本發(fā)明屬于鉆井液參數(shù)在線檢測，具體涉及一種鉆井液參數(shù)在線測試裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、鉆井液是鉆井過程中以其多種功能滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體總稱，也是鉆井工作中不可或缺的一部分；同時在不同的鉆井工作中，對鉆井液參數(shù)要求也有所不同，鉆井液的參數(shù)一般包括鉆井液ph值、鉆井液電導(dǎo)率和鉆井液的破乳電壓。

2、通常用鉆井液的濾液的ph值表示鉆井液的酸堿性，由于酸堿性的強(qiáng)弱直接與鉆井液中粘土顆粒的分散程度有關(guān)，因此酸堿性會在很大程度上影響鉆井液的粘度、切力和其它性能參數(shù)；不同類型的鉆井液所要求的ph值范圍有所不同。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)鉆井液的ph值要求控制在8-11之間，即維持一個較弱的堿性環(huán)境；維持鉆井液較弱堿性環(huán)境的主要原因是為了減輕對鉆具的腐蝕，預(yù)防因氫脆而引起的鉆具和套管的損壞，抑制鉆井液鈣、鎂鹽的溶解；同時，相當(dāng)多的處理劑需要在堿性介質(zhì)才能充分發(fā)揮其效能。

3、而鉆井液的電導(dǎo)率取決于鉆井液的成分和濃度，一般來說，由于油基鉆井液含有大量的有機(jī)溶劑和油類物質(zhì)，這些物質(zhì)的導(dǎo)電性能相對較差，因此其電導(dǎo)率較低；測定鉆井液的電導(dǎo)率主要是修正測井時地層的電導(dǎo)率值，從而判斷巖石巖性、油氣水顯示。

4、鉆井液一般分為油基鉆井液和水基鉆井液，對于常用的油基鉆井液來說乳電壓是影響其性能的一個重要指標(biāo)；破乳電壓指油基鉆井液抵抗分散相脫水、形成泡沫的能力，是鉆井液物理性能的一個重要指標(biāo)；高破乳電壓可以提高鉆井液的穩(wěn)定性和安全性，而低破乳電壓會使鉆井過程更加不穩(wěn)定、不安全，因此，調(diào)配油基鉆井液時必須控制破乳電壓的合理范圍，以確保鉆井液的性能和安全。

5、但現(xiàn)在的鉆井工程中，現(xiàn)場通常使用ph試紙測量鉆井液的ph值；鉆井液電導(dǎo)率檢測則由電導(dǎo)率分析儀完成檢測，鉆井液的破乳電壓由電穩(wěn)定測定儀檢測；但不論是使用ph計(jì)、電導(dǎo)率分析儀還是電穩(wěn)定性測定儀，檢測設(shè)備都是屬于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，操作繁瑣，都會花費(fèi)大量人工，同時檢測的數(shù)據(jù)不能及時傳遞到?jīng)Q策者手中，數(shù)據(jù)及時性不高；故現(xiàn)在亟需一種能快速完成鉆井液參數(shù)檢測并實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)你@井液參數(shù)測試裝置和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鉆井液參數(shù)在線測試裝置及方法。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種鉆井液參數(shù)在線測試裝置，包括電控系統(tǒng)、柜體和設(shè)置在柜體內(nèi)的檢測機(jī)構(gòu)，所述檢測機(jī)構(gòu)包括鉆井液進(jìn)口管、鉆井液出口管、檢測管路和循環(huán)管路；所述檢測管路包括：檢測模塊和控制鉆井液進(jìn)入檢測模塊的二位三通電磁球閥，所述檢測模塊包括ph檢測模塊、電導(dǎo)率檢測模塊和破乳電壓檢測模塊；所述循環(huán)管路通過二位三通電磁閥連接鉆井液進(jìn)口管、鉆井液出口管和檢測模塊；

3、所述電控系統(tǒng)包括設(shè)置在柜體內(nèi)的電控機(jī)柜和plc控制組件，所述plc控制組件的輸出端與所述電控機(jī)柜的輸入端連接，所述plc控制組件包括參數(shù)輸入單元、參數(shù)獲取單元、邏輯判斷單元和邏信號輸出單元；

4、參數(shù)輸入單元，用于獲取控制參數(shù)，所述控制參數(shù)包括檢測時間、鉆井液標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)和鉆井液預(yù)警閾值；需要說明的是，控制參數(shù)的獲取可以是通過外部的數(shù)據(jù)輸入；

