一种泥浆液位测量装置以及包含该装置的泥浆罐的制作方法

1.本发明涉及钻井工程领域，尤其涉及一种钻井工程泥浆液位测量装置以及包含该装置的泥浆罐。


背景技术：

2.钻井过程中对泥浆液位进行实时监测是井控安全重要的技术手段之一。目前，多采用超声波非接触式测量或浮尺人工读取的测量方法；超声波测量时受过程温度、水蒸汽、液面波动等较多不利因素影响，测量数据可靠性较差；而浮尺测量虽然不受以上这些因素的影响，测量数据相对准确，但浮尺的测量数据需要人工读取，不能电子数字化读出与传送，存在数据的响应速度慢且不能系统化处理的问题；综合评估现有的液位测量方法均不能满足快速钻进对井控的严格要求，需要一种更加准确、可靠且适用于钻井现场复杂工况下的测量方法，既可避免现场不利因素对测量的影响，又能实现测量数字化过程的全控制。


技术实现要素：

3.为解决以上技术问题，本发明提出了一种泥浆液位测量装置，以实现泥浆液位测量过程不受温度、蒸汽、波浪等不良因素的影响，并且实现测量过程数字化输出与传输，达到在复杂钻井环境下，泥浆液位数据准确可靠获取的目的。
4.本发明一方面公开了一种泥浆液位测量装置，包括：阻波管，所述阻波管包括第一端和与所述第一端相对的第二端，其中所述第一端位于泥浆罐罐面之上，所述第二端开口并且延伸至所述泥浆罐内的泥浆内，所述阻波管与所述泥浆罐形成一个连通空间；机械测量装置，所述机械测量装置设置于所述阻波管内部，并且配置用于测量所述泥浆罐内的泥浆液位；稳定装置，所述稳定装置安装于所述阻波管的所述第一端的内部并且设置于所述机械测量装置的外围。所述阻波管在底部与罐内泥浆体系连通，使阻波管内部的泥浆液面与阻波管外部的泥浆液面保持相对的平面位置，通过测量阻波管内部的泥浆液位，进而得到泥浆罐内的泥浆液位。
5.在本发明的实施例中，机械测量装置包括标尺和浮球桶，所述标尺包括第一端和与所述标尺的第一端相对的第二端，其中所述标尺的第一端与所述浮球桶连接，所述标尺的第二端延伸至泥浆罐罐面之上，并且所述浮球桶浮于所述泥浆罐内的泥浆上。所述浮球桶在阻波管中上下浮动，为标尺提供浮力，进而推动标尺随液面上下运行，在所述阻波管的所述第一端找一个定位点，通过测量每次标尺上下运行时所述定位点对应的标尺的刻度值，获得每次人工目测的泥浆液位。
6.在本发明的实施例中，所述稳定装置包括至少两个稳定模块以及至少两个安装法兰，其中所述稳定模块通过所述安装法兰安装于所述阻波管的所述第一端的内部，并且两个所述稳定模块通过多个连接轴连接。所述稳定装置有利于实现标尺的上、下平衡运动，获取稳定的机械测量数据。
7.在本发明的实施例中，所述稳定模块包括导轨板、多个导向轮以及与所述多个导
向轮对应的导向轮压力弹簧，所述导轨板具有容纳所述导向轮并且所述标尺能够穿过的空间，所述导向轮均匀容纳在所述空间内，所述导向轮压力弹簧与所述导向轮连接，并且配置用于为所述导向轮提供朝向所述空间的中心的均匀向心推力。所述导轨板可以是中间留有空间并且密度均匀的平面板，所述导轨板的中间空间用于容纳导向轮并且允许所述标尺穿过，导向轮压力弹簧为所述导向轮提供均匀向心推力，使得所述导向轮向所述标尺的四周施加均匀扶正压力，并且使所述标尺上下运动具有最小的滑移阻力，进而实现所述标尺上下平衡运动。
8.在本发明的实施例中，所述导向轮包括石墨稀导向轮。所述石墨烯导向轮具有无油自润滑的能力，在使用过程中不会被泥浆高温气体所腐蚀，使得所述导向轮持续且稳定地向所述标尺的四周施加均匀扶正压力，并且使所述标尺上下运动具有最小的滑移阻力，进而实现所述标尺上下平衡运动，进而获得准确可靠的泥浆液位。
9.在本发明的实施例中，泥浆液位测量装置还包括数字信号输出装置，所述数字信号输出装置包括芯片条、定位磁栅、智能变送器，其中，所述芯片条集成在所述标尺内，所述芯片条配置用于将所述标尺的刻度值输出为电压值，并且所述芯片条输出的电压值与所述标尺的刻度值相对应；所述定位磁栅设置于所述阻波管的所述第一端，并且配置用于为所述标尺提供定位基准面，并且为所述智能变送器提供所述定位基准面对应的所述标尺的刻度值的触发信号数据；所述智能变送器设置于所述标尺的第二端，并且配置用于基于所述触发信号数据将所述定位基准面对应的所述标尺的刻度值对应的所述电压值进行运算并且输出对应的数字信号。通过本发明的数字信号输出装置，实现了把泥浆液位测量的数据转化为数字信号输出给电脑端，便于后续电脑端对所述泥浆液位进行实时监测与数据处理。
