專利名稱：振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀及其測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀及其測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
鉆井液是指油氣鉆井過(guò)程中以其多種功能滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體的總稱。鉆井液又稱鉆井泥漿或簡(jiǎn)稱為泥漿(Muds)，本文將鉆井液簡(jiǎn)稱為泥漿。泥漿在鉆井過(guò)程中具有攜帶和懸浮巖屑、穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力、冷卻和潤(rùn)滑鉆頭、鉆具和傳遞水動(dòng)力等作用。在石油勘探和油田開(kāi)發(fā)的各項(xiàng)任務(wù)中，鉆井起著十分重要的作用。在鉆井過(guò)程中，井底巖石被破碎后所產(chǎn)生的巖屑通過(guò)循環(huán)泥漿被攜帶到地面上來(lái)，這一過(guò)程稱為洗井。洗井作為鉆井過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)是通過(guò)循環(huán)泥漿來(lái)實(shí)現(xiàn)，故有人把泥漿比喻為鉆井工程的血液。泥漿工藝技術(shù)已成為現(xiàn)代油氣鉆井工程的重要組成部分。國(guó)內(nèi)外大量研究資料表明泥漿在鉆井過(guò)程中具有攜帶和懸浮巖屑、穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力、冷卻和潤(rùn)滑鉆頭、鉆具和傳遞水動(dòng)力等直接關(guān)系到鉆井成本，甚至影響到鉆井成敗的重要作用。鉆井實(shí)踐也證明，泥漿性能的好壞，使用、維護(hù)和處理措施是否妥當(dāng)，直接影響井壁的穩(wěn)定性，而井壁的穩(wěn)定性關(guān)系到地質(zhì)資料的錄取、鉆井速度、質(zhì)量及成本，所以，人們常把泥漿比喻為鉆井工程的血液。因此，對(duì)泥漿性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)就顯得很重要。在石油勘探和油田開(kāi)發(fā)的各項(xiàng)任務(wù)中，鉆井起著十分重要的作用。在鉆井過(guò)程中，井底巖石被破碎后所產(chǎn)生的巖屑通過(guò)循環(huán)泥漿被攜帶到地面上來(lái)，這一過(guò)程稱為洗井。洗井作為鉆井過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)是通過(guò)循環(huán)泥漿來(lái)實(shí)現(xiàn)，故有人把泥漿比喻為鉆井工程的血液。如今泥漿工藝技術(shù)已成為油氣鉆井工程的重要組成部分。鉆井實(shí)踐表明，泥漿性能的好壞，使用、維護(hù)措施是否妥當(dāng)直接影響井壁的穩(wěn)定性，而井壁的穩(wěn)定性關(guān)系到地質(zhì)資料的錄取、鉆井速度、質(zhì)量及成本，所以，人們常把泥漿比喻為鉆井工程的血液。近40年來(lái)，國(guó)內(nèi)外大量室內(nèi)和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究證明，在一般情況下，固相含量增加會(huì)導(dǎo)致泥漿的密度、粘度、切力、泥餅厚度以及含砂量的增加，失水量的下降。而這些性能的變化將會(huì)明顯降低鉆速、增加鉆頭用量、甚至有可能增加井漏、氣侵、卡鉆等情況，使得鉆井成本大幅度上升。泥漿是指油氣鉆井過(guò)程中以其多種功能滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體的總稱。泥漿的循環(huán)是通過(guò)泥漿泵來(lái)維持的。從泥漿泵排出的高壓泥漿經(jīng)過(guò)地面高壓管匯、立管、水龍帶、水龍頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌到鉆頭，從鉆頭噴嘴噴出，以清洗井底并攜帶巖屑。然后再沿鉆柱與井壁(或套管)形成的環(huán)形空間向上流動(dòng)，在到達(dá)地面后經(jīng)排出管線流入泥漿池，再經(jīng)各種固相控制設(shè)備進(jìn)行處理后返回上水池，最后進(jìn)人泥漿泵循環(huán)再用。泥漿流經(jīng)的各種管件、設(shè)備構(gòu)成了一整套泥漿循環(huán)系統(tǒng)。泥漿是指油氣鉆井過(guò)程中以其多種功能滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體的總稱。泥漿的循環(huán)是通過(guò)泥漿泵來(lái)維持的。從泥漿泵排出的高壓泥漿經(jīng)過(guò)地面高壓管匯、立管、水龍帶、水龍頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌到鉆頭，從鉆頭噴嘴噴出，以清洗井底并攜帶巖屑。然后再沿鉆柱與井壁(或套管)形成的環(huán)形空間向上流動(dòng)，在到達(dá)地面后經(jīng)排出管線流入泥漿池，再經(jīng)各種固相控制設(shè)備進(jìn)行處理后返回上水池，最后進(jìn)人泥漿泵循環(huán)再用。泥漿流經(jīng)的各種管件、泥漿工藝技術(shù)是現(xiàn)代油氣鉆井工程的重要組成部分。泥漿在鉆井過(guò)程中有攜帶和懸浮巖屑、穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力、冷卻和潤(rùn)滑鉆頭及鉆具、傳遞水動(dòng)力等幾方面的作用。