振动筛泥浆参数测试仪及其测试方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103105196 A (43)申请公布日 2013.05.15 CN 103105196 A *CN103105196A* (21)申请号 201110370183.2 (22)申请日 2011.11.10 G01D 21/02(2006.01) (71)申请人 蒋仁斌 地址 610000 四川省成都市武侯区一环路南 一段 24 号 (72)发明人 蒋仁斌 (54) 发明名称 振动筛泥浆参数测试仪及其测试方法 (57) 摘要 本发明公开了一种振动筛泥浆参数测试仪。 该振动筛泥浆参数测试仪主要由用于测试泥浆参 数的泥浆参数传感器、 与泥浆参数传感器相连的 信号调理电路。

2、、 与信号调理电路相连的信号采集 电路、 以及与信号采集电路相连的计算机构成。 本 发明还公开了一种基于上述振动筛泥浆参数测试 仪的测试方法。本发明能够快速的完成振动筛泥 浆参数的测试过程， 且测试结果准确， 测试步骤简 单， 大大降低了测试成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103105196 A CN 103105196 A *CN103105196A* 1/1 页 2 1. 振动筛泥浆参数测试仪， 其特征在于， 主要由用。

3、于测试泥浆参数的泥浆参数传感器、 与泥浆参数传感器相连的信号调理电路、 与信号调理电路相连的信号采集电路、 以及与信 号采集电路相连的计算机构成。 2. 根据权利要求 1 所述的振动筛泥浆参数测试仪， 其特征在于， 所述泥浆参数传感器 包括泥浆密度传感器、 泥浆粘度传感器、 岩屑计量装置、 以及泥浆流量传感器。 3. 根据权利要求 2 所述的振动筛泥浆参数测试仪， 其特征在于， 所述泥浆密度传感器、 泥浆粘度传感器、 岩屑计量装置、 以及泥浆流量传感器均分别与信号调理电路相连。 4. 根据权利要求 1 所述的振动筛泥浆参数测试仪， 其特征在于， 所述信号调理电路包 括放大器和滤波器。 5. 根。

4、据权利要求 1 所述的振动筛泥浆参数测试仪， 其特征在于， 所述信号采集电路包 括接口箱、 多路开关、 采样保持器、 A/D 转换器和接口电路。 6. 基于上述振动筛泥浆参数测试仪的测试方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： (a) 首先， 通过泥浆参数传感器拾取测试对象的信息并将其转化为电量信号 ； (b) 信号调理电路将电量信号滤除干扰信号和不满足采样条件的信号， 提取反映泥浆 密度、 粘度、 流量和岩屑质量物理特征的有效信号， 并将电量信号放大或衰减至采样环节的 量程范围内 ； (c) 信号采集电路中的接口箱将电量信号分别或同时送入多路开关 ； 多路开关将电量 信号轮流切换到采样 / 保。

5、持模块， 采样保持器在时钟信号的作用下， 锁存某一瞬时电量信 号的电压值并保持信号幅值不变直到下一个时钟信号， A/D 转换器将输入的泥浆参数的模 拟信号转化为数字信号输出， 并完成相应泥浆参数信号幅值的量化和编码 ； 接口电路将完 成量化和编码的数字信号送到计算机进行运算分析 ； (d) 计算机完成数字信号的运算分析。 7. 根据权利要求 6 所述的测试方法， 其特征在于， 所述步骤 (a) 中， 泥浆参数传感器分 别测量泥浆密度、 粘度、 流量和岩屑质量流量。 权 利 要 求 书 CN 103105196 A 2 1/4 页 3 振动筛泥浆参数测试仪及其测试方法 技术领域 0001 本发明。

6、涉及一种振动筛泥浆参数测试仪及其测试方法。 背景技术 0002 钻井液是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的 总称。钻井液又称钻井泥浆或简称为泥浆 (Muds)， 本文将钻井液简称为泥浆。泥浆在钻井 过程中具有携带和悬浮岩屑、 稳定井壁和平衡地层压力、 冷却和润滑钻头、 钻具和传递水动 力等作用。 0003 在石油勘探和油田开发的各项任务中， 钻井起着十分重要的作用。 在钻井过程中， 井底岩石被破碎后所产生的岩屑通过循环泥浆被携带到地面上来， 这一过程称为洗井。洗 井作为钻井过程中的重要环节是通过循环泥浆来实现， 故有人把泥浆比喻为钻井工程的血 液。 0004 泥浆工艺。