5、參數(shù)獲取單元，輸入端與檢測模塊的輸出端信號連接，用于獲取檢測參數(shù)，所述檢測參數(shù)包括鉆井液實(shí)時參數(shù)；

6、需要說明的是，標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)為鉆井液標(biāo)準(zhǔn)ph值、鉆井液標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)率值和鉆井液標(biāo)準(zhǔn)破乳電壓值，鉆井液實(shí)時參數(shù)為鉆井液檢測ph值，鉆井液檢測電導(dǎo)率值和鉆井液檢測破乳電壓值；

7、邏輯判斷單元，輸入端與參數(shù)獲取單元的輸出端信號連接，用于進(jìn)行邏輯判斷，根據(jù)鉆井液實(shí)時參數(shù)和鉆井液標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行比對，并發(fā)出工作信號；

8、信號輸出單元，輸入端與邏輯判斷單元的輸出端信號連接，輸出端與檢測模塊的輸入端信號連接，用于接受邏輯判斷單元的工作信號進(jìn)行接受，并輸出動作指令；

9、所述動作指令包括：ph值檢測模塊、電導(dǎo)率檢測模塊和破乳電壓檢測模塊的檢測指令，通過檢測指令導(dǎo)通相關(guān)檢測模塊的電磁球閥，實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)模塊的參數(shù)檢測；

10、上述plc控制組件的控制原理為：設(shè)定檢測時間，完成對鉆井液參數(shù)進(jìn)行測試，并預(yù)設(shè)鉆井液標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)和鉆井液預(yù)警閾值，獲取實(shí)時的鉆井液參數(shù)后，將鉆井液實(shí)時參數(shù)與鉆井液標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行對比，獲取鉆井液實(shí)時參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的差值，并將獲取的差值與鉆井液預(yù)警閾值進(jìn)行比對，當(dāng)差值小于預(yù)警閾值時，不進(jìn)行動作，當(dāng)差值大于預(yù)警閾值時，再次檢測鉆井液的實(shí)時參數(shù)進(jìn)行比對，同時進(jìn)行預(yù)警；

11、檢測管路包括：檢測模塊和控制鉆井液進(jìn)入檢測模塊的二位三通電磁球閥，檢測模塊包括ph檢測模塊、電導(dǎo)率檢測模塊和破乳電壓檢測模塊；循環(huán)管路通過二位三通電磁閥連接鉆井液進(jìn)口管、鉆井液出口管和檢測模塊；ph檢測模塊包括：第一二位三通電磁球閥、ph檢測組件和第二二位三通電磁球閥，第一二位三通電磁球閥的輸入端與鉆井液進(jìn)口管的輸出端連接，第一二位三通電磁球閥的輸出端與ph檢測組件的輸入端連接，ph檢測組件的輸出端與第二二位三通電磁球閥的輸入端連接；電導(dǎo)率檢測模塊包括：第三二位三通電磁球閥、電導(dǎo)率檢測組件和第四二位三通電磁球閥，第三二位三通電磁球閥的輸入端與第二二位三通電磁球閥的輸出端連接，第三二位三通電磁球閥的輸出端與電導(dǎo)率檢測組件的輸入端連接，電導(dǎo)率檢測組件的輸出端與第四二位三通電磁球閥的輸入端連接；破乳電壓檢測模塊包括：第五二位三通電磁球閥、破乳電壓檢測組件和第六二位三通電磁球閥，第五二位三通電磁球閥的輸入端與第四二位三通電磁球閥的輸出端連接，第五二位三通電磁球閥的輸出端與破乳電壓檢測組件的輸入端連接，破乳電壓檢測組件的輸出端與第六二位三通電磁球閥的輸入端連接，第六二位三通電磁球閥的輸出端與鉆井液出口管連接；循環(huán)管路的輸入端依次與第一二位三通電磁球閥、第二二位三通電磁球閥、第三二位三通電磁球閥、第四二位三通電磁球閥、第五二位三通電磁球閥和第六二位三通電磁球閥的輸出端連接，循環(huán)管路的輸出端與鉆井液出口管連接；第一二位三通電磁球閥、第二二位三通電磁球閥、第三二位三通電磁球閥、第四二位三通電磁球閥、第五二位三通電磁球閥和第六二位三通電磁球閥與電控系統(tǒng)信號連接且電控系統(tǒng)通過無線信號實(shí)現(xiàn)對第一二位三通電磁球閥、第二二位三通電磁球閥、第三二位三通電磁球閥、第四二位三通電磁球閥、第五二位三通電磁球閥和第六二位三通電磁球閥的通路控制。