10.在本发明的实施例中，泥浆液位测量装置还包括与所述阻波管连接的降粘装置，所述降粘装置包括喷淋电磁阀、喷淋出水环，所述喷淋电磁阀设置于所述阻波管的所述第一端的外侧，并且配置用于为所述喷淋出水环提供压力；所述喷淋出水环设置于所述阻波管的所述第一端的内侧，并且配置用于向所述阻波管内部注水。降粘装置可以受智能系统控制，当所述阻波管内部的泥浆粘度过大，对泥浆液位测量产生不利影响时，喷淋电磁阀接收到智能系统的信号并且打开为所述喷淋出水环提供压力，进而所述喷淋出水环向所述阻波管内部注水，以降低所述阻波管内部的泥浆粘度，使泥浆液位测量变得顺畅。
11.在本发明的实施例中，泥浆液位测量装置由抗腐蚀性材料制成并且设置于泥浆罐的任意位置。所述泥浆液位测量装置一次安装完成后，每次完井与搬迁时不需要对本装置作任何拆装工作。
12.在本发明的实施例中，泥浆液位测量装置的阻波管配置用于隔离所述泥浆罐内的泥浆波浪液面以在所述阻波管内部形成平静液面，为泥浆液位测量提供一个平静液面。
13.本发明的另一方面公开了一种泥浆罐，其包括本技术所述的泥浆液位测量装置。
14.采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：本发明公开的一种泥浆液位测量装置，测量过程不受泥浆温度、水汽、搅拌波、泡沫堆积等众多现场不利因素的影响，既能提供目视刻度数据，又能将测量数据进行数字信号化输出，实现了把泥浆液位测量的数据转化为数字信号输出给电脑端，便于后续电脑端对所述泥浆液位进行实时监测与数据处理，达到在复杂钻井环境下，稳定准确获取泥浆液位并且实时监测所述泥浆液位的数据。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
16.图1示出了本发明实施例的一种泥浆液位测量装置的示意图；
17.图2(a)示出了本发明实施例的一种泥浆液位测量装置的第一稳定模块的导轨板的示意图；
18.图2(b)示出了本发明实施例的一种泥浆液位测量装置的稳定模块的剖视图；
19.图2(c)示出了本发明实施例的一种泥浆液位测量装置的第二稳定模块的导轨板的示意图。
具体实施方式
20.以下描述了本发明的实施例。然而，应该理解，所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采取各种替代形式。
21.此外，需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。术语“包括”、“包含”或其任何其它变形旨在涵盖非排他性的包括，以使包含一系列要素的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素，也可以包括未明确列出的或这些过程、方法、物品或装置所固有的要素。
22.下面将结合附图说明本技术的一个或多个实施例。
23.图1示出的是本发明提供的一种泥浆液位测量装置实施例的示意图。如图1所示，该泥浆液位测量装置包括：阻波管8，机械测量装置和稳定装置。其中阻波管8包括第一端81和与第一端81相对的第二端82，其中第一端81安装于泥浆罐17的罐面12之上，阻波管8的第二端82开口并且延伸泥浆罐17的泥浆内，阻波管8与泥浆罐17形成一个连通空间；同时阻波管8将泥浆波浪液面13隔离，在阻波管8内部形成管内平静液面14，为泥浆液位测量提供一个平静液面，并且管内平静液面14与泥浆波浪液面13保持相对的平面位置。机械测量装置设置于阻波管8内部，用于测量阻波管8内的管内平静液面14的液位，所述机械测量装置包括标尺2和浮球桶7，标尺2靠近泥浆的一端与浮球桶7连接，另一端延伸至泥浆罐17的罐面12之上，浮球桶7受浮力作用浮于管内平静液面14上。稳定装置安装于阻波管8内部的第一端81的位置，并且设置于机械测量装置的外围的位置。在图1所示的实施例中，稳定装置设置在标尺2外围的位置。稳定装置包括至少两个稳定模块以及至少两个安装法兰，其中所述稳定模块通过所述安装法兰安装于阻波管8的第一端81的内部，并且两个稳定模块通过多个连接轴15连接。
24.进一步，如图1所示，泥浆液位测量装置还包括数字信号输出装置，其中数字信号输出装置包括芯片条16、定位磁栅10、智能变送器1，其中芯片条16集成在标尺2内，芯片条16用于将标尺2的刻度值输出为电压值，并且芯片条16输出的电压值与标尺2的刻度值相对应；定位磁栅10设置于阻波管8的第一端81，定位磁栅10用于为标尺2提供定位基准面。在本