7、技术已成为现代油气钻井工程的重要组成部分。 国内外大量研究资料表 明泥浆在钻井过程中具有携带和悬浮岩屑、 稳定井壁和平衡地层压力、 冷却和润滑钻头、 钻 具和传递水动力等直接关系到钻井成本， 甚至影响到钻井成败的重要作用。钻井实践也证 明， 泥浆性能的好坏， 使用、 维护和处理措施是否妥当， 直接影响井壁的稳定性， 而井壁的稳 定性关系到地质资料的录取、 钻井速度、 质量及成本， 所以， 人们常把泥浆比喻为钻井工程 的血液。因此， 对泥浆性能参数进行实时的监测就显得很重要。 0005 在石油勘探和油田开发的各项任务中， 钻井起着十分重要的作用。 在钻井过程中， 井底岩石被破碎后所产生的岩屑通过。

8、循环泥浆被携带到地面上来， 这一过程称为洗井。洗 井作为钻井过程中的重要环节是通过循环泥浆来实现， 故有人把泥浆比喻为钻井工程的血 液。 0006 如今泥浆工艺技术已成为油气钻井工程的重要组成部分。钻井实践表明， 泥浆性 能的好坏， 使用、 维护措施是否妥当直接影响井壁的稳定性， 而井壁的稳定性关系到地质资 料的录取、 钻井速度、 质量及成本， 所以， 人们常把泥浆比喻为钻井工程的血液。 0007 近 40 年来， 国内外大量室内和工业现场试验研究证明， 在一般情况下， 固相含量 增加会导致泥浆的密度、 粘度、 切力、 泥饼厚度以及含砂量的增加， 失水量的下降。 而这些性 能的变化将会明显降低。

9、钻速、 增加钻头用量、 甚至有可能增加井漏、 气侵、 卡钻等情况， 使得 钻井成本大幅度上升。 0008 泥浆是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总 称。泥浆的循环是通过泥浆泵来维持的。从泥浆泵排出的高压泥浆经过地面高压管汇、 立 管、 水龙带、 水龙头、 方钻杆、 钻杆、 钻铤到钻头， 从钻头喷嘴喷出， 以清洗井底并携带岩屑。 然后再沿钻柱与井壁 ( 或套管 ) 形成的环形空间向上流动， 在到达地面后经排出管线流入 泥浆池， 再经各种固相控制设备进行处理后返回上水池， 最后进人泥浆泵循环再用。 泥浆流 经的各种管件、 设备构成了一整套泥浆循环系统。 0009 泥浆是。

10、指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总 说 明 书 CN 103105196 A 3 2/4 页 4 称。泥浆的循环是通过泥浆泵来维持的。从泥浆泵排出的高压泥浆经过地面高压管汇、 立 管、 水龙带、 水龙头、 方钻杆、 钻杆、 钻铤到钻头， 从钻头喷嘴喷出， 以清洗井底并携带岩屑。 然后再沿钻柱与井壁 ( 或套管 ) 形成的环形空间向上流动， 在到达地面后经排出管线流入 泥浆池， 再经各种固相控制设备进行处理后返回上水池， 最后进人泥浆泵循环再用。 泥浆流 经的各种管件、 泥浆工艺技术是现代油气钻井工程的重要组成部分。泥浆在钻井过程中有 携带和悬浮岩屑、 稳定井壁和平衡。

11、地层压力、 冷却和润滑钻头及钻具、 传递水动力等几方面 的作用。 钻井实践证明， 泥浆性能的好坏， 使用、 维护和处理是否得当， 直接关系到钻井的机 械钻速、 钻头寿命、 井下问题、 地面设备磨损、 泥浆费用以及整个钻井综合成本， 甚至关系到 钻井的成败。因此， 很有必要对泥浆性能参数进行实时的测量、 反馈， 以便及时发现问题。 0010 随着钻井新工艺、 新技术的发展， 钻井工程对泥浆性能的要求越来越高， 同时也对 石油钻井振动筛提出了更高的要求。 目前传统石油钻井振动筛技术已越来越不能满足现代 钻井技术发展的更高要求。 一方面单一振动的分离模式， 即使增大总体尺寸， 也不满足现代 钻井工程。

