一种钻井液氯离子浓度在线点测装置和点测方法与流程

1.本发明涉及石油钻录井工程技术领域，具体涉及一种钻井液氯离子浓度在线测量装置和点测方法。


背景技术：

2.钻井勘探过程中，钻井液的氯离子浓度和变化趋势可以实时反映钻进地层的水侵情况。当钻遇地下水层时，钻井液种的氯离子浓度一般都会随地下水的侵入而提高。通过对钻井液中氯离子浓度的在线监测，可以第一时间了解地层水侵情况，为钻井提供工程安全预警和处理时间。
3.目前常用的氯离子传感器的检测范围一般在1mol/l以下，对某些氯化钾体系的高氯离子浓度的水基钻井液并不适用，传感器长期暴露在高于检测浓度上限的环境中会极大缩短传感器的工作寿命。此时，通过传感器点测采样和及时清洗的方法，可以有效保护传感器并延长工作寿命，同时能够获得连续完整的钻井液氯离子浓度和变化趋势。
4.本发明提供一种钻井液氯离子浓度在线点测装置和点测方法，通过纯气动控制原理实现装置的现场防爆和轻量化设计；利用气动定时器和执行器控制氯离子传感器的点测时间和间隔；并在点测间隔对传感器进行清洗，保护并延长传感器的寿命，适用于高浓度氯离子含量钻井液的长时间监测。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种钻井液氯离子浓度在线点测装置和点测方法，满足高浓度氯离子含量的钻井液的长时间在线监测。
6.为实现本发明的目的，所采用的技术方案是：
7.一种钻井液氯离子浓度在线点测装置，包括：
8.用于控制氯离子传感器浸入钻井液点测时长和氯离子传感器离开钻井液的间隔时长的定时机构；
9.与所述定时机构通过第一气控管路相连的执行机构，通过所述执行机构带动所述氯离子传感器提升离开所述钻井液或下放浸入所述钻井液；
10.与所述定时机构通过第二气控管路相连的清洗机构，当所述氯离子传感器提升离开所述钻井液时，通过清洗机构进行清洗去除所述氯离子传感器表面附着的钻井液。
11.在本发明的一个优选实施例中，所述定时机构包括用于供气的气源，所述气源通过供气管路与二位双气控五通阀连接；
12.所述二位双气控五通阀的另一端连接有所述第一气控管路；
13.所述二位双气控五通阀通过第一气控先导装置连接第一储气罐的进气口；
14.所述第一储气罐的出气口通过第一气阻连接所述第一气控管路；
15.所述二位双气控五通阀通过第二气控先导装置连接第二储气罐的进气口；
16.所述第二储气罐的出气口通过第二气阻连接所述二位双气控五通阀。
17.在本发明的一个优选实施例中，所述第一储气罐的充气时间为所述氯离子传感器提升离开所述钻井液的清洗时间。
18.在本发明的一个优选实施例中，所述第二储气罐的充气时间为所述氯离子传感器浸入所述钻井液的点测时间。
19.在本发明的一个优选实施例中，所述气源为带储气罐的空气压缩机，提供0.6-0.8mpa之间的压力。
20.在本发明的一个优选实施例中，所述执行机构包括连接所述第一气控管路的气动肌腱，所述气动肌腱的输出端通过滑轮组连接所述氯离子传感器，通过控制气动肌腱充气收缩和所述滑轮组的配合带动所述氯离子传感器提升离开所述钻井液；
21.通过控制气动肌腱释放收缩压力拉伸和所述滑轮组的配合带动所述氯离子传感器下放浸入所述钻井液。
22.在本发明的一个优选实施例中，所述滑轮组为一组水平设置的第一滑轮和第二滑轮。
23.在本发明的一个优选实施例中，所述清洗机构包括与所述第二气控管路相连的清洗装置，所述清洗装置的清洗输出管路连接有至少一喷嘴，通过所述喷嘴对离开所述钻井液的氯离子传感器进行喷淋清洗。
24.在本发明的一个优选实施例中，所述清洗装置为密封水箱。
25.一种钻井液氯离子浓度在线点测装置的点测方法：
26.通过气源为定时机构提供动力后，分别对第一储气罐或第二储气罐进行充气放气来控制所述氯离子传感器提升离开所述钻井液的清洗时间或所述氯离子传感器浸入所述钻井液的点测时间；
27.以及控制所述清洗机构的喷嘴的开启和关闭实现对离开所述钻井液的氯离子传感器进行喷淋清洗。
28.本发明的有益效果在于：
29.本发明可以实现对高浓度氯离子浓度钻井液的在线长时间监测，并通过气动设计实现装置的防爆和轻量化设计，降低设备成本，便于现场安装。
附图说明
30.图1为本发明点测测量状态的气路结构示意图。
31.图2为本发明清洗探头状态的气路结构示意图。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
33.如图1-2所示的一种钻井液氯离子浓度在线点测装置，包括了用于控制氯离子传感器10浸入钻井液20点测时长和氯离子传感器10离开钻井液20的间隔时长的定时机构100。
34.定时机构100包括用于供气的气源110，气源110由钻井现场提供，为装置提供动
力。
35.气源110通过供气管路111与二位双气控五通阀120连接。二位双气控五通阀120根据气控压力进行切换，控制氯离子传感器10进行点测和清洗。
