[发明专利]一种温控式钻井液流变性自动化在线测量装置

说明书

本发明一种温控式钻井液流变性自动化在线测量装置，属于钻井液流变性测量领域。该装置包括泵、加热装置、流量计、两个断面面积不同的矩形断面管通过管线连接，在两个矩形断面管的进出口端部上分别安装两个压力传感器。本发明解决了常规钻井液流变性测量中存在的问题，提高了测量精度，实现了自动化实时测量不同温度下的钻井液流变性。

技术领域

本发明属于钻井液流变性测量装置领域，尤其涉及一种钻井液流变性的自动化在线测量装置，适用于现场钻井液流变性能的自动化在线测量。

背景技术

钻井液的流变性一般包括流体的粘度、静切力、动切力和剪切稀释特性等。这些流变性的掌握和调整，与提高钻井速度和井下安全有很重要的关系。钻井液流变性关系到：（1）钻井液携带钻屑、清洁井眼的能力 ；（2）悬浮能力 ；（3）对井壁的稳定作用 ；（4）钻井参数的优化设计——钻头水马力设计和循环压耗的计算等等。所以钻井液流变学及流变性的测量研究一直深受重视。

目前石油钻井现场主要采用范式黏度计测量钻井液的流变性。其基本原理是：电机经传动装置带动外筒恒速旋转，借助于被测液体的粘滞性作用于内筒一定的扭矩，带动与扭力弹簧相连的内筒旋转一个角度，通过这个角度计算作用于内筒上剪切应力。测量不同恒定转速下的剪切应力从而计算出钻井液的流变参数。这种仪器测量范围宽，测量方便，多少年来一直是现场钻井液工程师的重要仪器；但是，这种仪器是手动测量仪器，用于指导现场存在诸多问题：首先，泥浆的手动取样和手动测量增加了现场工作人员的劳动量，而且增加了实验人员在有害环境下的暴露时间，不利于现场人员的身体健康；其次是手动测量人为误差大，数据可靠性差；第三是手动测量往往测量时间间隔大，不利于及时发现并处理井下异常情况，因而不利于井场安全 ；第四是手动测量系统性差，不利于数据的对比分析；第五是常规的流变性测量方法无法测量不同温度下钻井液的流变性变化趋势，不能反映温度对钻井液流变性的影响大小。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供了一种测量数据准确、可测量不同温度条件下现场钻井液流变性变化曲线的温控式钻井液流变性自动化在线测量装置。

发明的技术方案：

一种温控式钻井液流变性自动化在线测量装置，包括泵、加热装置、流量计、矩形断面管、压力传感器；其中：两个断面面积不同的矩形断面管通过管线连接，在两个矩形断面管的进、出口端部分别安装压力传感器；在每个矩形断面管的两端均连接有变换接头，四个变换接头内部流道为流线型，且各变换接头断面面积相等；四个压力传感器和流量计通过信号线连接到数据采集器与数据处理系统上。

上述方案进一步包括：

两个矩形断面管的断面高度相同，宽度分别为整数倍差。

两个矩形断面管的断面高度均为2.75mm，宽度分别为7cm、14cm；每个矩形断面管上的压力传感器与各自对应的矩形断面管进出口端的距离不小于10cm，每对压力传感器相距 50cm。

所述泵为恒流泵，所述流量计为科里奥利质量流量计。

所述加热装置为电加热容器或水浴加热容器或自控温管路电热带。

所述的压力传感器为平面膜压力传感器。

发明的效果：本发明所涉及的装置，采用改变矩形断面管宽度的方法改变速度梯度，可同时测量2个速度梯度下的应力值，所以不需要变化泵的流量来调节速度梯度，有利于流变性的连续测量；另外，该发明装置用恒流泵取样代替手动取样，减少了测试人员劳动强度，改善了现场测试人员的工作环境；同时采用加热装置将钻井液进行加热，可实现连续测量不同温度下的钻井液流变性，所需温度可由加热装置进行调控。

该发明的装置解决了常规钻井液流变性测量中存在的问题，提高了测量精度，实现了自动化实时测量不同温度下的钻井液流变性。

附图说明