一种液体粘度测量装置的制作方法

本实用新型属于粘度测量技术领域，尤其是涉及一种液体粘度测量装置。

背景技术：

在油田钻、完井施工过程中，会使用多种类型钻、完井液。钻井施工使用的液体为钻井液，后期增产、完井的过程中会使用到诸如酸液、压裂液、修井液、洗井液等等，此类通过加入具有一定功效的化学添加剂，按一定比例配制而成的液体。

钻井液被誉为钻井工程的“血液”，为高效钻井施工的实施，解决钻井过程中出现的井下复杂问题，提供强有力的保障。

钻井液粘度是衡量钻井液体系的一项重要入井参数指标，是安全高效钻井的必要数据支撑。然而，在以往的现场评价手段中，多采用漏斗粘度法，对测定的钻井液粘度测量值存在一定的误差。在现场测量时，由于钻井液温度高、钻井液添加剂腐蚀、钻井液挥发的有毒气味，都对测量者的身体造成一定的伤害；并且每次测量出的粘度数值，呈现波动，影响最终钻井液体系的现场评价效果。

还有酸化施工多使用盐酸、氢氟酸配制的酸液。酸易挥发、具有强烈的腐蚀性，对人的身体具有潜在伤害性，其粘度参数是酸化施工中衡量磨阻性质的一项重要参数。压裂液多采用植物胶、合成聚合物等配制，压裂液粘度是判断其是否具有携砂能力的重要参数。修井液、洗井液、压井液等井筒工作液，都是通过相应的化学处理剂按比例配制而成，粘度参数也是衡量其功能性质的一项重要参数。

然而，由于井筒工作液，如酸液、钻井液、修井液、压井液等，多为化学处理剂按比例配制而成，有的化学处理剂具有挥发、腐蚀性质，容易造成对测试人员呼吸道、皮肤造成损伤；此外，目前井筒工作液粘度测试采用的粘度测试仪器多需要在实验室完成，难于满足现场随用随测的快速、便利检测要求。

而钻、完井施工现场所需要的粘度参数目前无法通过一种仪器直接提供，因此，需要发明一种安全、快速、准确、简便的井筒工作液粘度测量装置。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种液体粘度测量装置，以解决上述问题的不足之处。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种液体粘度测量装置，包括有机玻璃测量罐、测试球和多组红外对射探测器，多组所述红外对射探测器纵向分布在有机玻璃测量罐侧表面上，且每相邻两组所述红外对射探测器之间的间距相等，每组所述红外对射探测器均对称设置在有机玻璃测量罐侧表面上，每组所述红外对射探测器均通过数据传输线连接至计算机，所述测试球在有机玻璃测量罐内做自由落体运动。

进一步的，所述有机玻璃测量罐包括底座和设置在底座上的筒形罐体。

进一步的，所述罐体内径为50～70mm，高度为500～700mm。

进一步的，每相邻两组所述红外对射探测器在有机玻璃测量罐侧表面上的间隔距离大于或等于100mm。

进一步的，所述红外对射探测器通过胶黏剂或双面胶粘贴在有机玻璃测量罐上。

进一步的，所述有机玻璃测量罐内部中间位置处纵向设有有机玻璃限位通管，所述有机玻璃限位通管底端连接在底座中部，且所述有机玻璃限位通管的直径大于1倍的测试球直径尺寸小于1.5倍的测试球直径尺寸，所述测试球在有机玻璃限位通管内做自由落体运动。

进一步的，所述测试球上连接有尼龙材质软细线，且所述尼龙材质软细线直径尺寸为0.12～0.16mm，长度超过有机玻璃测量罐的高度100～200mm。

进一步的，所述测试球的直径为1～5mm。

进一步的，所述测试球为钢球，且所述液体粘度测量装置还包括用于取出钢球的磁铁。

进一步的，所述测试球为铅球。

相对于现有技术，本实用新型所述的液体粘度测量装置具有以下优势：

本实用新型所述的液体粘度测量装置借助红外对射探测器监测测试球在待测液体中的沉降过程，在一次投球中得到对多次红外探测过程用时进行测定，只需要通过一次试验得出多次时间差并得出平均时间差，即可直接利用斯托克沉降公式快速得出待测液体的粘度，省时、省人工、检测准确、安全高效。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的液体粘度测量装置结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例所述的液体粘度测量装置结构示意图。

附图标记说明：

1-有机玻璃测量罐；2-红外对射探测器；3-测试球；4-计算机；5-底座；6-有机玻璃限位通管；7-尼龙材质软细线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种液体粘度测量装置，包括有机玻璃测量罐1、测试球3和多组红外对射探测器，多组所述红外对射探测器2纵向分布在有机玻璃测量罐1侧表面上，且每相邻两组所述红外对射探测器2之间的间距相等，每组所述红外对射探测器2均对称设置在有机玻璃测量罐1侧表面上，每组所述红外对射探测器2均包括一个红外信号发射器和一个红外信号接收器，每组所述红外对射探测器2均通过数据传输线连接至计算机4，所述测试球3在有机玻璃测量罐1内做自由落体运动。

