一种岩屑流量测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种岩屑流量测量装置及测量方法，包括连接在一起的称重倒砂组件外骨架和控制箱，在称重倒砂组件外骨架的两侧底部各安装一个称重传感器，并且都在称重传感器上安装轴承支架安装板，在轴承支架安装板上安装轴承支架，轴承通过过盈配合的方式安装在轴承支架上的轴承安装孔中，在轴承支架的内侧安装挡块，外侧安装气缸安装架，在气缸安装架内安装旋转气缸。本发明专利技术所公开的岩屑流量测量装置，采用无线通信和电池供电方式，极大简化了测量装置的外部连接，只需外接一根动力气管线即可工作，方便现场安装；采用气动驱动倒砂和复位，相比电机驱动，大幅降低了测量装置的重量，方便现场搬运和安装。采用旋转气缸直接驱动接砂盘倒砂和复位，驱动方式简单可靠。

A flow measurement device and method of cuttings

【技术实现步骤摘要】
一种岩屑流量测量装置及测量方法
本专利技术属于石油钻井领域，特别涉及该领域中的一种岩屑流量测量装置及测量方法。
技术介绍
在钻井施工作业过程中，特别是大斜度井、水平井钻井施工作业过程中，井眼的清洁情况是影响钻井施工安全和钻井时效的重要因素。在大斜度井段和水平井段中，岩屑的沉降方向是沿重力方向，而环空流速沿重力方向的分量很小，甚至为零，钻井液携带岩屑能力降低，导致岩屑易在下井壁沉积形成岩屑床。岩屑床会对钻井施工作业带来严重影响，容易造成卡钻等钻井事故，极大的制约了钻井施工作业的安全和效率。准确测量上返的岩屑总量，是清除滞留岩屑、防止产生岩屑床的必要条件。同时，实时测量岩屑流量还可预测和防止井壁失稳、井壁坍塌等钻井事故。现有的分析装置中，岩屑收集完毕后需要靠捞砂槽自身的重力进行翻转，从而将岩屑倒出，受重心位置和摩擦阻力的影响，具有不可控性。捞砂槽靠重力翻转，翻转速度较慢，岩屑可能长时间粘结在捞砂槽上，影响后续的采集和测量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种岩屑流量测量装置及测量方法。本专利技术采用如下技术方案：一种岩屑流量测量装置，其改进之处在于：包括连接在一起的称重倒砂组件外骨架和控制箱，在称重倒砂组件外骨架的两侧底部各安装一个称重传感器，并且都在称重传感器上安装轴承支架安装板，在轴承支架安装板上安装轴承支架，轴承通过过盈配合的方式安装在轴承支架上的轴承安装孔中，在轴承支架的内侧安装挡块，外侧安装气缸安装架，在气缸安装架内安装旋转气缸，在V型槽的两侧面各安装一个碰撞块及一个支撑转轴，两个支撑转轴分别插入与其相邻的轴承内并与相应旋转气缸的输出轴通过连轴器相连接，在称重倒砂组件外骨架的顶部和底部分别开设与V型槽位置相对应的方形孔，侧面安装喷水头；在控制箱内安装电池箱和电路箱，电池箱为装置内的各部件供电，电路箱内装有采集控制电路和三个电磁阀，采集控制电路内置单片机和电源，其中单片机与外部监测软件通信，与三个电磁阀电连接并控制其通断，与两个称重传感器电连接并接收其信号，电源为单片机及传感器供电，三个电磁阀分别控制V型槽正转、反转和喷水头开关。进一步的，称重倒砂组件外骨架和控制箱安装在一个底座上，在底座上留出与V型槽位置相对应的开口，在底座的两侧顶部分别安装把手，两侧底部分别安装空气弹簧减震器。进一步的，所述的轴承支架包括相对安装在一起的上支架和下支架，上支架和下支架之间通过两个螺栓连接固定，上支架和下支架之间的空隙即为轴承安装孔，下支架通过螺栓安装在轴承支架安装板上。进一步的，单片机与外部监测软件通过RS485或者无线方式通信，采用无线方式通信时，接线经电路箱侧面的葛兰头引出，与通过底部磁铁吸盘吸附在电路箱外壳上的无线通信天线电连接。进一步的，在电路箱上安装控制V型槽手动或自动倒砂的转换开关，安装控制V型槽倒砂和复位的手动控制开关，在控制箱上安装可切断装置总电源的急停开关。进一步的，在轴承支架的内侧安装监测V型槽的位置传感器，在采集控制电路上安装气源压力传感器，单片机与上述位置传感器和气源压力传感器电连接。进一步的，采集控制电路的电源采用3.7V锂电池或者RS485总线的+5V电源。