专利名称：一种新型浮球式泥浆出口流量检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油天然气钻井测试技术领域，涉及一种明渠流流量检测装置，特别是一种用于井涌、井漏报警仪中的钻井液回流流量检测装置。
背景技术：
在钻井作业中，石油天然气开采是一种高风险工作。勘探开发过程中，通过向井筒注入钻井液来平衡地层压力，这种平衡一旦被破坏，就会出现钻井液漏失及地层气体侵入井眼，发生井涌和井漏等不良现象。近年来，勘探区域重点转向地表较复杂的山前构造地区，由于受不同方向强烈构造的应力作用，断层发育、地层破损严重，井漏发生率居高不下，而井漏造成的时间损失占钻井总时间的5 8%，从而严重制约了钻井工程进度。在井涌井喷方面，钻井过程中由于各种原因造成地层流体流入井筒，使得井内钻井液连续或间断喷出，一旦井涌失去控制，则演变为井喷，而井喷失控可能会导致严重的后果，除了造成资源 浪费、环境污染外，还会造成设备毁坏、油气井报废、人员伤亡等严重后果。石油钻井过程中，出口返出流量是石油及地质钻探工作中预防井喷井涌的重要参数之一，如何准确测量出口流量成为石油钻井中一直探索的问题，尤其是就钻井来说，测量出口返出流量的根本目的是确定出口流量在正常的基础上是否发生变化及其变化的大小，判断是否有溢流等异常情况发生，从而及早采取措施，避免事故的发生，减少生命和财产损失。但是，目前常采用靶式流量计，其靶板在钻井液中易粘附泥浆结块，严重影响测量精度，尤其是当流量较小时，误差更大；与此同时，其他电子流量计也都存在泥浆易附着在传感器上，导致传感器失效等问题。而且出口泥浆的不满管状态以及返出管线的尺寸不规则也大大影响了目前流量计的测量精度。
实用新型内容本实用新型的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种检测泥浆回流的流量，并以此作为判断泥浆是否出现漏失的依据的一种新型浮球式泥浆出口流量检测仪，采用传统的泵冲数流量仪，准确的测量出泥浆的注入流量，再应用本实用新型检测出回流泥浆流量，对流入和流出泥浆比例的变化趋势进行分析，可作为井涌或者泥浆漏失的检验依据，一旦井筒泥浆出现漏失或发生气侵，便可及时采取适当的井控措施来预防井喷发生，解决了目前泥浆回流管流量计精度不高、反映滞后等问题。本实用新型的目的通过以下技术方案来实现一种新型浮球式泥浆出口流量检测仪，它包括节流管、传感器、浮球和计算及显示报警单元，节流管由矩形节流组件和位于矩形节流组件两端的喇叭口节流组件组成，节流管安装于钻井液出口管线上，矩形节流组件内设浮球，矩形节流组件上方安装有传感器，传感器通过连杆与浮球连接，传感器与上位机的计算及显示报警单元电连接。本实用新型的有益效果是(I)本实用新型提供一种新型浮球式泥浆出口流量检测仪，解决了目前泥浆回流管流量计精度不高、反映滞后等问题，测量段采用矩形截面代替了传统的圆形截面，使液流截面与液位呈线性关系，结果也更加精确；(2)本实用新型提供一种新型浮球式泥浆出口流量检测仪，将浮球安装于矩形节流管上架空的传感器上，当泥浆流动时，浮球在泥浆的作用下作绕圆心的滚动和绕传感器上连杆进行转动，根据浮球的转动速度和连杆的偏角，计算出液面高度和流速，从而计算出流量；根据所测的泥浆液面高度和管道几何形状，计算出管线中泥浆流的横截面，利用流速剖面的数学模型将所测的液体表面速度转化为泥浆流平均速度，最后采用流速-面积法算出泥浆的即时流量。用所得结果与泵入井内钻井液量即时流量的差值来判断是否出现溢流和井漏，差值为正说明井漏发生，差值为负说明溢流发生。
图I为本实用新型的结构示意图；图2为图I的A-A面剖视图； 图中，I-传感器，2-浮球，3-连杆，4-节流管，5-钻井液出口管线，6-矩形节流组件，7-喇叭口节流组件，8-计算及显示报警单元，9-井筒。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的描述，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。如图I、图2所示，一种新型浮球式泥浆出口流量检测仪，它包括节流管4、传感器
I、浮球2和计算及显示报警单元8，节流管4由矩形节流组件6和位于矩形节流组件6两端的喇叭口节流组件7组成，喇叭口节流组件7用于缓冲入口钻井液，矩形节流组件6为流量检测区，检测区的液流截面积与液位高度呈正比，节流管4安装于钻井液出口管线5上，经过测量后的回流泥浆通过钻井液出口管线5的出口端流到振动筛，矩形节流组件6内设浮球2，矩形节流组件6上方安装有传感器1，传感器I通过连杆3与浮球2连接，连杆3随液面涨落而绕传感器I转动，浮球2随液面流动而绕圆心转动，浮球2不易粘附泥浆，且便于清洁和更换，传感器I与上位机的计算及显示报警单元8电连接，用于完成钻井液回流流量的测量、显示和报警。本实用新型的工作过程当泥浆流动时，浮球2在泥浆的作用下，随着泥浆液面的上升、下降进行相应的运动，并且随着泥浆的流动而滚动，从而带动传感器I与连杆3相连的点位器轴转动，引起点位器的输出电阻值随之发生变化；与此同时，浮球2通过连杆3将其随泥浆流的转速数据传递给传感器1，传感器I将接收到的数据通过电缆传送给上位机的计算及显示报警单元7，计算及显示报警单元7根据流量规律计算出泥浆平均速度以及液流截面积，并根据速度-面积法算出即时流量并显示在液晶屏上，用所得结果与泵入井内钻井液量即时流量的差值来判断是否出现溢流和井漏，差值为正说明井漏发生，差值为负说明溢流发生，当钻井液出口流量发生异常变化时启动声光报警系统。
权利要求1.一种新型浮球式泥浆出口流量检测仪，其特征在于它包括节流管(4)、传感器(I)、浮球(2 )和计算及显示报警单元(8 )，节流管(4 )由矩形节流组件(6 )和位于矩形节流组件(6)两端的喇叭口节流组件(7)组成，节流管(4)安装于钻井液出口管线(5)上，矩形节流组件(6)内设浮球(2)，矩形节流组件(6)上方安装有传感器(1)，传感器(I)通过连杆(3)与浮球(2 )连接，传感器(I)与上位机的计算及显示报警单元(8 )电连接。
专利摘要本实用新型公开了一种新型浮球式泥浆出口流量检测仪，它包括节流管(4)、传感器(1)、浮球(2)和计算及显示报警单元(8)，节流管(4)由矩形节流组件(6)和位于矩形节流组件(6)两端的喇叭口节流组件(7)组成，节流管(4)安装于钻井液出口管线(5)上，矩形节流组件(6)内设浮球(2)，矩形节流组件(6)上方安装有传感器(1)，传感器(1)通过连杆(3)与浮球(2)连接，传感器(1)与上位机的计算及显示报警单元(8)电连接。本实用新型解决了目前泥浆回流管流量计精度不高、反映滞后等问题，测量段采用矩形截面代替了传统的圆形截面，使液流截面与液位呈线性关系，结果也更加精确。
文档编号E21B21/08GK202596620SQ201220225329
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者谢冲, 程俊丰, 刘清友, 王国荣 申请人:西南石油大学