本發(fā)明涉及一種固井流體監(jiān)測系統(tǒng)，特別是一種油田固井泥漿流量計。

背景技術：

長期以來，固井流體監(jiān)測系統(tǒng)一直不能滿足現(xiàn)場的需求，特別是頂替期間的頂替液流量和體積監(jiān)測，一直在使用鉆井液頂替流量計，但到現(xiàn)在還沒有解決穩(wěn)定性和準確性問題，一直是流量計、計量罐、泵沖三方計量，最終以計量罐的手工計量為準。

現(xiàn)有文獻介紹的幾種固井流量計優(yōu)缺點如下：

1、放射性密度計，測量參數(shù)單一(僅能測量密度)，測量結果與物性及成份有關，經常需要標定，精度不高；有放射源，在管理和使用方面有許多不足。

2、渦輪流量計，流量精度基本能滿足要求，但渦輪常被水泥漿中的雜物卡堵，影響施工，且沖洗和軸承保養(yǎng)要求較高，壽命短。

3、電磁流量計和超聲流量計等都與物性及成份關系極大，在固井現(xiàn)場難于推廣使用。

4、人工測量密度時，工作方式原始落后，速度慢、不連續(xù)、實時性差、精度低，主觀性大。

目前所使用的流量計，只能測量流量，不能測量流體密度。

隨著復雜地質條件的油井越來越多，現(xiàn)場施工井況越來越復雜，急需解決固井流體監(jiān)測的準確性和儀表工作的穩(wěn)定性，還需要同時測量密度、壓力、溫度等參數(shù)。

隨著科技和信息技術的發(fā)展和技術進步，迫切需要固井工程盡快走向信息化和自動化，這也急需解決固井流體監(jiān)測的準確性和儀表工作的穩(wěn)定性，也需要同時測量密度、壓力、溫度等參數(shù)。

固井流體監(jiān)測系統(tǒng)的研制成功，還為鉆井工程的精細控壓鉆井、溢流監(jiān)測等提供新的參考和借鑒。

近年來，國外水泥車均配備了科里奧利質量計，用來直接測量水泥漿密度和流量(Non-nuclear Coriolis mass flow meter；Coriolis meters for mass density and flow measurement)。國內水泥車密度自動控制系統(tǒng)，大多數(shù)也配備了非放射源密度計(密度傳感器和密度計變送器)，但主要是密度傳感器安裝在混漿二次循環(huán)管線上(低壓、小排量、無脈沖振動)，用來測量密度，而不是用來測量流量。

20年前，西安石油學院就與幾個單位合作研究了基于科里奧利力理論的“水泥漿密度流量自動測量系統(tǒng)”(1993年專利名稱：油氣田鉆井固井漿液參數(shù)自動測量裝置，專利號：CN93104893.1，1996、1997年2篇論文)，論文介紹在3個油田進行了試用。但由于價格昂貴(僅傳感器就10萬元以上)，目前沒有發(fā)現(xiàn)推廣應用的記錄或報道。

西安石油學院就與幾個單位合作研究的流量計和密度計，使用的傳感器采用Micro Motion標準DH型質量流量傳感器(是一種U型管式結構)，能同時采集密度和流量兩個參數(shù)。據資料說其耐震、耐磨、耐高壓(可達27.6MPa)；精度高(優(yōu)于0.4％)、流量大、工作溫度范圍寬；能連續(xù)測量，測量結果與介質物性及成份無關；管路無任何節(jié)流元件，不影響介質流動狀態(tài)，壓損小，便于沖洗、不會卡堵；安裝傳感器不需要直管段，占用位置??；使用壽命長，不需要維護等，確保可靠性和性能指標滿足要求。

目前，國內科里奧利流量計研究制造已有較好的發(fā)展，其價格也有明顯下降。

但目前所生產的流量計還不能完全滿足現(xiàn)場的實際需求。主要表現(xiàn)在如下幾個方面：

1、耐壓低

目前質量流量計的額定工作壓力為4MPa，改造后可以應用在井口出口的流量和密度測量，但現(xiàn)場需要研制的是最小額定工作壓力為35MPa的流量計和密度計。

2、振動頻率重疊

科里奧利流量計的基本原理是測量彎管振動頻率來獲取數(shù)據，目前的振動頻率為80-90Hz，而現(xiàn)場施工的泵的脈沖頻率為20-60Hz，對數(shù)據采集精度影響較大。

生產廠家用目前的科里奧利流量計做部分試驗測定，用CMF050傳感器試驗，振動影響實驗儀表誤差在1％-6％范圍波動；用CMF080傳感器試驗，振動影響實驗儀表誤差在1％以內波動。預計在采取若干可在現(xiàn)場應用的抗震動措施(例如支架)，CMF080傳感器的振動影響可控制在0.5％以內。因此，需要進行減振設計或濾波設計。

