[发明专利]钻井液压差式密度传感器稳流承载装置

说明书

技术领域

本发明涉及油气勘探技术领域，具体地说是一种钻井液压差式密度传感器稳流承载装置。

背景技术

钻井液是指钻井过程中使用的流体介质。钻井液行话称为泥浆。钻井液可以是液体或气体，因此，钻井液应确切地称为钻井流体。钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质，又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。钻井液主要功用是：（1）清洁井底，携带岩屑；（2）冷却和润滑钻头及钻柱；（3）平衡井壁岩石侧压力；（4）平衡（控制）地层压力；（5）悬浮岩屑和加重剂；（6）在地面能沉除砂子和岩屑；（7）有效传递水力功率；（8）承受钻杆和套管的部分重力；（9）提供所钻地层的大量资料；（10）水力破碎岩石。为了提高钻井液携带岩屑的能力、稳定井壁及防止复杂情况发生的目的，常规钻井液的密度高于1g/cm3。在复杂钻井工况下，如井涌、井喷、井漏等，需要随时检测钻井液密度，在勘探现场，钻井液密度检测设备是密度传感器。

勘探中，钻井液是一种复杂的体系，其中包含了地层流体（油、气、水）、经钻头破碎后的岩屑固相颗粒及其它添加物。通过传感器检测的钻井液密度应当是单纯的液体密度，但由于被其它物质干扰往往会影响实际密度值的测量，而钻井液密度值在井控工作中是项十分重要的参数，所以，如何能够准确地随钻检测钻井液密度，是综合录井的一项重要职能作用。

在勘探现场，钻井液密度的测量方式基本上有两种，一种是非在线机械式密度计（泥浆称），另一种是在线式连续压差密度传感器，综合录井测量钻井液密度使用的就是压差式密度传感器。是非在线机械式密度计（泥浆称）测量的是钻井液的静态密度，是有时间间断的；在线式连续压差密度传感器测量的钻井液的动态密度，无时间间断，是一种随钻连续测量方式。压差式密度传感器有两个按照一定垂直间距排列的压力膜片组成，上下膜片的压差计算出钻井液密度。但是，由于钻井液中的固相颗粒及不同密度油气水的存在，这种压差往往得不到准确测量，从而造成非在线机械式密度计（泥浆称）和在线式连续压差密度传感器之间存在测量误差，而这种测量误差的存在会直接影响到钻探安全及对复杂情况的处理等方面的问题，根本原因就是动态固相颗粒对压力膜片产生了额外干扰。为了防止这种干扰，在压力膜片的外围通常加装一个孔盘，靠孔盘来阻隔固相颗粒承压到压力膜片上，但是，在实际应用中确没有解决根本问题，以至于存在密度测量误差的常态化，直接影响了工作质量和勘探效益。概括起来，钻井液密度测量存在的问题及产生的非积极效应主要有以下几个方面：

(1)密度测量误差会导致无法建立安全的钻井液体系，不利于钻井施工安全；

(2)无法真实反映钻井液密度，造成钻井液配置材料浪费，增加了勘探成本；

(3)密度测量不准，无法准确建立井底压力体系，难以维持井底压力和底层压力的平衡关系；

(4)密度测量不准确不利于携带井底岩屑，洗井不彻底，易造成井下事故的发生；

(5)发生复杂事故后，没有准确的密度参考易造成处理问题决策上的失误，直接影响到勘探效益；

(6)为了维持准确地密度测量，操作人员需要经常用清水清洗维护密度传感器，增加了劳动强度，不利于职业健康保护也浪费了水资源；

(7)不利于综合录井在油气勘探中工作职能的发挥，降低了工作质量。

总之，钻井液密度测量必须准确及时，只有这样才能确保安全优质勘探施工，而解决这个问题的关键就是要有一种能够消除钻井液密度测量存在误差的装置。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种钻井液压差式密度传感器稳流承载装置。

本发明的技术方案是按以下方式实现的，该钻井液压差式密度传感器稳流承载装置，其结构包括传感器支杆和传感器压力膜片，传感器压力膜片配置在传感器支杆的杆身上，

传感器压力膜片所处的传感器支杆的外围设置有球罩；

球罩由迎流面半球罩和背流面半球罩两部分相对扣接而成，

迎流面半球罩的外凸球冠面朝向传感器支杆的左侧，

背流面半球罩的外凸球冠面朝向传感器支杆的右侧，

迎流面半球罩和背流面半球罩同水平横轴相对设置，并且相对的球罩边缘密封连接构成一球壳状结构，并将含有传感器压力膜片的所在传感器支杆段包围在球壳腔内；

传感器支杆于纵向轴线方向贯穿球壳；