[實用新型]用于鉆井筒中返出固相顆粒質量流量的檢測系統

有效

• 申請號: 201220132860.7
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN202673273U
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 劉剛;陳超;劉勍;金業權;韓金良;錢致穎
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種固相顆粒計量的檢測系統，尤其是鉆井筒中返出固相顆粒質量流量的檢測系統。

背景技術

隨著鉆井工藝技術水平的提高和提高單井產能的需要，大斜度定向井及大位移水平井占總鉆井工作量的比例越來越高。基于大位移水平井可以最大限度的揭露儲層，在老油田的增儲上產、稠油儲層、低滲儲層以及施工環境受限井位等情況下，這種施工工藝已近逐漸成為整個鉆井工程不可缺少的組成部分。實踐表明，采用大位移井鉆井工藝能夠有效提高特定儲層的開發效率，大幅度降低建井和完井成本。但由于鉆井的斜度和位移大，大大增加了巖屑等固相顆粒攜帶、運移的難度，影響了鉆屑等固相顆粒的及時清理，給正常的鉆井及完井作業造成鉆速低、起下鉆摩阻大、加不上鉆壓等困難，甚至會造成卡鉆、卡電纜等故障。如果能有效檢測到鉆井返出流體中鉆屑等固相顆粒的質量流量，將有助于解決鉆井過程中及時清理鉆屑等固相顆粒的難題。

流體撞擊或摩擦固體表面、固相顆粒之間撞擊或固相顆粒撞擊固體表面時都可以激發彈性波，這個過程中既含有流體撞擊產生的連續型聲發射源，也有固體顆粒撞擊產生的突發型聲發射源。固體顆粒的質量信息可以通過沖擊振動信號來檢測，專利申請號為201020276657.8的專利“一種用于油氣井出砂監測的高頻信號感受裝置”公開了一種用于油氣井出砂監測的高頻信號感受裝置，該裝置就是采用固體顆粒的沖擊振動信號檢測油氣井中出砂的質量信息。但是，該裝置的噴嘴為喇叭狀，僅適用于顆粒較為細小的砂粒，當流體中的固相顆粒尺寸較大時，極易阻塞該噴嘴造成故障。流量的檢測目前有兩種手段，即采用多普勒流量計和單一利用聲發射技術來檢測流量，但二者都存在一定的問題：(1)多普勒流量計可以檢測含有一定固體顆粒或氣泡的流體，但在現場鉆井條件下，由于巖屑顆粒的不規則性和鉆井液流態的不穩定性，極大影響了流量檢測的精度；(2)單一利用聲發射技術測量巖屑流量的機理尚不成熟，計量誤差大，難以推廣使用。

實用新型內容

針對上述問題，本發明要解決的技術問題是提供一種能精確檢測鉆井返出固相顆粒的質量流量的檢測系統。

本實用新型的技術方案是：用于鉆井筒中固相顆粒質量流量的檢測系統，包括測量管路、超聲波測量組件、沖擊檢測組件、超聲信號收集儀、沖擊信號收集儀和計算機處理單元，超聲波測量組件通過超聲信號收集儀與計算機處理單元相連，沖擊檢測組件通過沖擊信號收集儀與計算機處理單元相連。

優選的是，所述超聲波測量組件緊貼在測量管路的外壁上，所述沖擊檢測組件通過連接部件與測量管路相連。

優選的是，所述超聲波測量組件位于沖擊檢測組件的前方，且超聲波測量組件與沖擊檢測組件的中心軸間距為5～10倍管徑。

優選的是，所述超聲波測量組件包括超聲波傳感器，所述測量管路的管軸線上設有組件槽，超聲波傳感器卡放在組件槽上的槽位內，所述超聲波傳感器對稱分布在測量管路的兩側。

優選的是，所述組件槽上的槽位至少有一組，所述槽位均勻分布在組件槽上。

優選的是，所述組件槽上設有四個槽位，每個槽位中固定一個超聲波檢測器，所述超聲波傳感器通過螺紋固定在組件槽的槽位內。

優選的是，所述超聲波檢測器具備獨立的發射電路和接收電路，所有的超聲波傳感器實現信號的同步發射及接收。

優選的是，所述超聲波傳感器包括傳感器殼體、聲楔、匹配元件和壓電晶片，傳感器殼體內填充有硅膠。

優選的是，所述沖擊檢測組件包括高壓保護罩和固定在高壓保護罩內的噴嘴、沖擊感受鼓膜以及振動傳感器，所述噴嘴的小孔徑開口面向沖擊感受鼓膜，沖擊感受鼓膜背向噴嘴的一側與振動傳感器緊密粘結，所述噴嘴為流線型弧狀。

優選的是，所述的計算機處理單元包括流量測量模塊、沖擊檢測模塊和數據耦合模塊，所述流量測量模塊與超聲信號采集儀相連，所述沖擊檢測模塊與沖擊信號采集儀相連，所述數據耦合模塊與流量測量模塊、沖擊檢測模塊分別連接。

本實用新型的有益效果是：

(1)本實用新型同時采用了超聲波檢測組件和沖擊檢測組件，結合信號采集儀和計算機處理單元，可以同時得到鉆井筒中流體流量和固相顆粒的質量信息，從而實現了鉆井筒中返出固相顆粒的質量流量的在線檢測。

(2)本實用新型所述的超聲波測量組件包括多個超聲波傳感器，可以對在線流量進行大量、反復測量，且這些超聲波傳感器對稱分布在測量管路管軸線的兩側，可以最大限度的消除誤差，提高液流流量的測量精度。