[發明專利]鉆井液壓差式密度傳感器穩流承載裝置

在審

• 申請號: 201710898176.7
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107654203A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 明曉峰;趙建勇;袁吉魯;慈興華;吳剛;左朝華;孫道武;李冬;范美虹;周娜
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司地質錄井公司
• 主分類號: E21B21/08
• 分類號: E21B21/08;G01N9/26
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司37100
• 代理人: 姜明

技術領域

本發明涉及油氣勘探技術領域，具體地說是一種鉆井液壓差式密度傳感器穩流承載裝置。

背景技術

鉆井液是指鉆井過程中使用的流體介質。鉆井液行話稱為泥漿。鉆井液可以是液體或氣體，因此，鉆井液應確切地稱為鉆井流體。鉆探過程中，孔內使用的循環沖洗介質，又稱鉆孔沖洗液。鉆井液按組成成分可分為清水、泥漿、無粘土相沖洗液、乳狀液、泡沫和壓縮空氣等。清水是使用最早的鉆井液，無需處理，使用方便，適用于完整巖層和水源充足的地區。泥漿是廣泛使用的鉆井液，主要適用于松散、裂隙發育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩定巖層。鉆井液主要功用是：（1）清潔井底，攜帶巖屑；（2）冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱；（3）平衡井壁巖石側壓力；（4）平衡（控制）地層壓力；（5）懸浮巖屑和加重劑；（6）在地面能沉除砂子和巖屑；（7）有效傳遞水力功率；（8）承受鉆桿和套管的部分重力；（9）提供所鉆地層的大量資料；（10）水力破碎巖石。為了提高鉆井液攜帶巖屑的能力、穩定井壁及防止復雜情況發生的目的，常規鉆井液的密度高于1g/cm3。在復雜鉆井工況下，如井涌、井噴、井漏等，需要隨時檢測鉆井液密度，在勘探現場，鉆井液密度檢測設備是密度傳感器。

勘探中，鉆井液是一種復雜的體系，其中包含了地層流體（油、氣、水）、經鉆頭破碎后的巖屑固相顆粒及其它添加物。通過傳感器檢測的鉆井液密度應當是單純的液體密度，但由于被其它物質干擾往往會影響實際密度值的測量，而鉆井液密度值在井控工作中是項十分重要的參數，所以，如何能夠準確地隨鉆檢測鉆井液密度，是綜合錄井的一項重要職能作用。

在勘探現場，鉆井液密度的測量方式基本上有兩種，一種是非在線機械式密度計（泥漿稱），另一種是在線式連續壓差密度傳感器，綜合錄井測量鉆井液密度使用的就是壓差式密度傳感器。是非在線機械式密度計（泥漿稱）測量的是鉆井液的靜態密度，是有時間間斷的；在線式連續壓差密度傳感器測量的鉆井液的動態密度，無時間間斷，是一種隨鉆連續測量方式。壓差式密度傳感器有兩個按照一定垂直間距排列的壓力膜片組成，上下膜片的壓差計算出鉆井液密度。但是，由于鉆井液中的固相顆粒及不同密度油氣水的存在，這種壓差往往得不到準確測量，從而造成非在線機械式密度計（泥漿稱）和在線式連續壓差密度傳感器之間存在測量誤差，而這種測量誤差的存在會直接影響到鉆探安全及對復雜情況的處理等方面的問題，根本原因就是動態固相顆粒對壓力膜片產生了額外干擾。為了防止這種干擾，在壓力膜片的外圍通常加裝一個孔盤，靠孔盤來阻隔固相顆粒承壓到壓力膜片上，但是，在實際應用中確沒有解決根本問題，以至于存在密度測量誤差的常態化，直接影響了工作質量和勘探效益。概括起來，鉆井液密度測量存在的問題及產生的非積極效應主要有以下幾個方面：

(1)密度測量誤差會導致無法建立安全的鉆井液體系，不利于鉆井施工安全；

(2)無法真實反映鉆井液密度，造成鉆井液配置材料浪費，增加了勘探成本；

(3)密度測量不準，無法準確建立井底壓力體系，難以維持井底壓力和底層壓力的平衡關系；

(4)密度測量不準確不利于攜帶井底巖屑，洗井不徹底，易造成井下事故的發生；

(5)發生復雜事故后，沒有準確的密度參考易造成處理問題決策上的失誤，直接影響到勘探效益；

(6)為了維持準確地密度測量，操作人員需要經常用清水清洗維護密度傳感器，增加了勞動強度，不利于職業健康保護也浪費了水資源；

(7)不利于綜合錄井在油氣勘探中工作職能的發揮，降低了工作質量。

總之，鉆井液密度測量必須準確及時，只有這樣才能確保安全優質勘探施工，而解決這個問題的關鍵就是要有一種能夠消除鉆井液密度測量存在誤差的裝置。

發明內容

本發明的技術任務是解決現有技術的不足，提供一種鉆井液壓差式密度傳感器穩流承載裝置。

本發明的技術方案是按以下方式實現的，該鉆井液壓差式密度傳感器穩流承載裝置，其結構包括傳感器支桿和傳感器壓力膜片，傳感器壓力膜片配置在傳感器支桿的桿身上，

傳感器壓力膜片所處的傳感器支桿的外圍設置有球罩；

球罩由迎流面半球罩和背流面半球罩兩部分相對扣接而成，

迎流面半球罩的外凸球冠面朝向傳感器支桿的左側，

背流面半球罩的外凸球冠面朝向傳感器支桿的右側，

迎流面半球罩和背流面半球罩同水平橫軸相對設置，并且相對的球罩邊緣密封連接構成一球殼狀結構，并將含有傳感器壓力膜片的所在傳感器支桿段包圍在球殼腔內；

傳感器支桿于縱向軸線方向貫穿球殼；