12、对泥浆处理量的要求 ； 另一方面传统振动筛的开放式分离方式不方便配备岩屑后 处理装置， 岩屑露天排放， 环保效果不好 ； 另外传统振动筛性能单一， 振动筛的筛分操作环 节和整个钻井循环系统完全独立， 没有任何反馈和智能环节， 错过了及时掌握钻井工况的 最佳时机。 0011 传统的硬件仪器， 无论是在实验室、 生产车间或者户外对测试对象进行测试时， 通 常除了传感器和信号调理电路之外还需要多种、 多台测试仪器。 对于复杂的测试系统， 还需 要 FFT 分析仪以及个人计算机及其外设等， 这使得测试系统的价格非常昂贵， 体积庞大、 操 作复杂、 携带不便， 而且测试效率也比较低。 发明内容 0012。

13、 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足， 提供一种振动筛泥浆参数测 试仪， 该振动筛泥浆参数测试仪能够快速的完成振动筛泥浆参数的测试过程， 且测试结果 准确， 测试步骤简单， 大大降低了测试成本。 0013 本发明的另一目的是提供了一种基于上述振动筛泥浆参数测试仪的测试方法。 0014 本发明的目的通过下述技术方案实现 ： 振动筛泥浆参数测试仪， 主要由用于测试 泥浆参数的泥浆参数传感器、 与泥浆参数传感器相连的信号调理电路、 与信号调理电路相 连的信号采集电路、 以及与信号采集电路相连的计算机构成。 0015 所述泥浆参数传感器包括泥浆密度传感器、 泥浆粘度传感器、 岩屑计量装置、 。

14、以及 泥浆流量传感器。 0016 所述泥浆密度传感器、 泥浆粘度传感器、 岩屑计量装置、 以及泥浆流量传感器均分 别与信号调理电路相连。 0017 所述信号调理电路包括放大器和滤波器。 滤波器滤除干扰信号和不满足采样条件 的信号， 提取反映泥浆密度、 粘度、 流量和岩屑质量物理特征的有效信号 ； 放大器将待采集 的泥浆密度、 粘度、 流量和岩屑等泥浆参数信号放大或衰减至采样环节的量程范围内， 通常 放大器的增益是可调或具有多种不同增益系数， 用户可根据输入泥浆密度、 粘度、 流量和岩 屑等泥浆参数信号幅值的不同， 选择最佳的增益系数。 0018 所述信号采集电路包括接口箱、 多路开关、 采样保。

15、持器、 A/D转换器和接口电路。 接 说 明 书 CN 103105196 A 4 3/4 页 5 口箱将泥浆密度、 粘度、 流量和岩屑等泥浆参数信号分别或同时送入多路开关 ； 多路开关将 各路泥浆参数信号轮流切换到采样 / 保持模块， 接口箱和多路开关实现泥浆密度、 粘度、 流 量和岩屑等泥浆参数信号的实时采集 ； 采样 / 保持器在时钟信号的作用下， 锁存某一瞬时 泥浆密度、 粘度、 流量或岩屑等泥浆参数信号的电压值并保持信号幅值不变直到下一个时 钟信号， 其主要用于多通道采集时各通道保持同步或相位差比较小 ； A/D 转换器将输入的 泥浆密度、 粘度、 流量或岩屑等泥浆参数的模拟信号转化。

16、为数字信号输出， 并完成相应泥浆 参数信号幅值的量化和编码 ； 接口电路将完成量化和编码的数字信号送到计算机进行运算 分析。 0019 基于上述振动筛泥浆参数测试仪的测试方法， 包括以下步骤 ： 0020 (a) 首先， 通过泥浆参数传感器拾取测试对象的信息并将其转化为电量信号 ； 0021 (b) 信号调理电路将电量信号滤除干扰信号和不满足采样条件的信号， 提取反映 泥浆密度、 粘度、 流量和岩屑质量物理特征的有效信号， 并将电量信号放大或衰减至采样环 节的量程范围内 ； 0022 (c) 信号采集电路中的接口箱将电量信号分别或同时送入多路开关 ； 多路开关将 电量信号轮流切换到采样 / 保。