3、體積較大

目前現(xiàn)場使用的渦輪流量計體積小，攜帶安裝方便。而目前科里奧利流量計的體積較大，CMF080的三維尺寸為450×1250×1600mm，重400kg左右。需要考慮縮小體積、降低重量、易于連接等問題。

4、價格較高，與渦輪流量計和電磁流量計不是一個檔次。

技術實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，本發(fā)明要設計一種耐壓高、數(shù)據采集精度高、體積小且價格低的油田固井泥漿流量計及安裝支架及安裝支架使用方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種油田固井泥漿流量計，整體結構為左右對稱的U形結構，包括振管、分流器和外保護管；所述的振管為U形管，共有兩根，并排安裝于外保護管內，用于測量固井泥漿的流量、密度和溫度；振管的兩端分別連接左右兩個分流器；所述的外保護管為U形管，外保護管的兩端分別連接左右兩個分流器；左右兩個分流器之間的水平方向通過連接管連接；

所述的分流器的內部為一水平管和兩垂直管結構的三通管，水平管的軸線垂直于兩垂直管的軸線所在的平面，兩垂直管分別與兩根振管連接；所述的垂直管內壁曲面采用非線性曲面；

左側分流器的作用是把從水平管進入的流體，平滑、均勻地分成相等的兩股流體從兩個垂直管流入到兩根振管中，右側分流器的作用是把從兩根振管中流出的流體經兩個垂直管匯集到水平管流出；

左側分流器水平管的入口端和右側分流器水平管的出口端分別通過錘擊由壬連接口螺紋與錘擊由壬連接口連接；

所述的振管的U形彎部設置激振器、兩側各設置一個拾振器和一個連接板，所述的拾振器與數(shù)據處理系統(tǒng)連接，所述的數(shù)據處理系統(tǒng)采用MVD數(shù)據處理技術。

進一步地，所述的分流器采用鍛造304鋼壞料制造，水平管和垂直管內表面的粗糙度為Ra 0.8。

進一步地，所述的分流器具有承受50MPa壓力的能力。

進一步地，所述的左側分流器水平管的入口端和右側分流器水平管的出口端留3+1/2平式油管公扣。

進一步地，所述的錘擊由壬連接口為API平式油管母扣。

進一步地，所述的振管采用316L管，其內表面的粗糙度為Ra 0.8。

一種油田固井泥漿流量計的安裝支架，包括支架、連接架、固定軸和固定桿，所述的支架有兩個，分別為左支架和右支架，且為左右對稱結構；所述的連接架由兩個直桿組成十字形連接架，十字形連接架的中心設置固定軸通孔、四個桿端均設置固定桿通孔；所述的固定軸穿過連接架的固定軸通孔連接左支架和右支架；所述的固定桿穿過連接架的一個固定桿通孔連接左支架和右支架；所述的左支架和右支架的底部均設置碗狀橡膠減振墊。

進一步地，所述的支架為三角形支架。

一種油田固井泥漿流量計的安裝支架的使用方法，包括以下步驟：

A、工作或運輸時，將油田固井泥漿流量計通過固定軸、固定桿和連接架固定在安裝支架上，并使U形管的U形口朝上；

B、存放時，將油田固井泥漿流量計通過固定軸、固定桿和連接架固定在安裝支架上，并使U形管的U形口朝下；

C、清洗時，將油田固井泥漿流量計通過固定軸、固定桿和連接架固定在安裝支架上，并使U形管的U形口朝水平方向。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、由于本發(fā)明設計了分流器，左側分流器的作用是把從入口進入的流體，平滑、均勻地分成相等的兩股流體進入兩條振管中。其最大特點是高壓流體在此處改變方向，會產生極大的沖擊，由于分流器內的兩個垂直管內表面采用非線性曲面且表面的粗糙度為Ra 0.8，最大程度地減少了流體的沖擊，達到了耐高壓沖擊、耐磨損的功效。

2、由于本發(fā)明的分流器是由鍛造不銹鋼坯料制作，既解決了耐壓問題，又比鑄件制作的分流器體積小了一半多。

3、本發(fā)明的振管采用316L管，其內表面的粗糙度為Ra 0.8，其管徑及壁厚與普通鋼管比又小了許多，且能滿足耐磨及高壓的要求。

4、本發(fā)明的數(shù)據處理系統(tǒng)采用了MVD(多變量數(shù)字變送器)數(shù)據處理技術，使數(shù)據采集及處理精度提高一個數(shù)量級。

5、由于本發(fā)明體積減小，用料減少，降低了成本，其價格為進口同類產品的一半左右。

6、本發(fā)明的油田固井泥漿流量計能在安裝支架上作360度旋轉，每旋轉90度后，通過定位桿鎖緊。其支架下部有碗狀橡膠減振墊，保證流量計在工作狀態(tài)時，能最大程度的減少固井車上柱塞泵產生的振動對流量計的影響。工作和運輸時U形口朝上，可降低重心，增加工作和運輸時的穩(wěn)定性。清洗時，U形口朝向水平方向，可方便沖洗。

