置。壓力傳感器與數(shù)據(jù)處理裝置之間有導(dǎo)線連接，將壓力信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)處理裝置。
試驗(yàn)過程中，泡沫鉆井液樣品由于受到溫度和壓力的影響，體積發(fā)生變化，帶動(dòng)活塞產(chǎn)生向上或向下的位移，由活塞帶動(dòng)傳感器芯軸產(chǎn)生相同的位移。位移信號(hào)經(jīng)傳感器線圈感應(yīng)后輸出到數(shù)據(jù)處理裝置，將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為泡沫鉆井液密度值，記錄并顯示出泡沫鉆井液密度值及密度變化規(guī)律曲線，然后可根據(jù)需要打印出測(cè)試結(jié)果。
為了準(zhǔn)確定量被檢測(cè)樣品初始體積，研制了本儀器的樣品定量裝置。樣品定量裝置由底座、螺釘、調(diào)節(jié)桿和固定架組成，與樣品杯配合應(yīng)用，完成樣品的定量、排除空氣和密封。底座為臺(tái)階狀圓柱形，下部大圓柱體采用螺釘固定在固定架上。底座小圓柱體有螺紋與樣品杯相配，大圓柱體直徑50～120mm，高度5～20mm。底座中心有螺孔，調(diào)節(jié)桿旋在螺孔內(nèi)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，配置加熱器和加壓器，可以提供模擬現(xiàn)場(chǎng)溫度和壓力的條件。采用高壓隔離筒結(jié)構(gòu)使傳感器芯軸在其內(nèi)部，傳感器線圈在其外部，解決了傳感器受高溫、高壓及蒸汽影響而不能正常工作的問題。樣品杯上部采用活塞結(jié)構(gòu)，既可以使樣品密封，又可以使樣品與加壓介質(zhì)隔離，防止相互滲透。樣品杯下部采用堵頭和密封螺釘，便于樣品定量操作，并保證樣品可靠排氣和密封。樣品定量裝置解決了含有固相、液相和氣相物料的泡沫鉆井液樣品精確定量的問題，為提高泡沫鉆井液密度檢測(cè)精度墊定了基礎(chǔ)。調(diào)節(jié)桿與傳感器線圈連接，可以精確調(diào)整輸出信號(hào)，減小誤差，提高了檢測(cè)精度。
本實(shí)用新型可以連續(xù)檢測(cè)出樣品受溫度、壓力影響而產(chǎn)生的密度變化量及變化規(guī)律，數(shù)顯各試驗(yàn)參數(shù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)和顯示檢測(cè)規(guī)律曲線，可以自動(dòng)記錄存儲(chǔ)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，供以后需要時(shí)調(diào)用。


附圖1泡沫鉆井液密度測(cè)試儀剖面示意圖。
附圖2樣品定量裝置剖面示意圖。樣品杯倒置在樣品定量裝置上，在樣品定量裝置內(nèi)定量放置測(cè)試樣品的示意圖。
圖中1.加熱器，2.密封螺釘，3.堵頭，4.樣品，5.樣品杯，6.活塞，7.杯蓋，8.泄壓閥，9.高壓隔離筒，10.傳感器芯軸，11.傳感器線圈，12.螺桿，13.框架，14.數(shù)據(jù)處理裝置，15.加壓閥，16.加壓器，17.底座，18.螺釘，19.調(diào)節(jié)桿，20.固定架。
具體實(shí)施方式
結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例和安裝、測(cè)試過程，進(jìn)一步詳細(xì)說明。如附圖1、2所示。將高壓隔離筒(9)、泄壓閥(8)、加壓閥(15)與杯蓋(7)螺紋連接并密封，高壓隔離筒(9)內(nèi)徑5mm，長(zhǎng)度250mm，框架(13)與杯蓋(7)連接固定，將螺桿(12)旋在框架(13)的螺孔內(nèi)，下部與傳感器線圈(11)連接，加壓器(16)與加壓閥(15)連接。將傳感器線圈(11)、加熱器(1)和加壓閥(15)處的壓力傳感器與數(shù)據(jù)處理裝置(14)用導(dǎo)線聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)傳輸。
試驗(yàn)前，首先將活塞(6)垂直壓入樣品杯(5)上部，樣品杯(5)內(nèi)徑36mm，高度120mm，活塞(6)直徑36mm，厚度10mm。然后將樣品杯(5)倒立，擰入樣品定量裝置的底座(17)上，底座(17)的大圓柱體直徑80mm，高度10mm。底座小圓柱體有螺紋與樣品杯相配。向樣品杯(5)內(nèi)加注泡沫鉆井液樣品(4)50ml，再將堵頭(3)旋入樣品杯(5)，然后旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿(19)，使活塞(6)向上移動(dòng)，調(diào)節(jié)桿直徑10mm，長(zhǎng)度100mm，當(dāng)觀察到樣品(4)液面達(dá)到堵頭(3)中心孔時(shí)，擰上密封螺釘(2)。將樣品杯(5)從底座(17)擰下，即完成樣品(4)的定量、排氣和密封。也可以直接在樣品杯(5)內(nèi)加注樣品(4)，然后旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿(19)，使活塞(6)向上移動(dòng)，根據(jù)活塞(6)的位置可以確定樣品(4)的體積量，多余的樣品(4)由堵頭(3)的中心孔排除，然后用密封螺釘(2)緊固密封。將樣品杯(5)從底座(17)擰下，即完成樣品(4)的定量、排除空氣和密封。然后將樣品杯(5)放在數(shù)字天平上稱出重量，去除配件重量后，由樣品(4)的凈重和體積即可計(jì)算出樣品(4)的初始密度。
