本实用新型涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种钻井岩屑在线实时称重装置。
背景技术：
随着页岩气勘探开发的持续推进，川渝地区大位移井、水平井，特别是三维丛式水平井大幅增加，其中页岩气部署的水平井中90%为三维水平井，而且水平段越来越长。水平井钻井中，大斜度段和水平井段的下井壁位置极易形成岩屑床堆积，造成摩阻、扭矩大幅增加，还可能导致卡钻、憋泵等复杂情况，严重影响钻具使用寿命和钻进安全，造成工程延迟成本增加。同时井眼清洁不足还可能导致测井工具下入难，下套管固井难，固井质量差等问题。而岩屑计量是评判钻井过程中井内岩屑返出情况的关键技术之一，通过岩屑计量可以表征井内岩屑的剩余量，利于工程技术人员及时制定措施，减少井下事故。因而亟需研究能够在输送过程中实现岩屑在线计量的新技术，以便于实时判断井底岩屑情况，从而保障长水平段钻井的安全性和提高钻进效率。
公开号为cn210719361u的现有技术公开了一种新型的岩屑称重装置，其包括固定支架和圆弧形料斗，所述固定支架由竖直支架和两个l形支架一体形成，在固定支架低端的l形支架上设置有料斗，所述料斗与固定支架连接处设置有称重传感器，在料斗底部的固定支架两侧安装有接近开关，所述称重传感器连接有显示器，所述料斗底部安装有震动电机，所述固定支架上设置有液压摇臂，用于连接固定支架和料斗。虽然该技术能够实时检测岩屑数据，但需要定制设备，岩屑装到设定料位后，就要自动翻转倒出岩屑，此段时间不能进入岩屑，否则无法计量，其存在计量不连续的技术问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种钻井岩屑在线实时称重装置，本实用新型通过增加几个传感器就能够实现钻井返出岩屑连续且精确的称重，相较于现有技术来说，结构更为简单，对现有设备的改动也较小，现场适应性强，能简单、经济的对现场进行改装。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种钻井岩屑在线实时称重装置，其特征在于：包括处理器、螺旋输送机、重量传感器、振动传感器、圈数检测器、左支撑柱、右支撑柱和底座，所述螺旋输送机包括螺旋轴、进料口和出料口，进料口和出料口分别设置在螺旋轴两端的上方和下方；螺旋输送机通过左支撑柱和右支撑柱固定在底座上；所述重量传感器分别固定在左支撑柱的下方和右支撑柱的下方，用于检测螺旋输送机的重量；所述振动传感器固定在左支撑柱上，用于检测螺旋输送机的振动加速度；所述圈数检测器设置在螺旋输送机上，用于检测螺旋轴的转动圈数；重量传感器、振动传感器和圈数检测器均与处理器连接，处理器根据重量传感器、振动传感器和圈数检测器检测的数据对输送过程中的岩屑进行称重。
所述圈数检测器为螺旋探测器或转速器，为螺旋探测器时，螺旋探测器设置在螺旋轴的上方；为转速器时，转速器设置在螺旋输送机的转动轴上。
所述振动传感器镶嵌在左支撑柱上。
所述右支撑柱为伸缩式结构，所述左支撑柱和右支撑柱的上端均固定有用于安装螺旋输送机的连接轴，螺旋输送机可在右支撑柱伸缩时升降。
所述右支撑柱包括底柱、液压气缸、活动柱和导向柱，底柱固定在底座上，液压气缸和导向柱均固定在底柱的上端，活动柱的下端通过液压气缸和导向柱固定在底柱上，上端与螺旋输送机连接。
采用本实用新型的优点在于：
1、本实用新型包括处理器、螺旋输送机、重量传感器、振动传感器、圈数检测器、左支撑柱、右支撑柱和底座，相较于井场现有的岩屑输送设备来说，仅仅通过在合适的位置增加重量传感器、振动传感器和圈数检测器就能够实现钻井返出岩屑连续且精确的称重，结构更为简单，对现有设备的改动也较小，现场适应性强，能简单、经济的对现场进行改装。
2、本实用新型将右支撑柱设置为伸缩式结构，其能够根据需要控制螺旋输送机升降，使螺旋输送机具有水平输送和倾斜输送的功能，有效地扩大了螺旋输送机的适用范围。