一种岩屑流量测量方法，使用上述的装置，其改进之处在于，包括如下步骤：(1)将装置放到振动筛出砂口下方，确保岩屑能够落到V型槽中，记录此时称重传感器测量的重量值a；(2)装置持续接收振动筛落下的岩屑并测量其重量，当岩屑重量达到预设值或者经过一定的测量时间后，采集控制电路记录当前重量值b，然后打开旋转气缸正转电磁阀驱动气缸带动V型槽翻转将岩屑倒出，本次测量的岩屑重量即为b-a；(3)V型槽翻转结束时，挡块与碰撞块碰撞震落岩屑，同时采集控制电路打开相应的喷水控制电磁阀，冲洗V型槽上残留的岩屑；(4)冲洗完毕后，关闭喷水控制电磁阀，打开旋转气缸反转电磁阀驱动气缸反向旋转带动V型槽复位至接砂状态，进入下一个测量周期。本专利技术的有益效果是：本专利技术所公开的岩屑流量测量装置，采用无线通信和电池供电方式，极大简化了测量装置的外部连接，只需外接一根动力气管线即可工作，方便现场安装；采用气动驱动倒砂和复位，相比电机驱动，大幅降低了测量装置的重量，方便现场搬运和安装。采用旋转气缸直接驱动接砂盘倒砂和复位，驱动方式简单可靠。附图说明图1是本专利技术实施例1所公开岩屑流量测量装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例1所公开岩屑流量测量装置中称重倒砂组件外骨架及其内各部件的结构示意图；图3是本专利技术实施例1所公开岩屑流量测量装置中称重倒砂组件外骨架内各部件的爆炸示意图；图4是本专利技术实施例1所公开岩屑流量测量装置中V型槽的结构示意图；图5是本专利技术实施例1所公开岩屑流量测量装置中控制箱的俯视示意图；图6是本专利技术实施例1所公开岩屑流量测量装置中采集控制电路的连接框图；图7是本专利技术实施例1所公开岩屑流量测量装置中底座的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的原理是将岩屑流量测量装置安装于振动筛出砂口下方，测量装置设置有接砂盘，接砂盘下安装有称重传感器。接砂盘接收振动筛落下的岩屑并测量其重量，当接砂盘内的岩屑达到预定重量，或者经过预设的测量周期后，通过旋转气缸驱动接砂盘旋转将岩屑倒出，然后将接砂盘复位进行下一次测量。测量装置将采集的数据实时发送至监测软件，监测软件通过计算单位时间内岩屑增量获得岩屑流量及岩屑总量。实施例1，如图1-5所示，本实施例公开了一种岩屑流量测量装置，包括连接在一起的称重倒砂组件外骨架和控制箱，在称重倒砂组件外骨架的两侧底部各安装一个称重传感器12，并且都在称重传感器上安装轴承支架安装板11，在轴承支架安装板上安装轴承支架，轴承5通过过盈配合的方式安装在轴承支架上的轴承安装孔中，在轴承支架的内侧安装挡块13，外侧安装气缸安装架9，在气缸安装架内安装旋转气缸8，在V型槽1的两侧面各2安装一个碰撞块3及一个支撑转轴4，两个支撑转轴分别插入与其相邻的轴承内并与相应旋转气缸的输出轴通过连轴器10相连接，在称重倒砂组件外骨架的顶部和底部分别开设与V型槽位置相对应的方形孔，侧面安装三个喷水头14，当V型槽翻转倒砂时，喷水头正对V型槽，可以冲洗粘结在V型槽上的岩屑。喷水头采用虹吸原理，不需要对水进行加压；在控制箱内安装电池箱15和电路箱16，整个测量装置采用低功耗设计，使用电池箱为装置内的各部件供电，电路箱内装有采集控制电路和三个电磁阀，采集控制电路内置单片机和电源，其中单片机与外部监测软件通信，与三个电磁阀电连接并控制其通断，与两个称重传感器电连接并接收其信号，电源为单片机及传感器供电，三个电磁阀分别控制V型槽正转、反转和喷水头开关。采集控制电路按预设的时间间隔和重量门限控制相应电磁阀通断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩屑流量测量装置，其特征在于：包括连接在一起的称重倒砂组件外骨架和控制箱，在称重倒砂组件外骨架的两侧底部各安装一个称重传感器，并且都在称重传感器上安装轴承支架安装板，在轴承支架安装板上安装轴承支架，轴承通过过盈配合的方式安装在轴承支架上的轴承安装孔中，在轴承支架的内侧安装挡块，外侧安装气缸安装架，在气缸安装架内安装旋转气缸，在V型槽的两侧面各安装一个碰撞块及一个支撑转轴，两个支撑转轴分别插入与其相邻的轴承内并与相应旋转气缸的输出轴通过连轴器相连接，在称重倒砂组件外骨架的顶部和底部分别开设与V型槽位置相对应的方形孔，侧面安装喷水头；在控制箱内安装电池箱和电路箱，电池箱为装置内的各部件供电，电路箱内装有采集控制电路和三个电磁阀，采集控制电路内置单片机和电源，其中单片机与外部监测软件通信，与三个电磁阀电连接并控制其通断，与两个称重传感器电连接并接收其信号，电源为单片机及传感器供电，三个电磁阀分别控制V型槽正转、反转和喷水头开关。/n