发明的实施例中，定位磁栅10安装在稳定装置的连接轴15上，连接轴有多条，以形成稳定的导向、扶正测量装置安装体系。定位磁栅10提供的定位基准面为圆周状的若干组n-s磁力线，通过所述磁力线为测量泥浆液位提供一个基准线，通过测量每次标尺2上下运动时所述磁力线所对应的标尺2的外部刻度线指示为当前目视测量泥浆液位值，同时磁力线作用于标尺内部集成芯片条、产生对应于外部刻度值的电压值、为智能变送器1提供其所对应的标尺2的刻度值的触发信号数据，进而将所述触发信号数据提供给智能变送器1；智能变送器1设置于标尺2的远离泥浆的一端，智能变送器1配置用于基于触发信号数据将所述定位基准面对应的标尺2的刻度值对应的电压值进行运算并且输出对应的数字信号。
25.进一步，如图1所示，泥浆液位测量装置还包括降粘装置，其中降粘装置包括喷淋电磁阀5、喷淋出水环6，喷淋电磁阀5设置于阻波管8的第一端81的外侧，喷淋电磁阀5可以被智能系统控制并且用于为喷淋出水环6提供压力；喷淋出水环设6置于阻波管8的第一端81的内侧，喷淋出水环设6与喷淋电磁阀5共同作用为阻波管8内部注水。降粘装置外部受智能系统(未示出)控制，当阻波管8内部的泥浆粘度过大(例如通过未示出的传感器感测到，或通过其他能够获知泥浆粘度过大的方式获知)，对泥浆液位测量产生不利影响时，喷淋电磁阀5接收到智能系统的信号并且打开，进而为喷淋出水环6提供压力，喷淋出水环6向阻波管8内部注水，进而降低阻波管8内部的泥浆粘度，使泥浆液位测量变得顺畅。
26.本发明所述的泥浆液位测量装置由抗腐蚀性材料制成并且设置于泥浆罐17的任意位置。在本发明的实施例中，泥浆液位测量装置可以在开钻灌浆前完成安装，并且安装于泥浆罐的任何位置，由于装置所有组成材料均为抗腐蚀的不锈钢材质，实现一次安装永久使用的可能，每次完井与搬迁时不需要对本装置作任何拆装工作。
27.在继续参考图1的基础上参考图2(a)-(c)，示出了稳定装置的稳定模块的示意图。图2(a)和(c)示出了稳定模块的导轨板4的示意图。不同稳定模块的导轨板可以具有相同的结构，可选的，也可以具有不同的结构。导轨板4具有容纳导向轮9并且标尺2能够穿过的空间41。如图2(b)所示，导向轮9均匀地分布在该空间41中。在一个实施例中，导向轮9可以通过安装轴18安装在导轨板4上。导向轮压力弹簧11连接到与之对应的导向轮9，并且配置用于为导向轮9提供朝向空间41的中心的均匀向心推力，从而稳固地保持住穿过空间41的中心的标尺2。在图2(b)所示的实施例中，与每个导向轮9对应的导向轮压力弹簧11的数量为两个，两个导向轮压力弹簧分别通过安装轴18固定至导向轮9的两侧。
28.本领域技术人员应当理解的是，虽然图2(a)-(b)中示出了导轨板4、空间41的具体结构，并且示出了导向轮、安装轴、导向轮压力弹簧的具体结构、数量和相对布置关系，但是能够实现本发明效果的其他结构、数量和相对布置方式也在本发明的保护范围内。
29.在图1所示的实施例中，示出了稳定装置包括第一稳定模块和第二稳定模块，第一稳定模块和第二稳定模块上下设置，二者通过四个连接轴15连接，并且固定到阻波管8的内部。其中每个稳定模块都包括相同的部件，且各部件的相对位置一致，即可以包括如图2(a)-(c)所示的导轨板4、嵌于导轨板4内部分布均匀的导向轮9以及与导向轮连接的导向轮压力弹簧11，导轨板4的中间的均匀空间可以是形状规则的中空的空间，导轨板4的中间的均匀空间保障了标尺2能够平衡穿过，并且导轨板4四周的位置安装有安装法兰3，导轨板4通过四个安装法兰3安装于阻波管8的第一端81的内部；导向轮9通过安装轴均匀嵌于导轨板4的中间均匀空间所延伸的四周位置，导向轮压力弹簧11安装于与导向轮9连接的安装
轴，导向轮压力弹簧11用于为导向轮9提供均匀向心推力。
30.在本发明的实施例中，导向轮9可以为石墨烯导向轮，石墨烯导向轮具有无油自润滑的能力，在使用过程中不会被泥浆高温气体所腐蚀，使得所述导向轮9向标尺2的四周施加均匀扶正压力，并且使标尺2上下运动具有最小的滑移阻力，进而实现标尺2上下平衡运动，进而获得准确可靠的泥浆液位。
31.本领域技术人员应当理解的是，虽然图1中示出了两个稳定模块，但是根据需要，一个或多个稳定模块也在本发明的范围内。
32.如图1所示，本发明还公开了一种泥浆罐17，包括本发明所述的泥浆液位测量装置。
33.以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
34.应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
35.上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
36.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

