专利名称：数显式钻井液密度计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油田上进行钻井液密度测量的装置，具体的说，是涉及一种具有数字显示功能的钻井液密度测量装置。
背景技术：
在现今的钻井工程中大多采用比重秤对泥浆密度进行测量，但是经过较长时间的应用，发现这种密度计存在如下技术问题首先是需要手动拨动游标进行读数，当在雨雪风沙比较大或者光线比较昏暗的情况下，一些外界因素会直接影响到测量结果；此外，这种方法不仅费时费力，而且在冬天，气温很低，比较容易结冰，在清洗和使用方面十分不方便。
发明内容
为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种数显式钻井液密度计， 该种数显式钻井液密度计结构简单、使用方便，并且功耗低、体积小便于携带，最主要的是能够更直观的得到数字化测量结果，不受环境和恶劣天气的影响，能够快速准确、省时、省力的测量泥浆比重。本发明的技术方案是该种数显式钻井液密度计，包括密度计壳体、样品容器、一个压力传感器、一个中央控制器、一个数码显示屏以及一套矩阵键盘。其中，所述样品容器垂直固定于密度计壳体上，压力传感器则位于样品容器的底部，压力传感器产生的压力信号通过信号线传输至位于密度计壳体内的中央控制器的压力信号输入端。所述中央控制器包括A/D基准电源、A/D转换模块、EEPROM存储器以及微处理器，所述A/D基准电源为A/ D转换模块提供基准电源，所述A/D转换模块接收来自于前述压力信号输入端的压力信号， 转换后输入微处理器，所述微处理器在预置程序的作用下读取转换结果并计算成对应的钻井液密度值输出；前述由微处理器输出的钻井液密度值，经信号电缆输出至数码显示屏显示，所述微处理器为单片机。此外，为在特定时间段内保持测量值，可在所述微处理器的钻井液密度值显示信号输出端和数码显示屏连接有一个锁存器。本发明具有如下有益效果本种数显式钻井液密度计采用单片机作为处理器来控制整个系统的工作，前端采用在样品容器的底部安置压力传感器的方式，将盛放在样品容器内的待测钻井液的重量信号即压力信号，转换成毫伏级的微弱电信号，此电信号通过A/ D转换器，转换成为单片机可识别的信号量，之后单片机在内置程序的控制下读取转换结果并经过运算，直接利用密度的求取公式进行求取，转化成相应的密度值，再通过数码管显示屏显示出来。这种数显式密度计可以适应钻井队的野外作业环境，而且在工作中完全不受天气，环境，温度，光线的干扰。在野外使用过程中，它的一些其它特点也显露出来结构简单、使用方便，功耗低、体积小便于携带，最主要的能够更直观得到数字化测量结果。由于它能够不受环境和恶劣天气的影响，能够快速准确、省时、省力的测量泥浆比重，因此更具有实用性。
图1是本发明的组成示意图。图2为本发明的电气结构框图。图3为本发明具体实施例中微处理器部分的电气原理图。图4为本发明具体实施例中串口调试部分的电气原理图。图5为本发明具体实施例中EEPROM及各接口部分的电气原理图。图6为本发明具体实施例中数码管锁存器部分的电气原理图。图7为本发明具体实施例中A/D转换模块及其基准电源部分的电气原理图。图8为本发明具体实施例中电源部分的电气原理图。图9为本发明具体实施例中矩阵键盘部分的电气原理图。图10为本发明具体实施例中数码管部分的电气原理图。
图中1-样品容器，2-压力传感器，3-数码显示屏，4-矩阵键盘，5-信号电缆，6-密度计壳体，7-中央控制器。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明
由图1结合图2所示，该种数显式钻井液密度计，主要包括密度计壳体6、一个样品容器 1、一个压力传感器2、一个中央控制器7、一个数码显示屏3以及一套矩阵键盘4。其中，所述样品容器1垂直固定于密度计壳体6上，样品容器1内承装待测密度的钻井液。压力传感器2则位于样品容器1的底部，压力传感器2产生的压力信号通过信号线传输至位于密度计壳体6内的中央控制器7的压力信号输入端。所述中央控制器7包括A/D基准电源、 A/D转换模块、EEPROM存储器以及微处理器，所述A/D基准电源为A/D转换模块提供基准电源，所述A/D转换模块接收来自于前述压力信号输入端的压力信号，转换后输入微处理器， 所述微处理器在预置程序的作用下读取转换结果并计算成对应的钻井液密度值输出；前述由微处理器输出的钻井液密度值，经信号电缆5输出至数码显示屏3显示；所述微处理器为单片机。