固井水泥车载密度计原理探究

《固井水泥车载密度计原理探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、固井水泥车载密度计原理探究　　【摘要】对水泥浆进行精确的密度控制是油田工程中进行固井施工的关键环节，也是在油井水泥泵注过程中决定水泥泵注工作质量的基本因素。在实际施工中，水泥浆密度对油气井的施工质量与固井的安全施工有直接影响。固井水泥车是展开固井施工的必要设备，其中的高能混浆系统是保证固井水泥按照标准规范与实际需要进行准确配混的重要设施。在现阶段固井水泥车高能混浆系统中，根据科里奥利理论设计的震荡管式密度计已成为固井施工中最有力的水泥浆密度控制工具，对于整个固井施工过程而言具有无可取代的作用。【关键词】固井水泥；车载密度计；科里奥利理论；U型管传感

2、器6在油田开采过程中，固井施工是钻井作业中重要的工作内容，是保证油气顺利、安全开采的重要措施。在进行油田钻井固井施工中，水泥浆的密度是极为重要的工程参数，对施工质量有决定性影响。因此，在固井施工中，需要利用固井水泥车载密度计对水泥浆密度展开持续而精确的监测，为固井施工的安全、顺利、高效开展提供保障，提高施工技术应用水平，同时也是油田开采中现代化管理实现的必然要求。本文以某石油公司采用的MicroMotion非放射性低压科氏力密度计为例，对固井水泥车载密度计的结构组成进行介绍，对其工作原理进行探究，同时对于固井水泥车载密度计在使用中存在的误差进行分析

3、。1固井水泥车载密度计概述在传统的固井作业中，人工测量方法和放射性密度计是最为常用的固井水泥车载密度计。虽然人工测量方法测得的水泥浆密度数据最为稳定，但是却不能实现实时性、动态性测量，不能持续的对水泥浆密度进行监测，且在测量过程中存在较大的主观性。放射性密度计存在无法满足测量精度要求、水泥浆体系对测量结果影响较大、测量的参数过于单一等缺点，往往不能实现实际施工中对于水泥浆密度的准确测控需要。另外，这一密度计中存在放射源，导致这一密度计在使用过程中在存在较多缺陷。基于这一情况，研究人员以科里奥利理论为依据，在此基础上研制出震荡管式流体密度计，有效避免

4、了其他水泥浆密度监测方法在施工实际中存在的各种缺陷，在现阶段固井施工中具有可靠性强，稳定性高等特点，是目前应用较为广泛的水泥密度监测方法。2固井水泥车载密度计结构组成及功能实现某石油公司在石油开采过程中使用的固井水泥车载密度计是MicroMotion非放射性低压科氏力密度计，这一密度计主要包括对密度进行测定与处理的U型管传感器与变送器两部分结构组成，具体结构如图1所示。6图1某公司固井水泥车载密度计的U型管传感器与变送器部分实物图2.1密度传感器在这一密度计中，密度传感器是在混浆系统中的二次循环线路上进行安装的，主要包括核心处理器、电阻温度检测器（

5、RTD）、检测用磁铁、驱动用磁铁及线圈、U型管与分流器等结构。密度传感器的主要功能是对U型管的振动频率信号进行捕获与检测。在密度传感器中，核心处理器是整个传感器的中心，是极为精密的电子设备，驱动线圈、U型管、RTD及检测线圈都要和核心处理器进行连接。核心处理器主要是对传感器进行控制，同时对初级信号进行测量与展开相应处理。2.2密度变送器密度变送器的主要功能是对于传感器产生的振动频率信号进行转换与运算，形成密度显示，以信号形式进行输出。密度变送器不仅可以实时的反映测量时水泥浆密度值，还能够将传感器中传递而来的密度信号转换成计算机标准信号，使计算机可以

6、准确识别这些信号，之后再向混浆计算机中进行输送。2.3水泥车载密度计在这一水泥车载密度计中，6使用的传感器是双U型。为了使双U型管的刚性降低，在设计中将之设计成弯曲状，相较于直测量管而言，这一形式的测量管可以设置为更厚的管壁，具有更强的抗腐蚀性与耐磨损性。另外，双U型管可以使管道对外环境中产生的振动干扰敏感度降低，对于相位差之间的测量来说极为便利。3固井水泥车载密度计工作原理3.1U型管密度计工作的基础理论在U型管中，流体具有固定的体积，不会因为在管道流动或管位置的变化而发生改变，因此介质在进行质量改变时，只能通过对介质密度加以改变的途径加以实现。

7、基于流体密度和质量之间的关系，在U型管中，可以利用管内介质具有的质量大小显示介质密度大小。在科里奥利理论基础上研制的U型管密度计在进行测量时，就是以U型管本身具有的材质刚性、介质质量与振动频率间的关系为基础的。在测量时，U型管本身具有的材质刚性是固定不变的，因此，U型管产生的振动频率变化唯一的来源就是管内充斥的介质密度或质量发生的变化。在进行测量时，在驱动线圈的作用下，U型管会按照相应的频率发生振动，如果管内介质密度变大，振动频率就会减小；如果管内介质密度变小，振动频率就会升高。管内介质的密度和U型管的振动频率呈正相关。在使用前，先用水及空气对U型

8、管展开密度标定工作，密度与其振荡周期之间呈现出规则的函数关系。3.2双u型管传感器的工作原理6在双U型管形式的传感器中，U