7、本發(fā)明可用來同時準確測量水泥漿及泥漿的流量、密度、溫度及壓力等多個相關參數(shù)。

8、本發(fā)明的安裝支架及其抗振、減振措施保證了流量計的正常工作。試驗證明在現(xiàn)場條件下流量計無論安裝在鉆井平臺上使用或在鉆井平臺的地面上使用都是適用的。

9、本發(fā)明的左右兩側分流器的外側均安裝錘擊由壬連接口，方便了現(xiàn)成管道的對接。

附圖說明

圖1是油田固井泥漿流量計結構示意圖。

圖2是圖1的俯視圖(不包含外保護管)。

圖3是圖1的側視圖(不包含外保護管)。

圖4是油田固井泥漿流量計左側分流器結構示意圖。

圖5是圖4的俯視圖。

圖6是圖4的側視圖。

圖7是油田固井泥漿流量計安裝支架結構示意圖。

圖8是圖7的側視圖。

圖9是油田固井泥漿流量計與連接架的連接示意圖。

圖中：1、外保護管，2、拾振器，3、振管，4、連接板，5、分流器，6、錘擊由壬連接口，7、連接管，8、激振器，9、支架，10、連接架，11、固定軸，12、固定桿，13、固定軸通孔，14、固定桿通孔，15、碗狀橡膠減振墊。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明進行進一步地描述。如圖1-6所示，一種油田固井泥漿流量計，整體結構為左右對稱的U形結構，包括振管3、分流器5和外保護管1；所述的振管3為U形管，共有兩根，并排安裝于外保護管1內，用于測量固井泥漿的流量、密度和溫度；振管3的兩端分別連接左右兩個分流器5；所述的外保護管1為U形管，外保護管1的兩端分別連接左右兩個分流器5；左右兩個分流器5之間的水平方向通過連接管7連接；

所述的分流器5的內部為一水平管和兩垂直管結構的三通管，水平管的軸線垂直于兩垂直管的軸線所在的平面，兩垂直管分別與兩根振管3連接；所述的垂直管內壁曲面采用非線性曲面；

左側分流器的作用是把從水平管進入的流體，平滑、均勻地分成相等的兩股流體從兩個垂直管流入到兩根振管3中，右側分流器的作用是把從兩根振管3中流出的流體經兩個垂直管匯集到水平管流出；

左側分流器水平管的入口端和右側分流器水平管的出口端分別通過錘擊由壬連接口螺紋與錘擊由壬連接口6連接；

所述的振管3的U形彎部設置激振器8、兩側各設置一個拾振器2和一個連接板4，所述的拾振器2與數(shù)據處理系統(tǒng)連接，所述的數(shù)據處理系統(tǒng)采用MVD數(shù)據處理技術。

進一步地，所述的分流器5采用鍛造304鋼壞料制造，水平管和垂直管內表面的粗糙度為Ra 0.8。

進一步地，所述的分流器5具有承受50MPa壓力的能力。

進一步地，所述的左側分流器水平管的入口端和右側分流器水平管的出口端留3+1/2平式油管公扣。

進一步地，所述的錘擊由壬連接口6為API平式油管母扣。

進一步地，所述的振管3采用316L管，其內表面的粗糙度為Ra 0.8。

如圖7-9所示，一種油田固井泥漿流量計的安裝支架，包括支架9、連接架10、固定軸11和固定桿12，所述的支架9有兩個，分別為左支架和右支架，且為左右對稱結構；所述的連接架10由兩個直桿組成十字形連接架10，十字形連接架10的中心設置固定軸通孔13、四個桿端均設置固定桿通孔14；所述的固定軸11穿過連接架10的固定軸通孔13連接左支架和右支架；所述的固定桿12穿過連接架10的一個固定桿通孔14連接左支架和右支架；所述的左支架和右支架的底部均設置碗狀橡膠減振墊15。

進一步地，所述的支架9為三角形支架。

如圖1-9所示，一種油田固井泥漿流量計的安裝支架的使用方法，包括以下步驟：

A、工作或運輸時，將油田固井泥漿流量計通過固定軸11、固定桿12和連接架10固定在安裝支架9上，并使U形管的U形口朝上；

B、存放時，將油田固井泥漿流量計通過固定軸11、固定桿12和連接架10固定在安裝支架9上，并使U形管的U形口朝下；

C、清洗時，將油田固井泥漿流量計通過固定軸11、固定桿12和連接架10固定在安裝支架9上，并使U形管的U形口朝水平方向。

本發(fā)明不局限于本實施例，任何在本發(fā)明披露的技術范圍內的等同構思或者改變，均列為本發(fā)明的保護范圍。