【技术特征摘要】
1.一种岩屑流量测量装置，其特征在于：包括连接在一起的称重倒砂组件外骨架和控制箱，在称重倒砂组件外骨架的两侧底部各安装一个称重传感器，并且都在称重传感器上安装轴承支架安装板，在轴承支架安装板上安装轴承支架，轴承通过过盈配合的方式安装在轴承支架上的轴承安装孔中，在轴承支架的内侧安装挡块，外侧安装气缸安装架，在气缸安装架内安装旋转气缸，在V型槽的两侧面各安装一个碰撞块及一个支撑转轴，两个支撑转轴分别插入与其相邻的轴承内并与相应旋转气缸的输出轴通过连轴器相连接，在称重倒砂组件外骨架的顶部和底部分别开设与V型槽位置相对应的方形孔，侧面安装喷水头；在控制箱内安装电池箱和电路箱，电池箱为装置内的各部件供电，电路箱内装有采集控制电路和三个电磁阀，采集控制电路内置单片机和电源，其中单片机与外部监测软件通信，与三个电磁阀电连接并控制其通断，与两个称重传感器电连接并接收其信号，电源为单片机及传感器供电，三个电磁阀分别控制V型槽正转、反转和喷水头开关。


2.根据权利要求1所述岩屑流量测量装置，其特征在于：称重倒砂组件外骨架和控制箱安装在一个底座上，在底座上留出与V型槽位置相对应的开口，在底座的两侧顶部分别安装把手，两侧底部分别安装空气弹簧减震器。


3.根据权利要求1所述岩屑流量测量装置，其特征在于：所述的轴承支架包括相对安装在一起的上支架和下支架，上支架和下支架之间通过两个螺栓连接固定，上支架和下支架之间的空隙即为轴承安装孔，下支架通过螺栓安装在轴承支架安装板上。


4.根据权利要求1所述岩屑流量测量装置，其特征在于：单片机...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖敬涛，张增旺，宋建军，沈铁，
申请(专利权)人：中国电波传播研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37