科里奥利质量流量计在钻井液密度在线测量中应用.pdf

学兔兔学兔兔 石油天然气学报 (江汉石油学院学报)2013年3月第35卷第3期 Journal of Oil and Gas Technology(J．JPI)Mar．2013 Vo1．35 No．3 科里奥利质量流量计在钻井液密度 在线测量中的应用 王忠杰，刘保双，马云谦 (中石化胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营25701 7) [摘要]通过优选科里奥利质量流量计，设计和选择相关辅助设备并组装成钻井液密度在线测量装置，对 该装置进行了一系列室内测试和现场评价。结果表明：所研制的测量装置具有良好的精密性、准确性、 稳定性和可靠性，可实现钻井液密度的实时在线测量，适合于钻井现场使用。 [关键词]科里奥利质量流量计；钻井液；密度；在线测量 [中图分类号]TE927 [文献标志码]A [文章编号]1000—9752(2013)03一Ol56一O3 钻井液密度在线测量仪器的选型应充分考虑到钻井液腐蚀、磨蚀、悬浮固体颗粒的沉积、结垢等各 种因素，必须保证实时测量数据的准确性和连续性，要求具有可靠性高、寿命长、精度高、适用于现场 恶劣环境等特点_】--3]。 科里奥利质量流量计具有结构简单、性能稳定、准确度高、测量密度范围宽，尤其在相对恶劣的环 境中受到影响较小，适合测量现场钻井液密度 ]。 科里奥利质量流量计具有以下优点：①真正实现了高精度的直接质量流量测量；②可以测量的流体 介质范围广，包括高粘度液体、含有固体物的浆液、高压高密度气体；③测量管振幅小，可视作非活动 件，测量管路内无阻碍件，便于清洗；④多参数测量 (质量流量、密度、温度)。诸多优点使其成为最 有前途的直接式质量流量计。 1 科里奥利质量流量计工作原理 科里奥利质量流量计的工作原理都是基于振动体 (元件)的振动频率与其密度间的关系。当振动管 的几何尺寸、形状和材质一定时，振动频率仅由振动系统的质量决定 (见式 (1))，而流经振动管内的 一 定容积的流体质量则是由其密度大小决定 (见式 (2))，即密度变化将改变振动管的固有振动频率； 具体来说，振动系统的振动频率和管内流体密度的平方根成正比，通过测量振动频率可得流体密度。 厅『 ， ，’一是 ／ (1) fI| m — ALD (2) 式中：_厂为振动管内有、无流体流过时的振动频率；是为由振动模式决定的常数；E为振动体弹性模量；J为 振动体倔强系数；m为振动系统(包括振动体与流体介质)的质量；p为流体密度；A为振动管横截面积； L为振动管长度。 2 科里奥利质量流量计选型 科里奥利质量流量计形式多样，按测量管形状可分为弯曲形与直形，按测量管段数可分为单管型与 双管型，按双管型测量管的连接方式可分为并联型及串联型，按测量管流动方向和工艺管道流动方向布 置方式可分为平行方式及垂直方式。兼顾流体介质 (钻井液特性)和钻井现场环境2个方面，在线测量 系统选择双管串联型科里奥利质量流量计。 [收稿日期]2013—01—22 [基金项目]中国石油化工集团公司研究项目 (JPIO009)； 863 计划项目 (201 3AA064702)。 [作者简介]王忠杰 (1972一)，男，1992年石油大学毕业，工程师，现主要从事钻井液方面的研究工作。 学兔兔学兔兔 第35卷第3期 王忠杰等：科里奥利质量流量计在钻井液密度在线测量中的应用