將傳感器芯軸(10)由杯蓋(7)下部向上插入高壓隔離筒(9)，再把裝好樣品的樣品杯(5)擰入杯蓋(7)并密封。開啟儀器電源，調(diào)節(jié)螺桿(12)，觀察顯示器的密度測(cè)量值，達(dá)到輸出信號(hào)為初始密度值的位置，然后按試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)加熱器(1)到需要的溫度，調(diào)節(jié)加壓器(16)到需要的壓力，啟動(dòng)測(cè)試開關(guān)，儀器即開始執(zhí)行自動(dòng)測(cè)試。樣品(4)受溫度、壓力條件影響，隨時(shí)間產(chǎn)生體積變化，使活塞(6)和傳感器芯軸(10)向下或向上移動(dòng)。傳感器線圈(11)檢測(cè)傳感器芯軸(10)的位移信號(hào)，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理裝置(14)，測(cè)試并顯示出樣品(4)的密度值及密度變化規(guī)律曲線。
試驗(yàn)過程中，由數(shù)據(jù)處理裝置采集、存儲(chǔ)、顯示各試驗(yàn)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)，以及樣品(4)由于受溫度、壓力條件影響，隨時(shí)間產(chǎn)生的密度變化量及變化規(guī)律曲線。本實(shí)用新型可以模擬井下壓力范圍在0-10MPa之間，溫度范圍在室溫-180℃之間。試驗(yàn)完成后，可打印出試驗(yàn)結(jié)果，存儲(chǔ)的各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，供以后需要時(shí)調(diào)用。
權(quán)利要求1.一種泡沫鉆井液密度測(cè)試儀，主要由加熱器(1)、樣品杯(5)、杯蓋(7)、高壓隔離筒(9)、傳感器芯軸(10)、傳感器線圈(11)、螺桿(12)、框架(13)、數(shù)據(jù)處理裝置(14)、加壓器(16)等組成，其特征在于樣品杯(5)上部與杯蓋(7)螺紋連接并密封，內(nèi)置活塞(6)，下部與堵頭(3)連接并密封，密封螺釘(2)旋在堵頭(3)上，樣品杯內(nèi)徑20～100mm，高度20～300mm，樣品杯內(nèi)有活塞，活塞(6)直徑20～100mm，厚度4～50mm，高壓隔離筒(9)與杯蓋(7)螺紋連接并密封，高壓隔離筒(9)內(nèi)有傳感器芯軸(10)，高壓隔離筒內(nèi)徑3～20mm，長(zhǎng)度50～300mm，傳感器芯軸(10)直徑2～15mm，長(zhǎng)度50～400mm，傳感器芯軸(10)穿過杯蓋(7)中心孔，上部在高壓隔離筒(9)內(nèi)，下部在樣品杯(5)內(nèi)，傳感器線圈(11)內(nèi)徑5～50mm，長(zhǎng)度50～300mm，螺桿(12)旋在框架(13)的螺紋孔內(nèi)，下端與傳感器線圈(11)連接，框架(13)與杯蓋(7)固定連接，杯蓋(7)側(cè)面分別與加壓閥(15)和泄壓閥(8)連接，傳感器線圈(11)與數(shù)據(jù)處理裝置(14)之間有導(dǎo)線連接，加熱器(1)與數(shù)據(jù)處理裝置(14)之間有導(dǎo)線連接，壓力傳感器與數(shù)據(jù)處理裝置(14)之間有導(dǎo)線連接。
2.如權(quán)利要求1所述的泡沫鉆井液密度測(cè)試儀，其特征在于樣品定量裝置由底座(17)、螺釘(18)、調(diào)節(jié)桿(19)和固定架(20)組成，底座(17)為臺(tái)階狀圓柱形，下部采用螺釘(18)固定在固定架(20)上，小圓柱體上有螺紋與樣品杯(5)相配，大圓柱體直徑50～120mm，高度5～20mm，與固定架(20)由螺釘(18)連接固定，底座(17)有中心螺孔，調(diào)節(jié)桿(19)旋在螺孔內(nèi)。
專利摘要本申請(qǐng)的泡沫鉆井液密度測(cè)試儀是一種應(yīng)用于鉆井領(lǐng)域，研究檢測(cè)泡沫鉆井液在模擬井下溫度、壓力條件下密度變化量及變化規(guī)律的專用儀器。樣品杯和定量裝置，可以使加入的試驗(yàn)樣品精確定量，然后使樣品保持在一個(gè)密閉的樣品杯內(nèi)，樣品杯內(nèi)的活塞可以隨樣品因受到溫度、壓力影響，體積發(fā)生變化，進(jìn)而密度發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生上下移動(dòng)，傳感器檢測(cè)出密度的變化量及變化規(guī)律。數(shù)據(jù)處理裝置采集、處理、記錄、存儲(chǔ)并顯示試驗(yàn)的溫度、壓力參數(shù)和密度檢測(cè)數(shù)據(jù)及變化規(guī)律曲線，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)的功能。
文檔編號(hào)G01N33/00GK2804850SQ20052010896
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月10日
發(fā)明者郭寶利, 袁孟雷, 趙世軍, 王愛玲 申請(qǐng)人:華北石油管理局, 華北石油管理局鉆井工藝研究院