本實用新型涉及鉆井工程領(lǐng)域，特別是涉及到一種鉆井液流量檢測裝置。

背景技術(shù)：

鉆井過程中，溢流、井涌、井漏等異常現(xiàn)象的及時發(fā)現(xiàn)對于安全鉆井起著重要的作用。鉆井液出入口流量的準(zhǔn)確檢測是發(fā)現(xiàn)以上異常現(xiàn)象的重要手段之一。常規(guī)出口流量檢測通常采用靶式流量計測量，依靠出口鉆井液的沖擊力使擋靶位置發(fā)生變化，帶動可變電阻旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生信號變化，從而間接反映出口鉆井液的流量變化，但在現(xiàn)場應(yīng)用中存在安裝困難、數(shù)據(jù)不真實、環(huán)境影響大等缺點?，F(xiàn)場入口流量的檢測是根據(jù)鉆井液泵參數(shù)、沖次檢測理論計算獲得的，檢測的準(zhǔn)確性也會受到鉆井液泵沖次數(shù)檢測情況、泵的實際上水效率預(yù)測值等因素的影響，存在著不穩(wěn)定性。為此我們發(fā)明了一種新的鉆井液流量檢測裝置，解決了以上技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種能夠定量檢測鉆井液出口和入口的流量，還能夠通過對出口和入口流量、累計體積等數(shù)據(jù)的對比實現(xiàn)溢流、井涌、井漏等異常情況的準(zhǔn)確預(yù)報的鉆井液流量檢測裝置。

本實用新型的目的可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)：鉆井液流量檢測裝置，該鉆井液流量檢測裝置包括入口流量檢測裝置探頭、超聲波測距裝置、出口流量檢測裝置探頭、入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊、出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊、錄井儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和井下復(fù)雜情況分析系統(tǒng)，該入口流量檢測裝置探頭安裝在鉆井液入口管道上，檢測鉆井液入口管道的流體流速，該超聲波測距裝置、該出口流量檢測裝置探頭分別安裝在鉆井液出口管道上，該出口流量檢測裝置探頭檢測鉆井液出口管道的流體流速，該超聲波測距裝置測量鉆井液出口管道液面的高度，該入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊連接于該入口流量檢測裝置探頭，并將鉆井液入口管道的流體流速數(shù)據(jù)進(jìn)行信號處理，該出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊分別連接于該超聲波測距裝置、該出口流量檢測裝置探頭，將鉆井液出口管道的流體流速數(shù)據(jù)和鉆井液出口管道液面的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行信號處理，該錄井儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接于該入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊和該出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊，并將它們輸出的信號傳輸給該井下復(fù)雜情況分析系統(tǒng)，該井下復(fù)雜情況分析系統(tǒng)連接于該錄井儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、顯示、回放、分析。

本實用新型的目的還可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)：

該入口流量檢測裝置探頭包括發(fā)射探頭和接收探頭，該發(fā)射探頭和該接收探頭分別用卡子和超聲耦合劑固定到鉆井液入口管線的兩側(cè)順應(yīng)鉆井液流動的方向。

該出口流量檢測裝置探頭包括一個發(fā)射探頭和兩個接收探頭，均安裝在鉆井液出口管道順應(yīng)鉆井液流動的方向，該發(fā)射探頭安裝在中間，所述兩個接收探頭分別安裝在兩側(cè)。

該鉆井液流量檢測裝置還包括防爆箱，該入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊和該出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊封裝在該防爆箱中，該入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊將鉆井液入口管道的流體流速數(shù)據(jù)進(jìn)行整形濾波、單片機數(shù)據(jù)處理、滑動平均、485隔離信號輸出、模擬信號輸出，該出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊將鉆井液出口管道的流體流速數(shù)據(jù)和鉆井液出口管道液面的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行整形濾波、單片機數(shù)據(jù)處理、滑動平均、485隔離信號輸出、模擬信號輸出。

該防爆箱包括分別與該入口流量檢測裝置探頭、該超聲波測距裝置、該出口流量檢測裝置探頭連接的接線口，與該錄井儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接的485總線和4-20mA模擬輸出的接口。

該入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊和該出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊做在同一個電路板上，或分別制版。

該入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊和該出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊采用與該錄井儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)配套的24V直流供電，該入口流量檢測裝置探頭、該超聲波測距裝置、該出口流量檢測裝置探頭采用正15V直流供電。

該入口流量檢測裝置探頭通過屏蔽線連接于該入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊，該超聲波測距裝置、該出口流量檢測裝置探頭分別通過屏蔽線連接于該出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊。

該錄井儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過網(wǎng)線或RS232與該井下復(fù)雜情況分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，該井下復(fù)雜情況分析系統(tǒng)顯示并存儲實時數(shù)據(jù)，單獨控制入口和出口的系數(shù)設(shè)置，進(jìn)行數(shù)據(jù)回放和曲線回放，并實時繪制鉆井液入口和出口的流量曲線，計算一段時間通過入口和出口管道的流體累計體積數(shù)，并通過對兩條曲線或累計體積數(shù)進(jìn)行對比實現(xiàn)井下復(fù)雜情況預(yù)測分析。

本實用新型中的鉆井液流量檢測裝置，定量的檢測鉆井液入口和出口流量，取代常用的出口采用靶式流量計、入口采用理論計算的方法，從根本上提高了流量檢測的精度，實現(xiàn)了井控數(shù)據(jù)的全部定量分析，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井液入口和出口的實時定量檢測和分析，對于溢流、井涌、井漏等異常情況的發(fā)現(xiàn)具有重要意義，對于油氣勘探具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1為本實用新型的鉆井液流量檢測裝置的一具體實施例的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