技术特征：
1.一种泥浆液位测量装置，其特征在于，包括：阻波管，所述阻波管包括第一端和与所述第一端相对的第二端，其中所述第一端位于泥浆罐罐面之上，所述第二端开口并且延伸至所述泥浆罐内的泥浆内，所述阻波管与所述泥浆罐形成一个连通空间；机械测量装置，所述机械测量装置设置于所述阻波管内部，并且配置用于测量所述泥浆罐内的泥浆液位；稳定装置，所述稳定装置安装于所述阻波管的所述第一端的内部并且设置于所述机械测量装置的外围。2.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述机械测量装置包括标尺和浮球桶，所述标尺包括第一端和与所述标尺的第一端相对的第二端，其中所述标尺的第一端与所述浮球桶连接，所述标尺的第二端延伸至所述泥浆罐罐面之上，并且所述浮球桶浮于所述泥浆罐内的泥浆上。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述稳定装置包括至少两个稳定模块以及至少两个安装法兰，其中所述稳定模块通过所述安装法兰安装于所述阻波管的所述第一端的内部，并且两个所述稳定模块通过多个连接轴连接。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，其中所述稳定模块包括导轨板、多个导向轮以及与所述多个导向轮对应的导向轮压力弹簧，所述导轨板具有容纳所述导向轮并且所述标尺能够穿过的空间，所述导向轮均匀容纳在所述空间内，所述导向轮压力弹簧与所述导向轮连接，并且配置用于为所述导向轮提供朝向所述空间的中心的均匀向心推力。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述导向轮包括石墨稀导向轮。6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括数字信号输出装置，所述数字信号输出装置包括芯片条、定位磁栅、智能变送器，其中，所述芯片条集成在所述标尺内，所述芯片条配置用于将所述标尺的刻度值输出为电压值，并且所述芯片条输出的电压值与所述标尺的刻度值相对应；所述定位磁栅设置于所述阻波管的所述第一端，并且配置用于为所述标尺提供定位基准面，并且为所述智能变送器提供所述定位基准面对应的所述标尺的刻度值的触发信号数据；所述智能变送器设置于所述标尺的第二端，并且配置用于基于所述触发信号数据将所述定位基准面对应的所述标尺的刻度值对应的所述电压值进行运算并且输出对应的数字信号。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与所述阻波管连接的降粘装置，所述降粘装置包括喷淋电磁阀、喷淋出水环，所述喷淋电磁阀设置于所述阻波管的所述第一端的外侧，并且配置用于为所述喷淋出水环提供压力；所述喷淋出水环设置于所述阻波管的所述第一端的内侧，并且配置用于向所述阻波管内部注水。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，由抗腐蚀性材料制成并且设置于所述泥浆罐的任意位置。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阻波管配置用于隔离所述泥浆罐内的泥浆波浪液面以在所述阻波管内部形成平静液面。10.一种泥浆罐，其特征在于，所述泥浆罐包括权利要求1-9中任意一项所述的泥浆液位测量装置。

技术总结
本发明公开了一种泥浆液位测量装置以及包含该装置的泥浆罐，该装置包括：阻波管，该阻波管包括第一端和与第一端相对的第二端，其中第一端位于泥浆罐罐面之上，第二端开口并且延伸至泥浆罐内的泥浆内，阻波管与泥浆罐形成一个连通空间；机械测量装置，该机械测量装置设置于阻波管内部，并且配置用于测量泥浆罐内的泥浆液位；稳定装置，该稳定装置安装于阻波管的第一端的内部并且设置于机械测量装置的外围。本发明公开的一种泥浆液位测量装置，测量过程不受泥浆温度、水汽、搅拌波、泡沫堆积等众多现场不利因素的影响，既能提供目视刻度数据，又能输出线性电子数据的稳定的泥浆液位，达到在复杂钻井环境下，稳定准确获取泥浆液位数据。数据。数据。


技术研发人员：刘斌 杨沁彤 张翔 丁志川 郭文勇 马友生 钟志华 陈悍 周旖 李亮
受保护的技术使用者：中国石油集团渤海钻探工程有限公司
技术研发日：2022.01.05
技术公布日：2023/7/22