所述有机玻璃测量罐1包括底座5和设置在底座5上的筒形罐体。

所述罐体内径为50～70mm，高度为500～700mm。本实施例中，用到的有机玻璃测量罐1高度为500mm，内径为60mm。

每相邻两组所述红外对射探测器2在有机玻璃测量罐1侧表面上的间隔距离大于或等于100mm。

所述红外对射探测器2通过胶黏剂或双面胶粘贴在有机玻璃测量罐1上。

如图2所示，所述有机玻璃测量罐1内部中间位置处纵向设有有机玻璃限位通管6，所述有机玻璃限位通管6底端连接在底座中部，且所述有机玻璃限位通管6的直径大于1倍的测试球3直径尺寸小于1.5倍的测试球3直径尺寸，所述测试球3在有机玻璃限位通管6内做自由落体运动，由于测试球尺寸较小，直接投入有机玻璃测量罐内时，不能保证投入位置为中间位置，即测试球3在下落过程中的下落轨迹可能不会与多组红外对射探测器2之间的光线轨迹相交，这样就不能保证测试球3下落过程中一定能遮挡红外对射探测器2的光束，即计算机4接收不到异常数据，换言之，此次试验失败，不能得出液体粘度；而设置有机玻璃限位通管6后，测试时，首先将有机玻璃限位通管6和有机玻璃测量罐1内均装入待测液体，将测试球3投入有机玻璃限位通管6中做自由落体运动，确保测试球3在下落过程中一定能遮挡住红外对射探测器2之间的光束，采集到异常数据，记录下时间；同时，设置有机玻璃限位通管6对测试球3的投放位置和运动轨迹有一定的限位作用，可以有效减小甚至避免在运动过程中液体的扰动带来的阻力。

所述测试球3上连接有尼龙材质软细线7，且所述尼龙材质软细线7直径尺寸为0.12～0.16mm，长度超过有机玻璃测量罐的高度100～200mm，当测试球3落入容器内部后方便取出测试球3。

所述测试球3的直径为1～5mm，本实施例中，当待测液体粘稠度较稀时选用直径为1mm的测试球3，当待测液体粘稠度较稠时选用直径为5mm的测试球3。

所述测试球3为钢球，且所述液体粘度测量装置还包括用于取出钢球的磁铁。

所述测试球3为铅球，当测试液体为酸化用工作液或含有大量无机盐时，采用铅球进行测试。

所述红外对射探测器2的组数为3至6组。

本实施例用于测量钻井液粘度时的工作原理及工作过程如下：

在有机玻璃测量罐1侧表面上的每组所述红外对射探测器2均包括一个红外信号发射器和一个红外信号接收器，每组中的红外信号发射器和红外信号接收器对称设置并固定在有机玻璃测量罐1的外壁上；每相邻两组所述红外对射探测器在竖直方向上的间距为10cm。

计算机4实时记录多组红外对射探测器2的红外信号发射情况。当测试球3经过最上端的第一组红外对射探测器时第一次阻挡接收红外信号后，计算机4会出现一次接收异常，此时记下第一个时刻；当测试球3经过第二组红外对射探测器产生第二次阻挡接收红外信号后，计算机4又会出现一次接收异常，此时记下第二个时刻；两次时间间隔则为测试球3在第一组红外对射探测器和第二组红外对射探测器之间的滑落时间；当测试球3经过第三组红外对射探测器产生第三次阻挡接收红外信号后，计算机4再次出现一次接收异常，此时记下第三个时刻；第三个时刻与第二个时刻的时间差则为测试球3在第二组红外对射探测器和第三组红外对射探测器之间的滑落时间；以此类推，记录下测试球3继续下落在每相邻两组红外对射探测器之间的滑落时间。采用该液体粘度测量装置对某一钻井液粘度进行测定，具体方法和测量原理如下所述：

S1、取足够体积(超过有机玻璃测量罐1的容积)待测液体加入至有机玻璃测量罐1内，保证液体液面高于设置有红外对射探测器2的水平面至少10mm；

S2、将测试球3自液体液面落入并自由下沉(图1和图2中箭头方向为测试球3的下落方向)；当测试球3下边缘下沉至与一组红外对射探测器2位于同一水平线上时，该组红外线发射器发射的红外光束被遮挡，该组红外线接收器在瞬间接收不到红外线，此时计算机4会出现第一次红外信号接收异常，计算机4中此时记录的时间记为开始计时；测试球3继续下沉，直至当测试球3下边缘下沉至与下一组红外对射探测器2位于同一水平线上时，该组红外线发射器发射的红外光束被遮挡，该组红外线接收器在瞬间接收不到红外线，此时计算机4会出现第二次红外信号接收异常，读取两次计时的时间差为△t1；测试球3继续下落，依次读取每相邻两组红外对射探测器2之间的时间差△t2、△t3、…；

S3、计算机4计算通过步骤S2得到的计时时间△t1、△t2、△t3、…的平均时间t作为测试球3的沉降时间；

S4、根据斯托克沉降计算公式：

v＝L/t (1)

其中，r为颗粒半径(这里即为测试球3半径)；L为沉降距离；t为平均沉降时间，t＝(△t1+△t2+△t3+…+△tn)/n；v为颗粒的沉速(厘米/秒)；g为重力加速度；d1为颗粒的比重；d2为液体比重；μ为液体粘度；κ为形状系数(κ随形状而变化，球形颗粒的κ＝0.222)。

通过计算出的平均时间t，代入(1)式中；再将得出的速度v代入(2)式中，最终计算出液体体系的粘度；

最终计算出该钻井液粘度为

所述液体粘度测量装置借助红外对射探测器2监测测试球3在待测液体中的沉降过程，只需要投放一次测试球3，即可得到多次每相邻两组红外对射探测器2之间的时间差，并得到时间差平均值，这样既省时结果又准确，而无需再设置多次投球测试取得时间差的平均值；通过测试球3在红外探测过程用时进行测定，即可直接利用斯托克沉降公式快速得出待测液体的粘度，省时、省人工、检测准确、安全高效。

本实用新型所述液体粘度测量装置主要用于钻井液的粘度测量，同时还能用于酸化液、压井液、修井液等井筒工作液的测量，考虑到液体的腐蚀性，可具体根据液体属性选择测试球为钢球还是铅球。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。