為使本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合附圖所示，作詳細(xì)說明如下。

如圖1所示，圖1為本實用新型的鉆井液流量檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖。該鉆井液流量檢測裝置由入口流量檢測裝置探頭3、超聲波測距裝置4、出口流量檢測裝置探頭5、入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊6、出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊7、防爆箱8、錄井儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9、井下復(fù)雜情況分析系統(tǒng)10組成。

入口流量檢測裝置探頭3安裝到鉆井液入口管道1上，通過屏蔽線與入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊6連接。入口流量檢測裝置探頭3檢測鉆井液入口管道1的流體流速。在一實施例中，入口流量檢測裝置探頭3采用多普勒超聲測速方式，鉆井液為固液氣三相流體，滿足多普勒測流速的條件。入口流量檢測裝置探頭3包含一個發(fā)射探頭和一個接收探頭，安裝在鉆井液入口管道1兩側(cè)順應(yīng)鉆井液流動的方向，加入超聲耦合劑后牢固貼合管壁。因鉆井液入口管道1與泥漿泵是硬連接，在工作過程中震動強烈，入口流量檢測裝置探頭3需要使用夾具固定。在鉆井過程中，鉆井液入口管線為滿管，入口流量即為入口液體流動速度與入口管線橫截面積的乘積。

入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊6連接于入口流量檢測裝置探頭3，接收其檢測到的鉆井液入口管道1的流體流速。在一實施例中，入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊6采用與錄井儀配套的24V供電，并由如lm2576等電路對入口流量檢測裝置探頭3提供正15V直流供電。入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊6具有整形濾波、單片機數(shù)據(jù)處理、滑動平均、485隔離信號輸出、模擬信號輸出等功能。

超聲波測距裝置4、出口流量檢測裝置探頭5分別安裝到鉆井液出口管道2上，通過屏蔽線與出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊7連接。出口流量檢測裝置探頭5檢測鉆井液出口管道2的流體流速。在一實施例中，鉆井液出口管線一般不滿管，出口流量測量采用超聲波多普勒測速和超聲波測距裝置結(jié)合計算，出口流量檢測裝置探頭5具有一個發(fā)射探頭和兩個接收探頭，均安裝在鉆井液出口管道2順應(yīng)鉆井液流動的方向，發(fā)射探頭安裝在中間，兩個接收探頭分別安裝在兩側(cè)，超聲波測距裝置4安裝在管線上側(cè)，要求精度必須達(dá)到毫米級，消除流量較小時弧形管道對測量結(jié)果的影響，根據(jù)超聲波測距裝置4測量的液面高度計算出鉆井液出口管道2中流體的截面積，乘以流速即為出口流量。

超聲波測距裝置4測量鉆井液出口管道2液面的高度。通過超聲波測距裝置4測量的鉆井液出口管道2的液面高度計算管道中流體的橫截面積。

當(dāng)鉆井液高度占管徑的一半時，公式為：

S＝πD²/8

當(dāng)鉆井液高度小于或大于管徑的一半時，公式為：

$a=2arccos\frac{D-2d}{D}$

$S={\mathrm{\πD}}^2/4-{\mathrm{aD}}^2/8+sin\frac{D}{2}\·\frac{D}{2}\·(d-\frac{D}{2})$

式中，S——流體橫截面積；

D——管徑；

d——鉆井液高度；

a——管道中心與液面連線的角度。

出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊7分別連接于超聲波測距裝置4、出口流量檢測裝置探頭5，接收出口流量檢測裝置探頭5檢測到的鉆井液出口管道2的流體流速，超聲波測距裝置4測量到的鉆井液出口管道2液面的高度。在一實施例中，出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊7采用與錄井儀配套的24V供電，并由如lm2576等電路對出口流量檢測裝置探頭5提供正15V直流供電。出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊7具有整形濾波、單片機數(shù)據(jù)處理、滑動平均、485隔離信號輸出、模擬信號輸出等功能。

入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊6和出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊7既可做在同一個電路板上，也可以分別制版，入口和出口可各自組成流量傳感器并進(jìn)行數(shù)字和模擬輸出。

入口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊6和出口流量數(shù)據(jù)采集處理模塊7封裝到防爆箱8中，防爆箱8制作按照ExnRIb、IP67等標(biāo)準(zhǔn)，具有入口流量檢測裝置探頭3、出口流量檢測裝置探頭5和超聲波測距裝置4的接線口，也有485總線和4-20mA模擬輸出的接口。防爆箱8通過485總線或4-20mA模擬信號線與錄井儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9連接。

錄井儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9連接于井下復(fù)雜情況分析系統(tǒng)10，將數(shù)據(jù)傳輸至上位機的井下復(fù)雜情況分析系統(tǒng)10。在一實施例中，通過網(wǎng)線或RS232等方式傳輸至井下復(fù)雜情況分析系統(tǒng)10進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、顯示、回放、分析等操作。

井下復(fù)雜情況分析系統(tǒng)10可以顯示并存儲實時數(shù)據(jù)，單獨控制入口和出口的系數(shù)設(shè)置?？梢赃M(jìn)行數(shù)據(jù)回放和曲線回放，并實時繪制鉆井液入口和出口的流量曲線，計算一段時間通過入口和出口管道的流體累計體積數(shù)，具有通過對兩條曲線或累計體積數(shù)進(jìn)行對比實現(xiàn)井下復(fù)雜情況預(yù)測分析的功能。通過井下復(fù)雜情況分析系統(tǒng)10軟件在PC端完成鉆井液流量數(shù)據(jù)的記錄、監(jiān)測和井下復(fù)雜情況分析等工作，滿足鉆井井控等工作的需求。