[发明专利]使用十字弹簧枢轴的凝胶剪切强度测量

权利要求书

1.一种流变仪设备，其包括：

套筒，所述套筒具有内部空间；

圆柱形浮子，所述圆柱形浮子设置在所述套筒的所述内部空间内并且联接到浮子轴的第一端；

十字弹簧枢轴，所述十字弹簧枢轴联接到所述浮子轴的第二端；

臂，所述臂联接到所述圆柱形浮子并且从所述圆柱形浮子径向突出；以及

线性致动器，所述线性致动器联接到所述臂，

其中，所述十字弹簧枢轴限定被配置为旋转至少2°而没有偏移的旋转中心。

2.如权利要求1所述的流变仪设备，其中所述十字弹簧枢轴还包括固定部分和可动部分。

3.如权利要求1所述的流变仪设备，其中所述线性致动器为音圈致动器。

4.如权利要求3所述的流变仪设备，其中所述音圈致动器还包括用于测量所述臂的角偏转的数字编码器。

5.如权利要求1所述的流变仪设备，其还包括处理器，所述处理器通信地联接到所述线性致动器。

6.一种用于测量流体的凝胶剪切强度的方法，其包括：

将包括套筒和浮子的流变仪设备的一部分放入流体中，其中所述浮子由十字弹簧枢轴支撑；

通过旋转所述套筒达第一时间段来剪切所述流体；

在剪切所述流体的所述步骤后允许所述流体静置达第二时间段；

使用线性致动器向所述浮子施加扭矩以径向偏转所述浮子；

测量所述浮子在所述流体中的角偏转值；以及

使用所述角偏转值来确定所述流体的凝胶剪切强度，

其中，径向偏转所述浮子还包括旋转所述浮子2°或更少。

7.如权利要求6所述的方法，其中使用线性致动器向所述浮子施加扭矩还包括使用音圈致动器施加所述扭矩。

8.如权利要求7所述的方法，其还包括通过绘制电压和电流中的至少一者对比通过净重校准确定的扭矩来校准音圈致动器。

9.如权利要求6所述的方法，其中向所述浮子施加扭矩还包括计算所述扭矩，所述扭矩为十字弹簧刚度常数、传统弹簧常数、所述浮子的所述角偏转以及时间的函数。

10.如权利要求6所述的方法，其中使用所述角偏转值来确定所述凝胶剪切强度包括：

绘制所述浮子在不同时间点的多个角偏转值对比时间以形成剪切扭矩图；

使用所述剪切扭矩图来确定凝胶断裂点；以及

使用所述凝胶断裂点来计算所述凝胶剪切强度。

11.如权利要求6所述的方法，其还包括通过绘制施加的扭矩对比测量的角偏转以确定所述十字弹簧刚度来校准所述十字弹簧枢轴。

12.如权利要求6所述的方法，其中通过旋转套筒来剪切所述流体包括以600rpm旋转所述套筒。

13.如权利要求6所述的方法，其中测量所述浮子的角偏转值还包括使用数字编码器测量所述角偏转值。

14.如权利要求6所述的方法，其中所述第二时间段从以下组成的组中选取：10秒、10分钟、30分钟，或其任何组合。

15.如权利要求6所述的方法，其中所述扭矩包括施加到所述十字弹簧枢轴的第一扭矩量和施加到所述流体的第二扭矩量。

16.如权利要求6所述的方法，其中所述流体为井筒钻井液。