[发明专利]一种钻井出口流量非满管在线测量装置和方法

说明书

本发明涉及一种钻井出口流量非满管在线测量装置和方法，其钻井出口流量非满管在线测量装置包含：流量检测槽，安装在高架槽与振动筛缓冲槽之间；设置在流量检测槽底部的称重模块，在线监测检测槽内的钻井液质量；设置在检测槽侧面的流速检测传感器，在线测量检测槽内钻井液的流速。钻井过程中，返出的钻井液经溢流管、高架槽流经流量检测槽，由设置在检测槽上的称重模块和流速检测模块在线监测实时的钻井液质量/体积和流速，据此可以得到实时的返出钻井液流量。本发明可以在线测量钻井出口流量，相较于传统的流量传感器，其结构简单、安装方便，成本低廉，并且可以通过质量换算钻井液体积，无须满管测量。

技术领域

本发明涉及石油钻井现场地质录井工程的技术领域，具体是指一种对钻井现场上返钻井液流量的在线测量装置和方法，尤其涉及一种钻井出口流量非满管在线测量装置和方法。

背景技术

钻井过程中，对上返钻井液流量的监测，可以实时了解地层工况信息，特别是对早期井涌井漏预报具有重要意义，可以第一时间发现事故，为事故处理提供宝贵的时间。

目前用于早期井涌井漏预报的钻井液出口流量监测装置和方法一般为质量流量计，通过对返出钻井液高架槽改造，形成满管的测量工况。虽然质量流量计测量精度和准确度高，但是其成本也非常高昂，适用于出口管线的质量流量计至少需要8寸口径，成本50万元以上，而且每次使用都需要对出口高架槽进行改造，使用和维护成本巨大，因此很难在工期越来越短的陆上钻井上推广。

发明内容

本发明的目的是针对目前用于早期井涌井漏预报的钻井液出口流量监测装置和方法所存在的不足而提供一种钻井出口流量非满管在线测量装置和方法，其仅需要在高架槽末端和振动筛缓冲槽之间加装一小段测量装置，即可实现出口流量的非满管在线测量，成本低廉、安装便利、准确度高，是常规满管流量测量的理想替代装置和方法，可以在线监测非满管的钻井液出口流量。

为实现上述目的，本发明第一方面的一种钻井出口流量非满管在线测量装置，包含：

流量检测槽，安装在高架槽与振动筛缓冲槽之间；

称重模块，设置在所述的流量检测槽上，在线监测所述的流量检测槽内的钻井液质量M；

流速检测传感器，设置在所述的流量检测槽上，在线测量所述的流量检测槽内钻井液的流速；

钻井液实时流量信息计算测量模块，所述的称重模块和所述的流速检测传感器与所述的钻井液实时流量信息计算测量模块信号连接，所述的钻井液实时流量信息计算测量模块依据所述的称重模块输送的钻井液质量M信号和所述的流速检测传感器输送的钻井液的流速信号计算出非满管状态下的钻井液实时流量信息。

在本发明的一个优选实施例中，所述的称重模块设置在所述流量检测槽外侧的底部。

在本发明的一个优选实施例中，所述的流速检测传感器设置在所述流量检测槽的槽侧壁上。

在本发明的一个优选实施例中，所述的流量检测槽，一般为规则形状，方便计算流经钻井液的横截面积S。

在本发明的一个优选实施例中，所述的流量检测槽为上开口设计，方便现场操作人员观察钻井液液面，及时清理底部岩屑泥砂。

在本发明的一个优选实施例中，所述的流速检测传感器为多个设置，安装在距所述流量检测槽底部不同高度和前后位置，可以尽可能准确地获得流量检测槽内钻井液的流速状况，并根据算法得到实时的平均流速v。

在本发明的一个优选实施例中，所述的称重模块需满足现场防爆要求，称重的钻井液质量M可根据其它常规传感器测量得到的钻井液密度值ρ计算得到流量检测槽内钻井液的实时体积V。

在本发明的一个优选实施例中，所述的钻井出口流量非满管在线测量装置还包含与高架槽和振动筛缓冲槽连接安装的附件。