[發(fā)明專利]一種排砂管線巖屑流量測量裝置及其標定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011038036.0
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112161661B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設計）人: 肖東;胡藝凡;李皋;李永杰;陳一健;陳偉雄;夏文鶴;靖潤昌
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01F1/56
• 分類號: G01F1/56;G01F1/76
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

1.一種氮氣鉆井條件下的排砂管線巖屑流量測量裝置，其特征在于，包括：排砂管線、空壓機組、膜制氮機組、巖屑流量傳感器、質(zhì)量流量控制器、測量單元，以及連接各模塊和部件之間的管路和接線；所述空壓機組將氮氣及巖屑送入質(zhì)量流量控制器，質(zhì)量流量控制器控制流量后，氮氣攜帶巖屑進入排砂管線，通過巖屑流量傳感器時，高速氣體攜帶巖屑撞擊巖屑流量傳感器的靜電探針產(chǎn)生正電荷；巖屑流量傳感器由靜電探針、基座、連接法蘭、連接線、測量單元以及傳感器殼體組成；

靜電探針位于傳感器殼體下方，二者間采用螺紋連接；

傳感器殼體通過連接法蘭安裝到基座上；

測量單元通過連接線與傳感器殼體相連；

所述靜電探針，用于采集巖屑撞擊靜電探針產(chǎn)生正電荷，通過連接線將采集的電荷傳遞到測量單元進行下一步處理；

所述測量單元，安裝有數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲功能，用于記錄實驗靜電信號數(shù)據(jù)；

所述傳感器殼體，使用金屬材料，通過連接法蘭安裝到基座上，與排砂管線接觸。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種氮氣鉆井條件下的排砂管線巖屑流量測量裝置，其特征在于：所述排砂管線的直徑為220mm。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種氮氣鉆井條件下的排砂管線巖屑流量測量裝置，其特征在于：所述巖屑流量傳感器響應值為電壓值。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種氮氣鉆井條件下的排砂管線巖屑流量測量裝置，其特征在于：巖屑傳感器位置位于排砂管線中心位置，與排砂管線的中心軸垂直。

5.根據(jù)權利要求1至4的其中一項所述的一種排砂管線巖屑流量測量裝置的標定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將待標定的巖屑傳感器置于排砂管線，通入已知流量的巖屑及已知流速的氮氣，并使氮氣攜帶巖屑只能從排砂管線入口進入并只能從排砂管線出口排出；

步驟2：采集時間間隔相同的巖屑流量傳感器響應值，巖屑流量傳感器得到一組相應響應數(shù)據(jù)[x₁，x₂，…，x_n]，n10；

步驟3：對步驟2所得數(shù)據(jù)[x₁，x₂，…，x_n]進行以下處理：

(1)求平均值：

(2)若則xi為異常數(shù)據(jù)，應舍去xi；

(3)對剩下無異常的實驗數(shù)據(jù)進行處理：Vp即為所述的巖屑流量傳感器采集的靜電信號的標定值；

步驟4：向排砂管線入口提供不同流量的巖屑，根據(jù)不同流量下所測量巖屑傳感器所對應的靜電信號標定值，來校正排砂管線靜電信號值與巖屑流量關系；

步驟5：根據(jù)現(xiàn)場巖屑流量與所測量巖屑傳感器所對應的靜電信號實測數(shù)據(jù)，來驗證標定方法的準確性。

6.根據(jù)權利要求5所述的標定方法，其特征在于：所述步驟4還包括：調(diào)節(jié)位于排砂管線的入口的質(zhì)量流量控制器，使巖屑分別以所述不同流量進入所述排砂管線，并由所述排砂管線的測量單元分別記錄所述巖屑流量傳感器在所述不同巖屑流量下對應的多個靜電信號，重復步驟4得到的巖屑流量為縱坐標，靜電信號為橫坐標得到散點圖，以記錄在所述測量單元中的流經(jīng)所述巖屑流量傳感器的巖屑流量與所檢側(cè)到的靜電信號值之間的關系曲線，并根據(jù)曲線擬合公式。

7.根據(jù)權利要求5所述的標定方法，其特征在于：所述步驟5具體為：

(1)根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)求巖屑流量：

其中：Q_m：巖屑流量，kg/h

rop：機械轉(zhuǎn)速，m/h

d：鉆桿直徑，m

n：擴眼率，此時取1.1

ρ：所鉆巖層巖石密度，kg/m³

(2)采集時間間隔相同的巖屑流量傳感器響應值，巖屑流量傳感器得到一組相應響應數(shù)據(jù)[x₁，x₂，…，x_n]，n10；

(3)按照步驟4對響應數(shù)據(jù)進行處理，得到靜電信號標定值；

(4)已知氮氣的流速，通過改變機械轉(zhuǎn)速來改變巖屑流量，得到一組巖屑流量與靜電信號實測數(shù)據(jù)；

(5)將現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)與公式擬合計算數(shù)據(jù)作對比，驗證公式合理性。