鉆井實(shí)踐證明，泥漿性能的好壞，使用、維護(hù)和處理是否得當(dāng)，直接關(guān)系到鉆井的機(jī)械鉆速、鉆頭壽命、井下問(wèn)題、地面設(shè)備磨損、泥漿費(fèi)用以及整個(gè)鉆井綜合成本，甚至關(guān)系到鉆井的成敗。因此，很有必要對(duì)泥漿性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量、反饋，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。隨著鉆井新工藝、新技術(shù)的發(fā)展，鉆井工程對(duì)泥漿性能的要求越來(lái)越高，同時(shí)也對(duì)石油鉆井振動(dòng)篩提出了更高的要求。目前傳統(tǒng)石油鉆井振動(dòng)篩技術(shù)已越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代鉆井技術(shù)發(fā)展的更高要求。一方面單一振動(dòng)的分離模式，即使增大總體尺寸，也不滿足現(xiàn)代鉆井工程對(duì)泥漿處理量的要求；另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)振動(dòng)篩的開(kāi)放式分離方式不方便配備巖屑后處理裝置，巖屑露天排放，環(huán)保效果不好；另外傳統(tǒng)振動(dòng)篩性能單一，振動(dòng)篩的篩分操作環(huán)節(jié)和整個(gè)鉆井循環(huán)系統(tǒng)完全獨(dú)立，沒(méi)有任何反饋和智能環(huán)節(jié)，錯(cuò)過(guò)了及時(shí)掌握鉆井工況的最佳時(shí)機(jī)。傳統(tǒng)的硬件儀器，無(wú)論是在實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)車間或者戶外對(duì)測(cè)試對(duì)象進(jìn)行測(cè)試時(shí)，通常除了傳感器和信號(hào)調(diào)理電路之外還需要多種、多臺(tái)測(cè)試儀器。對(duì)于復(fù)雜的測(cè)試系統(tǒng)，還需要FFT分析儀以及個(gè)人計(jì)算機(jī)及其外設(shè)等，這使得測(cè)試系統(tǒng)的價(jià)格非常昂貴，體積龐大、操作復(fù)雜、攜帶不便，而且測(cè)試效率也比較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀，該振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀能夠快速的完成振動(dòng)篩泥漿參數(shù)的測(cè)試過(guò)程，且測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，測(cè)試步驟簡(jiǎn)單，大大降低了測(cè)試成本。本發(fā)明的另一目的是提供了一種基于上述振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀的測(cè)試方法。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀，主要由用于測(cè)試泥漿參數(shù)的泥漿參數(shù)傳感器、與泥漿參數(shù)傳感器相連的信號(hào)調(diào)理電路、與信號(hào)調(diào)理電路相連的信號(hào)采集電路、以及與信號(hào)采集電路相連的計(jì)算機(jī)構(gòu)成。所述泥漿參數(shù)傳感器包括泥漿密度傳感器、泥漿粘度傳感器、巖屑計(jì)量裝置、以及泥漿流量傳感器。所述泥漿密度傳感器、泥漿粘度傳感器、巖屑計(jì)量裝置、以及泥漿流量傳感器均分別與信號(hào)調(diào)理電路相連。所述信號(hào)調(diào)理電路包括放大器和濾波器。濾波器濾除干擾信號(hào)和不滿足采樣條件的信號(hào)，提取反映泥漿密度、粘度、流量和巖屑質(zhì)量物理特征的有效信號(hào)；放大器將待采集的泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)信號(hào)放大或衰減至采樣環(huán)節(jié)的量程范圍內(nèi)，通常放大器的增益是可調(diào)或具有多種不同增益系數(shù)，用戶可根據(jù)輸入泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)信號(hào)幅值的不同，選擇最佳的增益系數(shù)。所述信號(hào)采集電路包括接口箱、多路開(kāi)關(guān)、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和接口電路。接口箱將泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)信號(hào)分別或同時(shí)送入多路開(kāi)關(guān)；多路開(kāi)關(guān)將各路泥漿參數(shù)信號(hào)輪流切換到采樣/保持模塊，接口箱和多路開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)信號(hào)的實(shí)時(shí)采集；采樣/保持器在時(shí)鐘信號(hào)的作用下，鎖存某一瞬時(shí)泥漿密度、粘度、流量或巖屑等泥漿參數(shù)信號(hào)的電壓值并保持信號(hào)幅值不變直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，其主要用于多通道采集時(shí)各通道保持同步或相位差比較小；A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的泥漿密度、粘度、流量或巖屑等泥漿參數(shù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出，并完成相應(yīng)泥漿參數(shù)信號(hào)幅值的量化和編碼；接口電路將完成量化和編碼的數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算分析?