17、持模块， 采样保持器在时钟信号的作用下， 锁存某一瞬时电 量信号的电压值并保持信号幅值不变直到下一个时钟信号， A/D 转换器将输入的泥浆参数 的模拟信号转化为数字信号输出， 并完成相应泥浆参数信号幅值的量化和编码 ； 接口电路 将完成量化和编码的数字信号送到计算机进行运算分析 ； 0023 (d) 计算机完成数字信号的运算分析。 0024 所述步骤 (a) 中， 泥浆参数传感器分别测量泥浆密度、 粘度、 流量和岩屑质量流 量。 0025 综上所述， 本发明的有益效果是 ： 能够快速的完成振动筛泥浆参数的测试过程， 且 测试结果准确， 测试步骤简单， 大大降低了测试成本。 附图说明 0026 。

18、图 1 为本发明的结构示意图。 具体实施方式 0027 下面结合实施例， 对本发明作进一步的详细说明， 但本发明的实施方式不仅限于 此。 0028 实施例 ： 0029 如图 1 所示， 本发明涉及的振动筛泥浆参数测试仪， 主要由用于测试泥浆参数的 泥浆参数传感器、 与泥浆参数传感器相连的信号调理电路、 与信号调理电路相连的信号采 集电路、 以及与信号采集电路相连的计算机构成。 0030 所述泥浆参数传感器包括泥浆密度传感器、 泥浆粘度传感器、 岩屑计量装置、 以及 泥浆流量传感器。 0031 所述泥浆密度传感器、 泥浆粘度传感器、 岩屑计量装置、 以及泥浆流量传感器均分 别与信号调理电路相连。

19、。 0032 本发明的测试方法如下 ： 说 明 书 CN 103105196 A 5 4/4 页 6 0033 传感器是测试过程的第一环节， 其作用是拾取测试对象的信息并将其转化为电量 信号。根据泥浆密度、 粘度、 流量和岩屑质量流量各自的物理特性， 本发明采用谐振式科里 奥利力直接质量流量计、 石英晶体粘度传感器、 靶式流量计和电子皮带秤四种传感器来分 别拾取泥浆密度、 粘度、 流量和岩屑等泥浆参数的信息， 并把获得相应信息转换成电量信号 输出。 0034 信号调理电路主要包含放大器和滤波器， 滤波器滤除干扰信号和不满足采样条件 的信号， 提取反映泥浆密度、 粘度、 流量和岩屑质量物理特征的。

20、有效信号 ； 放大器将待采集 的泥浆密度、 粘度、 流量和岩屑等泥浆参数信号放大或衰减至采样环节的量程范围内， 通常 放大器的增益是可调或具有多种不同增益系数， 用户可根据输入泥浆密度、 粘度、 流量和岩 屑等泥浆参数信号幅值的不同， 选择最佳的增益系数。 0035 信号采集电路包括接口箱、 多路开关、 采样保持器、 A/D 转换器和接口电路。接口 箱将泥浆密度、 粘度、 流量和岩屑等泥浆参数信号分别或同时送入多路开关 ； 多路开关将各 路泥浆参数信号轮流切换到采样 / 保持模块， 接口箱和多路开关实现泥浆密度、 粘度、 流量 和岩屑等泥浆参数信号的实时采集 ； 采样 / 保持器在时钟信号的作。

21、用下， 锁存某一瞬时泥 浆密度、 粘度、 流量或岩屑等泥浆参数信号的电压值并保持信号幅值不变直到下一个时钟 信号， 其主要用于多通道采集时各通道保持同步或相位差比较小 ； A/D 转换器将输入的泥 浆密度、 粘度、 流量或岩屑等泥浆参数的模拟信号转化为数字信号输出， 并完成相应泥浆参 数信号幅值的量化和编码 ； 接口电路将完成量化和编码的数字信号送到计算机进行运算分 析。 0036 以上所述， 仅是本发明的较佳实施例， 并非对本发明做任何形式上的限制， 凡是依 据本发明的技术实质， 对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化， 均落入本发明的保护 范围之内。 说 明 书 CN 103105196 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103105196 A 7 。