[发明专利]一种远距离测量液体流变性能装置

说明书

本发明涉及一种测量液体流变性能的装置，特别适用于测量钻井液流变性能，属液体粘度测量领域。

目前国内外钻井现场所用的测量钻井液流变性仪器，绝大多数系美国Fann氏仪器公司生产的Fann35SA型旋转粘度计。我国目前现场使用的均为仿美Fann氏旋转粘度计。这种仪器存在的主要问题是：

1）不能直接测量钻井过程中实际循环泥浆的流变参数，而必须采用室外采样，室内测量，使测量不能及时反映井内钻井液流变特性。

2）不能进行测量仪表的自动控制，增加了测量的随意性，降低了测量数据的可靠性。

3）不能将流变参数自动采集，致使目前钻井现场的多参数仪表均缺乏流变参数这一重要数据。

本发明的目的，在于克服以上美国Fann旋转粘度计存在的三个问题，以便及时准确地测量泥浆槽中的实际钻井液流变性能，保证钻井工作的安全与迅速。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

1）因采用先进的单片机MCS-8098计算机来控制测量部分与控制部分，计算机的一个接口与步进电机脉冲分配功放电路相连，另一个接口与编码盘解码输入装置电路相连;Fann氏粘度计转筒通过齿轮与步进电机相连，Fann氏粘度计转子与增量式旋转编码盘装置相连;测量与控制系统之间以有线方式传输信息解决了现场钻井液流变参数的自动采集。

2）因将增量式旋转编码盘及配套接收系统，直接密封于测量部分的铝铸密封壳体中，使得在恶劣的环境中仍能远距离（100M以上）准确的采集现场数据。

3）采用浮体及平衡装置，使测量部分直接置于现场钻井泥浆流动槽中。

图1表示该装置的基本组成：它由控制部分和测量部分（机械装置）（1）组成。控制部分由编码盘解码输入装置②、步进电机脉冲分配功放驱动电路③、MCS-8098计算机④、键盘⑤、显示板⑥、打印机驱动⑦、微型打印机⑧、电源⑨组成。高集成、多功能、低功耗的MCS-8098计算机系统④为控制部分与测量部分控制核心。通过键盘⑤接收用户输入指令，根据指令要求控制步进电机脉冲功放驱动电路③控制步进电机转动，保证流变仪以设定剪切速率转动，通过编码盘解码输入装置电路②测定液体产生的剪切应力。然后通过显示板⑥显示电机转数与剪切应力值，或根据用户要求经打印机驱动电路⑦控制打印机⑧输出测定与计算结果。

图2为测量部分结构示意图。（11）为连接测量部分与控制部分的电缆，（12）为铸铝密封壳体，（13）为增量式旋转编码盘，（14）为传动齿轮，（15）为步进电机（16）Fann氏粘度计转筒，（17）为浮体，（18）为Fann氏粘度计转子，（19）为被测流体。步进电机脉冲放驱动电路控制步进电机（16），步进电机经齿轮（14）带动流变仪转筒（16）以设定剪切速率转动。通过被测液体（19）的粘滞力矩带动转子（18）转动，从而使Fann装置电路输入计算机④经计算机处理计算，然后通过显示板显示电机转数与剪切应力值，或根据用户要求打印输出测定与计算结果。

本发明具有以下优点

1）本装置读值稳定、可靠、精度高，同时考虑到由步进电机控制转筒转数，剪切速率设置准确，比现用的Fann式仪器精度最少提高1.5倍。

2）由手工控制、目测变为计算机控制与测量，提高了仪器测量的重复性。

3）扩大了仪器使用范围，作到一机多用，该机同时具有两速、六速、连续流变仪的测量功能并自动进行初、终切的测量。

4）通过随钻测量井口返出钻井液流变参数，可及时了解井下情况，对预防井喷有重要作用。

本发明适用于石油、化工、造纸、环保等远距离测量流体流变性能。