；谏鲜稣駝?dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀的測(cè)試方法，包括以下步驟:(a)首先，通過(guò)泥漿參數(shù)傳感器拾取測(cè)試對(duì)象的信息并將其轉(zhuǎn)化為電量信號(hào)；(b)信號(hào)調(diào)理電路將電量信號(hào)濾除干擾信號(hào)和不滿足采樣條件的信號(hào)，提取反映泥漿密度、粘度、流量和巖屑質(zhì)量物理特征的有效信號(hào)，并將電量信號(hào)放大或衰減至采樣環(huán)節(jié)的量程范圍內(nèi)；(C)信號(hào)采集電路中的接口箱將電量信號(hào)分別或同時(shí)送入多路開(kāi)關(guān)；多路開(kāi)關(guān)將電量信號(hào)輪流切換到采樣/保持模塊，采樣保持器在時(shí)鐘信號(hào)的作用下，鎖存某一瞬時(shí)電量信號(hào)的電壓值并保持信號(hào)幅值不變直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的泥漿參數(shù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出，并完成相應(yīng)泥漿參數(shù)信號(hào)幅值的量化和編碼；接口電路將完成量化和編碼的數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算分析；(d)計(jì)算機(jī)完成數(shù)字信號(hào)的運(yùn)算分析。所述步驟(a)中，泥漿參數(shù)傳感器分別測(cè)量泥漿密度、粘度、流量和巖屑質(zhì)量流量。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:能夠快速的完成振動(dòng)篩泥漿參數(shù)的測(cè)試過(guò)程，且測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，測(cè)試步驟簡(jiǎn)單，大大降低了測(cè)試成本。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例:如圖1所示，本發(fā)明涉及的振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀，主要由用于測(cè)試泥漿參數(shù)的泥漿參數(shù)傳感器、與泥漿參數(shù)傳感器相連的信號(hào)調(diào)理電路、與信號(hào)調(diào)理電路相連的信號(hào)采集電路、以及與信號(hào)采集電路相連的計(jì)算機(jī)構(gòu)成。所述泥漿參數(shù)傳感器包括泥漿密度傳感器、泥漿粘度傳感器、巖屑計(jì)量裝置、以及泥漿流量傳感器。所述泥漿密度傳感器、泥漿粘度傳感器、巖屑計(jì)量裝置、以及泥漿流量傳感器均分別與信號(hào)調(diào)理電路相連。本發(fā)明的測(cè)試方法如下:
傳感器是測(cè)試過(guò)程的第一環(huán)節(jié)，其作用是拾取測(cè)試對(duì)象的信息并將其轉(zhuǎn)化為電量信號(hào)。根據(jù)泥漿密度、粘度、流量和巖屑質(zhì)量流量各自的物理特性，本發(fā)明采用諧振式科里奧利力直接質(zhì)量流量計(jì)、石英晶體粘度傳感器、靶式流量計(jì)和電子皮帶秤四種傳感器來(lái)分別拾取泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)的信息，并把獲得相應(yīng)信息轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)輸出。信號(hào)調(diào)理電路主要包含放大器和濾波器，濾波器濾除干擾信號(hào)和不滿足采樣條件的信號(hào)，提取反映泥漿密度、粘度、流量和巖屑質(zhì)量物理特征的有效信號(hào)；放大器將待采集的泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)信號(hào)放大或衰減至采樣環(huán)節(jié)的量程范圍內(nèi)，通常放大器的增益是可調(diào)或具有多種不同增益系數(shù)，用戶可根據(jù)輸入泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)信號(hào)幅值的不同，選擇最佳的增益系數(shù)。信號(hào)采集電路包括接口箱、多路開(kāi)關(guān)、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和接口電路。