12、在上述裝置中，可以得出檢測管路中的ph檢測模塊、電導(dǎo)率檢測模塊和破乳電壓檢測模塊通過二位三通電磁球閥和循環(huán)管共同協(xié)作，可以看做并聯(lián)在檢測管路上，通過導(dǎo)通不同的二位三通電磁球閥，可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)對ph檢測模塊、電導(dǎo)率模塊或者破乳電壓檢測模塊的運(yùn)行，提高檢測效率的同時指向性的獲取相關(guān)的鉆井液參數(shù)。

13、單獨(dú)檢測的步驟可以通過以下操作實(shí)現(xiàn)：通過電控系統(tǒng)導(dǎo)通第一二位三通電磁球閥和第二二位三通電磁球閥的開啟方向，使鉆井液進(jìn)入ph檢測模塊，同時控制第三二位三通電磁球閥、第四二位三通電磁球閥、第五二位三通電磁球閥和第六二位三通電磁球閥開啟方向，使從ph檢測模塊流出的鉆井液通過循環(huán)管路經(jīng)鉆井液出口管后排出，完成對鉆井液ph值的檢測，同樣，控制不同的二位三通電磁球閥可完成不同檢測模塊的檢測或者多個模塊的檢測，實(shí)現(xiàn)對鉆井液數(shù)據(jù)進(jìn)行及時、高效檢測的目的。

14、進(jìn)一步的，還包括鉆井液循環(huán)泵，鉆井液循環(huán)泵設(shè)置在第一二位三通電磁球閥和鉆井液進(jìn)口管之間，用于實(shí)現(xiàn)通過鉆井液進(jìn)口管泵起鉆井液；通過設(shè)置鉆井液循環(huán)泵的設(shè)置，可以讓本發(fā)明中的設(shè)置不受放置限制，在任意位置皆可通過鉆井液循環(huán)泵泵起鉆井液從而完成對鉆井液的參數(shù)檢測。

15、進(jìn)一步的，ph檢測組件包括但不限于ph檢測電極；電導(dǎo)率檢測組件包括但不限于電導(dǎo)率檢測電極；破乳電壓檢測組件包括但不限于破乳電壓檢測電極；需要說明的是，檢測電極只是獲取數(shù)據(jù)的一種設(shè)備，也可以采用其余檢測設(shè)備進(jìn)行替換。

16、進(jìn)一步的，鉆井液循環(huán)泵靠近鉆井液進(jìn)口管的一側(cè)設(shè)置有前置過濾器，鉆井液進(jìn)口管與前置過濾器的輸入端連接，前置過濾器的輸出端與第一二位三通電磁球閥的輸入端連接；通過前置過濾器的設(shè)置，可有效的分離鉆井液中摻雜的雜質(zhì)，使后續(xù)的檢測更加的準(zhǔn)確。

17、進(jìn)一步的，還包括檢測管路清洗模塊，檢測管路清洗模塊包括清洗液進(jìn)口管、清洗液出口管和控制清洗液進(jìn)入檢測管路的二位二通電磁球閥，二位二通電磁球閥與電控體統(tǒng)信號連接且通過無線信號實(shí)現(xiàn)電控系統(tǒng)對二位二通電磁球閥的通路控制；通過檢測管路清洗模塊完成對檢測后的檢測管路進(jìn)行清洗，有效去除檢測管路中殘留的鉆井液，保證后續(xù)檢測的準(zhǔn)確性。

18、進(jìn)一步的，檢測管路清洗模塊包括ph檢測模塊清洗組件，ph檢測模塊清洗組件包括第一二位二通電磁球閥和第二二位二通電磁球閥，第一二位二通電磁球閥的輸入端與清洗液進(jìn)口管連接，第一二位二通電磁球閥的輸出端通過ph檢測件后與第二二位二通電磁球閥的輸入端連接，第二二位二通電磁球閥的輸出端與清洗液出口管連接。

19、進(jìn)一步的，檢測管路清洗模塊包括電導(dǎo)率檢測模塊清洗組件，電導(dǎo)率檢測模塊清洗組件包括第三二位二通電磁球閥和第四二位二通電磁球閥，第三二位二通電磁球閥的輸入端與清洗液進(jìn)口管連接，第三二位二通電磁球閥的輸出端通過電導(dǎo)率檢測件后與第四二位二通電磁球閥的輸入端連接，第四二位二通電磁球閥的輸出端與清洗液出口管連接。

