[实用新型]一种钻井液出口流量定量检测装置

说明书

本实用新型提供一种钻井液出口流量定量检测装置，包括雷达液位测量探头、雷达流速测量探头、数据采集模块、A/D转换模块、上位机、异常工况判断模型；雷达液位测量和流速测量探头用来测量钻井液架空槽内流动钻井液的液位高度和流体流速，测得数据通过带屏蔽的信号线接入数据采集模块，完成信号的采集、放大、整形、滤波、传送等操作；经过A/D转换模块，提供485总线或4‑20mA模拟信号输出模式，接入上位机软件中；上位机对数据进行分析处理，完成数据/曲线的存储、打印、回放等功能，同时通过异常工况模型判断，对异常工况发出报警信号；对井涌、井漏等异常工况预警，对于提高钻井安全有着非常重要的意义。

技术领域

本专利涉及钻井工程领域，特别是涉及到一种钻井液出口流量定量检测装置，能够实现精确测量钻井液出口流量。

背景技术

在钻井作业过程中，溢流、井涌、井漏等异常工况的快速、准确预报对于钻井安全有着十分重要的作用，精确测量钻井液出口流量是及时、准确发现以上异常工况的重要有效手段。在钻井液出口架空槽中测量是最精确、最直接的方式之一。但在架空槽处测量钻井液出口流量主要存在以下几个方面的难点：

1、大多数钻井液属于非牛顿流体，不遵守牛顿内摩擦定律，给测量增加了难度。

2、钻井液粘度大，最高可达12mPa.s。在如此高的粘度下，使用常规的超声波多普勒无法穿透，不能使用。

3、钻井液是高温流体，深部储层的温度最高可达200～260℃，会产生大量的蒸汽。水蒸汽上升到超声波探头上时冷凝成小水珠，小水珠对超声波的反射和回收数据有很大的影响，造成测量数据误差较大。

4、钻井液经过架空槽返出地面时，均为不满管状态，并且架空槽常用圆管，增加了测量的难度。

5、钻井液中不同深度中各点的流速不同，从管壁至管道中心线，流速逐渐增加。

综合以上五点，常规的流量检测系统无法在钻井液出口流量精确检测中使用。

为此我们实用新型了一种新的钻井液流量检测装置，解决以上技术问题。

实用新型内容

针对常规流量检测系统存在的不足，本实用新型的目的在于提出一种钻井液出口流量定量检测装置，其技术方案如下：

一种钻井液出口流量定量检测装置，所述钻井液出口流量定量检测装置包括雷达液位测量探头、雷达流速测量探头、数据采集模块、A/D转换模块、上位机、异常工况判断模型、报警；所述雷达液位测量探头和雷达流速测量探头检测钻井液液位和流速数据；所述数据采集模块采集所述钻井液液位和流速数据并传送到A/D转换模块；所述A/D转换模块将接收的数据转换为上位机可以识别的信号；所述上位机将信号分析处理后的数据传送到异常工况判断模型；所述异常工况判断模型将接收的数据与预设模型比对，如果超出正常范围，则向报警发出报警信号；所述报警接收到报警信号后发出报警。

进一步的，所述数据采集模块和A/D转换模块置于室外防爆箱内。

进一步的，所述雷达液位测量探头垂直安装；所述雷达流速测量探头安装方向与钻井液流动方向一致。

进一步的，所述异常工况判断模型根据预设模型比对数据，如低于正常范围，则发出井漏报警信号，如高于正常范围，则发出井涌报警信号；所述报警设置不同的报警等级，根据不同的报警信号设置声音报警或光报警或声光同时报警。

还包括一种钻井液液位测量方法，使用一种钻井液出口流量定量检测装置；所述异常工况判断模型通过雷达液位测量探头测量的液位高度数据和雷达流速测量探头测量的钻井液流速v，雷达液位测量探头垂直安装于钻井液出口架空槽的上方，雷达基线位置代表4mA(空管)，雷达基线与架空槽最顶端的距离代表20mA(满管)。假设探头输出电流为xmA，则有以下公式：