此外，为了使得在测量密度之后，在不断电的情况下，直至下一个工作之前，一直会将本次测量的结果保留并显示，可以在所述微处理器的钻井液密度值显示信号输出端和数码显示屏之间连接有一个锁存器。下面是本发明具体实施的例子，图3至图10分别给出本发明中所采用的微处理器、串口调试部分、EEPROM及各接口部分、数码管锁存器部分、A/D转换模块及其基准电源部分、电源部分、矩阵键盘部分以及数码管部分的电气原理图。本发明设计的基础是依据比重即密度=质量/体积这一公知常识。在体积一定的情况下，我们只需要知道质量的参数，就可以换算出此种体积下的密度。由于体积可以人为固定，在本发明中是通过样品容器固定的，所以本种密度计只要能够准确测得钻井液重量， 就可以经过单片机的计算获得可视的密度值。具体实施时，样品容器的体积可根据需要在一定范围内任意选择，传感器安装在样品容器的下方，可以将样品的密度响应值、水的响应值和空气的响应值传输给单片机，单片机即可将从传感器处接收的信号进行计算，换算出泥浆样品的密度值，在换算时选用的是中位值平均滤波法。所谓的中位值平均滤波法，即读取N个转换结果，去掉一个最大值和一个最小值，然后计算N-2个数据的算术平均值，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。最后通过数码显示器将从单片机接收到的信号显示出来。目前，数显式密度计在市场上已经屡见不鲜，但是其原理与本发明均不相同。一类是U形振动管法，将少量样品注入控制温度的试样管中，记录振动频率或周期，用事先得到的试样管常数计算试样的密度。试样管常数是用试样管充满已知密度标定液时的振动频率确定的。另一类就是由放射源产生的伽玛射线穿过管道中的被测介质，其中一部分射线被介质散射和吸收，剩余部分射线被安装在管道另一边的探测器所接收，介质吸收了多少射线，与被测介质的密度呈指数吸收规律。 这两种数显式密度计比较本发明都要复杂得多，因此本发明在减轻工人现场操作的劳动强度、减少外界因素带来的误差以及提高钻井液密度测量的精度的方面都是有很大改进的。
权利要求
1.一种数显式钻井液密度计，包括密度计壳体(6)，其特征在于所述钻井液密度计还包括一个样品容器(1)、一个压力传感器(2)、一个中央控制器(7)、一个数码显示屏(3)以及一套矩阵键盘(4)；所述样品容器(1)垂直固定于密度计壳体(6)上，压力传感器(2)则位于样品容器(1)的底部，压力传感器(2)产生的压力信号通过信号线传输至位于密度计壳体(6)内的中央控制器(7)的压力信号输入端；所述中央控制器(7)包括A/D基准电源、 A/D转换模块、EEPROM存储器以及微处理器，所述A/D基准电源为A/D转换模块提供基准电源，所述A/D转换模块接收来自于前述压力信号输入端的压力信号，转换后输入微处理器， 所述微处理器在预置程序的作用下读取转换结果并计算成对应的钻井液密度值输出；前述由微处理器输出的钻井液密度值，经信号电缆(5)输出至数码显示屏(3)显示；所述微处理器为单片机。
2.根据权利要求1所述的数显式钻井液密度计，其特征在于在所述微处理器的钻井液密度值显示信号输出端和数码显示屏(3)连接有一个锁存器。
全文摘要
一种数显式钻井液密度计。主要解决现有技术中的钻井液密度计需要手动操作读数且受环境影响大的问题。其特征在于所述钻井液密度计还包括样品容器、压力传感器、中央控制器、数码显示屏以及矩阵键盘；样品容器垂直固定于密度计壳体上，压力传感器则位于样品容器的底部，产生的压力信号通过信号线传输至中央控制器内；中央控制器包括A/D基准电源、A/D转换模块、EEPROM存储器以及微处理器，所述A/D转换模块接收来自于前述压力信号输入端的压力信号，转换后输入微处理器，所述微处理器在预置程序的作用下读取转换结果并计算成对应的钻井液密度值输出。该种密度计能够直接显示出钻井液密度，并且具有结构简单、测量准确以及不受环境影响的特点。
文档编号E21B21/08GK102454374SQ20101051654
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者刘鸿彬, 孙全俊, 朱红岩, 李国庆, 韩昌 申请人:大庆石油管理局