36.二位双气控五通阀120的另一端连接有第一气控管路101，二位双气控五通阀120通过第一气控先导装置131连接第一储气罐130的进气口。
37.第一储气罐130的出气口通过第一气阻132连接第一气控管路101。第一储气罐130的充气时间为氯离子传感器10提升离开钻井液20的清洗时间。
38.具体是当第一储气罐130通过二位双气控五通阀120与气源110连通时，为第一储气罐130充气，充气速度由第一储气罐130的容积和第一气阻132大小共同决定。
39.充气时间即氯离子传感器10提升离开钻井液20的清洗时间。
40.第一储气罐130与二位双气控五通阀120的第一气控先导装置131联通，当储气罐13压力达到气源11压力的一半时，先导121推动五通阀12动作并切换气路；当储气罐13切换到放空位置，储气罐13里的压缩空气经由气阻14放空释放压力。
41.二位双气控五通阀120通过第二气控先导装置141连接第二储气罐140的进气口，第二储气罐140的出气口通过第二气阻142连接二位双气控五通阀120。
42.第二储气罐140的充气时间为氯离子传感器10浸入钻井液20的点测时间。
43.具体是当第二储气罐140通过二位双气控五通阀120与气源110连通时，为第二储气罐140充气，充气速度由第二储气罐140的容积和第二气阻142大小共同决定；
44.充气时间即氯离子传感器10浸入钻井液20的点测时间。
45.第二储气罐140与二位双气控五通阀120的第二气控先导装置141联通，当第二储气罐140压力达到气源110压力的一半时；
46.第二气控先导装置141推动二位双气控五通阀120动作并切换气路。当第二储气罐140切换到放空位置，第二储气罐140里的压缩空气经由第二气阻142放空释放压力。
47.气源110为带储气罐的空气压缩机，提供0.6-0.8mpa之间的压力。
48.与定时机构100通过第一气控管路101相连的执行机构200，通过执行机构200带动氯离子传感器10提升离开钻井液20或下放浸入钻井液20。
49.执行机构200包括连接第一气控管路101的气动肌腱210，气动肌腱210的输出端通过滑轮组220连接氯离子传感器10，通过控制气动肌腱210充气收缩和滑轮组220的配合带动氯离子传感器10提升离开钻井液20；
50.或通过控制气动肌腱210释放收缩压力拉伸和滑轮组220的配合带动氯离子传感器10下放浸入钻井液20。
51.滑轮组220为一组水平设置的第一滑轮221和第二滑轮222。也可以根据需要设置单个或多个滑轮。
52.气动肌腱210没有活塞等活动部件，更适合钻井现场的严苛恶劣环境；连接气动肌腱210的气路230可增加气阻(图中未示出)，平滑降低气动肌腱210充放气的波动。
53.与定时机构100通过第二气控管路102相连的清洗机构300，当氯离子传感器10提升离开钻井液20时，通过清洗机构300进行清洗去除氯离子传感器10表面附着的钻井液。
54.清洗机构300包括与第二气控管路102相连的清洗装置310，清洗装置310为密封水箱。
55.清洗装置310的清洗输出管路320连接有至少一喷嘴330，通过喷嘴330对离开钻井液20的氯离子传感器10进行喷淋清洗。也可以采用其他的喷嘴设置方式进行清洗。
56.通过清洗装置310储存清洗氯离子传感器10用水，上部通过第二气控管路102与二位双气控五通阀120联通，下部通过清洗输出管路320与喷嘴330联通。
57.喷嘴330设置在氯离子传感器10提升离开钻井液20的高度位置，能对氯离子传感器10表面进行喷淋清洗。
58.如图2所示，清洗装置310通过二位双气控五通阀120与气源110联通时，水通过高压驱动经由喷嘴330喷淋到氯离子传感器10表面。
59.如图1所示，当通过二位双气控五通阀120与放空联通时，则停止喷水达到节水的目的。
60.因为具备上述结构，本发明的工作方法在于：
61.一种钻井液氯离子浓度在线点测装置的点测方法：
62.通过气源为定时机构提供动力后，分别对第一储气罐或第二储气罐进行充气放气来控制氯离子传感器提升离开钻井液的清洗时间或氯离子传感器浸入钻井液的点测时间；
63.以及控制清洗机构的喷嘴的开启和关闭实现对离开钻井液的氯离子传感器进行喷淋清洗。
64.本发明提供的钻井液氯离子浓度在线点测方法，采用纯气动控制原理，利用钻井现场的气源为装置提供动力；通过定时器和执行器实现氯离子传感器浸入钻井液在线点测的设计；并在点测间隔对氯离子传感器实施清洗作业。
65.综上所述，本发明提供的钻井液氯离子浓度在线点测装置和方法，通过间隔点测结合清洗传感器的方法，可以实现对高浓度氯离子浓度钻井液的长时间在线监测，通过纯气动原理控制实现装置的防爆和轻量化设计。
66.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。