20、進(jìn)一步的，檢測管路清洗模塊包括破乳電壓檢測模塊清洗組件，破乳電壓檢測模塊清洗組件包括第五二位二通電磁球閥和第六二位二通電磁球閥，第五二位二通電磁球閥的輸入端與清洗液進(jìn)口管連接，第五二位二通電磁球閥的輸出端通過破乳電壓檢測件后與第六二位二通電磁球閥的輸入端連接，第六二位二通電磁球閥的輸出端與清洗液出口管連接。

21、上述的檢測管路清洗模塊通過二位二通電磁球閥和電控系統(tǒng)的協(xié)作，可以實(shí)現(xiàn)對檢測管路中的任一檢測模塊進(jìn)行單獨(dú)清洗，通過簡單的設(shè)置避免了資源浪費(fèi)的同時，提高檢測精度。

22、進(jìn)一步的，電控系統(tǒng)包括設(shè)置在柜體內(nèi)的電控機(jī)柜、本地服務(wù)器、pc監(jiān)視器、plc控制組件、伺服驅(qū)動、步進(jìn)驅(qū)動和檢測機(jī)構(gòu)儀，通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)本地服務(wù)器與plc控制組件和plc控制組件與伺服驅(qū)動間的數(shù)據(jù)交互，所述plc控制組件的i/o模塊通過無線信號實(shí)現(xiàn)對檢測機(jī)構(gòu)中組件的控制，其中，伺服驅(qū)動和步進(jìn)驅(qū)動用于啟動相關(guān)的電磁球閥，plc控制組件用于實(shí)現(xiàn)自動控制，通過輸入邏輯程序即可實(shí)現(xiàn)；檢測機(jī)構(gòu)儀的設(shè)置可以獲得更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

23、上述電控系統(tǒng)中，接收上位機(jī)信息指令，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時對后續(xù)裝置的自動控制，需要說明的是，上位機(jī)可以是操作人員通過pc監(jiān)視器設(shè)定的指令或者plc控制組件寫入的邏輯信號等，通過輸入信號，經(jīng)過邏輯判斷后輸出給相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；伺服驅(qū)動支持工業(yè)以太網(wǎng)通訊，接線更簡單，同時也支持plc控制組件的各類編碼器，更換伺服無需進(jìn)行軟件配置可直接替換，具有定位準(zhǔn)確、運(yùn)行平穩(wěn)、速度、方向可設(shè)等功能；步進(jìn)驅(qū)動器和步進(jìn)電機(jī)：設(shè)備傳動部位多采用步進(jìn)驅(qū)動器和步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行，通過脈沖指令，能有效的控制速度和時間，較之普通電機(jī)，步進(jìn)驅(qū)動器和步進(jìn)電機(jī)更具有體積小、速度、方向可調(diào)、穩(wěn)定、噪音小的特點(diǎn)。

24、一種鉆井液參數(shù)在線測試裝置的具體實(shí)施方法，包括以下步驟：

25、s1：電控系統(tǒng)檢測是否有檢測任務(wù)；

26、s2：沒有檢測任務(wù)時，電控系統(tǒng)控制二位三通電磁球閥導(dǎo)通循環(huán)管路，鉆井液進(jìn)入后通過循環(huán)管路由鉆井液出口管排出；

27、s3：有檢測任務(wù)時，電控系統(tǒng)控制二位三通電磁球閥導(dǎo)通檢測管路，鉆井液進(jìn)入檢測管路并可控制的通過ph檢測模塊、電導(dǎo)率檢測模塊或破乳電壓檢測模塊，檢測完成后鉆井液通過鉆井液出口管排出；

28、s4：檢測任務(wù)結(jié)束，電控系統(tǒng)控制二位二通電磁球閥導(dǎo)通，清洗液通過清洗液進(jìn)口管進(jìn)入檢測完畢的檢測模塊，對檢測模塊管道進(jìn)行清洗后通過清洗液出口管排出。

29、本發(fā)明的有益效果是：

30、1）本發(fā)明通過對檢測系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)對鉆井液的多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行自動化檢測的目的，同時，通過電控系統(tǒng)的信號控制，可以實(shí)現(xiàn)快速的對鉆井液所需參數(shù)進(jìn)行提取。

31、2）本發(fā)明通過對電控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)鉆井液參數(shù)檢測的自動化運(yùn)行，大量節(jié)省時間成本的同時也節(jié)省了人力成本。

32、3）本發(fā)明通過設(shè)置檢測管路清洗模塊，節(jié)約人力清洗檢測管路成本的同時，有效提高了對鉆井液參數(shù)檢測的精度。