接口箱將泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)信號(hào)分別或同時(shí)送入多路開(kāi)關(guān)；多路開(kāi)關(guān)將各路泥漿參數(shù)信號(hào)輪流切換到采樣/保持模塊，接口箱和多路開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)泥漿密度、粘度、流量和巖屑等泥漿參數(shù)信號(hào)的實(shí)時(shí)采集；采樣/保持器在時(shí)鐘信號(hào)的作用下，鎖存某一瞬時(shí)泥漿密度、粘度、流量或巖屑等泥漿參數(shù)信號(hào)的電壓值并保持信號(hào)幅值不變直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，其主要用于多通道采集時(shí)各通道保持同步或相位差比較小；A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的泥漿密度、粘度、流量或巖屑等泥漿參數(shù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出，并完成相應(yīng)泥漿參數(shù)信號(hào)幅值的量化和編碼；接口電路將完成量化和編碼的數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算分析。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀，其特征在于，主要由用于測(cè)試泥漿參數(shù)的泥漿參數(shù)傳感器、與泥漿參數(shù)傳感器相連的信號(hào)調(diào)理電路、與信號(hào)調(diào)理電路相連的信號(hào)采集電路、以及與信號(hào)采集電路相連的計(jì)算機(jī)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀，其特征在于，所述泥漿參數(shù)傳感器包括泥漿密度傳感器、泥漿粘度傳感器、巖屑計(jì)量裝置、以及泥漿流量傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀，其特征在于，所述泥漿密度傳感器、泥漿粘度傳感器、巖屑計(jì)量裝置、以及泥漿流量傳感器均分別與信號(hào)調(diào)理電路相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理電路包括放大器和濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀，其特征在于，所述信號(hào)采集電路包括接口箱、多路開(kāi)關(guān)、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和接口電路。
6.基于上述振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀的測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟: (a)首先，通過(guò)泥漿參數(shù)傳感器拾取測(cè)試對(duì)象的信息并將其轉(zhuǎn)化為電量信號(hào)； (b)信號(hào)調(diào)理電路將電量信號(hào)濾除干擾信號(hào)和不滿足采樣條件的信號(hào)，提取反映泥漿密度、粘度、流量和巖屑質(zhì)量物理特征的有效信號(hào)，并將電量信號(hào)放大或衰減至采樣環(huán)節(jié)的量程范圍內(nèi)； (C)信號(hào)采集電路中的接口箱將電量信號(hào)分別或同時(shí)送入多路開(kāi)關(guān)；多路開(kāi)關(guān)將電量信號(hào)輪流切換到采樣/保持模塊，采樣保持器在時(shí)鐘信號(hào)的作用下，鎖存某一瞬時(shí)電量信號(hào)的電壓值并保持信號(hào)幅值不變直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的泥漿參數(shù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出，并完成相應(yīng)泥漿參數(shù)信號(hào)幅值的量化和編碼；接口電路將完成量化和編碼的數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算分析； (d)計(jì)算機(jī)完成數(shù)字信號(hào)的運(yùn)算分析。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)試方法，其特征在于，所述步驟(a)中，泥漿參數(shù)傳感器分別測(cè)量泥漿密度、粘度、流量和巖屑質(zhì)量流量。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀。該振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀主要由用于測(cè)試泥漿參數(shù)的泥漿參數(shù)傳感器、與泥漿參數(shù)傳感器相連的信號(hào)調(diào)理電路、與信號(hào)調(diào)理電路相連的信號(hào)采集電路、以及與信號(hào)采集電路相連的計(jì)算機(jī)構(gòu)成。本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于上述振動(dòng)篩泥漿參數(shù)測(cè)試儀的測(cè)試方法。本發(fā)明能夠快速的完成振動(dòng)篩泥漿參數(shù)的測(cè)試過(guò)程，且測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，測(cè)試步驟簡(jiǎn)單，大大降低了測(cè)試成本。
文檔編號(hào)G01D21/02GK103105196SQ20111037018
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者蔣仁斌 申請(qǐng)人:蔣仁斌