[发明专利]恒温型双压力振动管式钻井液密度在线测量仪及测量方法

说明书

本发明给出了一种恒温型双压力振动管式钻井液密度在线测量仪及测量方法，涉及流体密度测量领域。用管线将螺杆泵、科里奥利质量流量计或振动管密度计I和背压阀I、科里奥利质量流量计或振动管密度计II和背压阀II依次连接，把压力传感器I和压力传感器II分别并接在背压阀I的前后的管线上，两个科里奥利质量流量计或振动管密度计均安装在半导体恒温容器中。测量方法是用压力传感器分别测量科里奥利质量流量计或振动管密度计的压力瞬时值，用科里奥利质量流量计或振动管密度计测量不同压力下的密度的瞬时值。然后根据测量值计算钻井液的固液相密度和标准气液比的瞬时值。发明的优点是，数据准确，测量速度快，适用于钻井液密度的实时在线测量。

技术领域

本发明属于流体密度测量领域，尤其涉及一种含气钻井液密度实时在线测量装置和依据该装置的测量方法，适用于现场充气钻井液密度的实时在线测量。

背景技术

在石油钻井过程中，钻井液密度的测量是一项十分重要的工作。实时准确地测量钻井液密度对于在特殊地质条件下进行精细钻井施工，防止井涌、井漏等井下复杂情况的发生，显得尤其重要。

流体的密度测量按原理分主要有差压式、浮力式、振动式、称重式以及γ射线式等多种，从前，现场一直采用静压差式密度测量方法，但这种方法测量值代表性差、受钻井液触变性的影响等，密度测量误差较大。近年来，振动管式密度计被引入现场钻井液密度的测量。

振动管式密度计的工作原理是：物体受激而发生振动时，其振动频率或振幅与物体本身的质量有关。如果在物体内充以一定体积的流体样品，则其振动频率的变化便反映一定体积的样品流体的质量或密度。

2010年，胜利石油管理局钻井工艺研究院将振动管密度计引入现场钻井液密度的在线监测中，在应用中发现，由于钻井液具有较大的粘度和切力所以搅拌时很容易混入一定的气体形成含有一定气泡的钻井液，因此钻井液的密度难以测量准确和稳定。2011年专利CN 202157769 U“一种钻井液密度加压在线测量装置”提出了一个解决方案，通过在振动管出口增加背压阀和压力表，来调整振动管的不同压力，从而测定不同压力下的钻井液密度。

专利CN 202157769 U虽然提高了钻井液密度测量的精密度，但仍然不能解决钻井液密度测量的准确性和实时性，主要有以下2个原因：其一是虽然提高压力气泡体积减小，消除了一些气泡对钻井液密度测量的影响，但仍然不能完全消除其影响，要想达到一定的密度测量准确度，需要提高的压力很大，这就会给泵的性能选择增加很大的难度；其二是必须不断调整背压阀，以改变测量压力，这样就不可能在同一时间测量两个压力下的密度，从而丧失实时测量的性能。为此专利申请2013105141389提供了一种双压力振动管钻井液密度在线测量仪,通过不同压力下的密度，测量出了不可压缩相的密度和可压缩相的体积含量，解决了含气钻井液的密度测量的准确性和实时性，但是通过一段时间的应用发现，从井底循环出来的钻井液由于受地层温度的影响，钻井液的温度大大地高于环境温度，这样就导致了两个振动管密度计的温度的差别，造成了测量的误差。另外，准确地测量测试温度，也有利于消除含气流体的井下温度下实际密度的校正。

发明内容

本发明的目的是针对现有双压力振动管式钻井液密度测量装置存在由于温度变化引起钻井液密度测量的准确度低，且不利于控压钻井的施工等问题，提出一种恒温型双压力振动管式钻井液密度在线测量仪及测量方法，以提高测量数据准确度，有利于充气钻井液井下不同温度压力下的真实密度计算。

本发明的技术方案首先给出的是恒温型双压力振动管式钻井液密度在线测量仪，包括：螺杆泵、2个密度计计(I和II)、2个压力传感器(I和II)和2个背压阀(I和II)，其中：螺杆泵、密度计I和背压阀I、密度计II和背压阀II依次通过管线连接，压力传感器I和压力传感器II分别并接在背压阀I的前后的管线上,两个密度计(I和II)均安装在半导体恒温容器内。

所述密度计为科里奥利质量流量计或振动管密度计。