3、本实用新型采用特定结构的右支撑柱，具有结构简单但伸缩效果好的优点。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例2的结构示意图；
图中标记为：1、螺旋输送机，2、螺旋轴，3、进料口，4、出料口，5、重量传感器，6、振动传感器，7、螺旋探测器，8、转速器，9、左支撑柱，10、右支撑柱，11、底座，12、连接轴，13、底柱，14、液压气缸，15、活动柱，16、导向柱。
具体实施方式
实施例1
本实施例公开了一种钻井岩屑在线实时称重装置，如图1所示，包括处理器、螺旋输送机1、重量传感器5、振动传感器6、圈数检测器、左支撑柱9、右支撑柱10和底座11。其中，所述螺旋输送机1包括螺旋轴2、进料口3和出料口4，进料口3和出料口4分别设置在螺旋轴2两端的上方和下方；螺旋输送机1通过左支撑柱9和右支撑柱10固定在底座11上；所述重量传感器5分别固定在左支撑柱9的下方和右支撑柱10的下方，用于检测螺旋输送机1的重量；所述振动传感器6固定在左支撑柱9上，用于检测螺旋输送机1的振动加速度；所述圈数检测器设置在螺旋输送机1上，用于检测螺旋轴2的转动圈数；所述处理器（图中未示出）为井场控制中心的处理设备，重量传感器5、振动传感器6和圈数检测器均与处理器连接，处理器根据重量传感器5检测的数据、振动传感器6检测的数据和圈数检测器检测的数据对输送过程中的岩屑进行称重。
所述圈数检测器为螺旋探测器7或转速器8，为螺旋探测器7时，螺旋探测器7可通过螺旋输送机1的壳体设置在螺旋轴2的上方，以激光等非接触信号采集转动圈数。为转速器8时，转速器8设置在螺旋输送机1的转动轴上。
为了提高振动加速度的检测精度，优选在左支撑柱9上开设有凹孔，从而通过凹孔将振动传感器6镶嵌固定在左支撑柱9上。
本实施例在线实时称重的原理为：
s1、称重开始时，先通过螺旋探测器7或转速器8采集螺旋轴2的转动圈数，在采集过程中，每当螺旋轴2的转动圈数值等于螺旋轴2的螺距数量值时计为一个转动周期，然后将转动圈数值归零并重新累计，进行后一转动周期的划分，依此得到多个连续的转动周期。其中，螺旋轴2的螺距数量是指螺旋轴2上螺牙之间间距的数量，其具体数据可根据实际使用的螺旋轴2得出。以螺旋轴2的螺距数量值为依据进行转动周期的划分，能够在后一转动周期开始时，使前一转动周期内的岩屑刚好全部从出料口4输出。
s2、通过重量传感器5获取螺旋输送机1在每个转动周期开始时刻的初始重量和结束时刻的实时重量，对初始重量和实时重量进行校准，并根据校准后的初始重量和实时重量计算出每个转动周期结束时刻的岩屑重量，实现岩屑重量的实时称重；其中，相邻两转动周期之间，前一转动周期结束时刻螺旋输送机1的实时重量为后一转动周期开始时刻的初始重量。
进一步的，可采用下述公式校准：
g=g0*g/（g±g1）
式中，g表示校准后的重量，g0表示校准前的重量，g表示重力加速度，g1表示纵向方向的振动加速度，±表示加速度方向向下或向上。
实施例2
在实施例1的基础上，为了扩大装置的适用范围，本实施例将右支撑柱10设置为伸缩式结构，并在左支撑柱9和右支撑柱10的上端均固定设置用于安装螺旋输送机1的连接轴12，从而使得螺旋输送机1可在右支撑柱10伸缩时升降。
具体的，如图2所示，所述右支撑柱10包括底柱13、液压气缸14、活动柱15和导向柱16，底柱13固定在底座11上，液压气缸14和导向柱16均固定在底柱13的上端，活动柱15的下端通过液压气缸14和导向柱16固定在底柱13上，连接轴12设置在活动柱15的上端，螺旋输送机1通过连接轴12设置在左支撑柱9和右支撑柱10上。其中，螺旋输送机1在液压气缸14伸缩时，其与左支撑柱9和右支撑柱10之间能够产生一定的相对位移，以便于螺旋实现输送机的升降，从而使螺旋输送机1具有水平输送和倾斜输送的功能。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。
技术特征：
1.一种钻井岩屑在线实时称重装置，其特征在于：包括处理器、螺旋输送机（1）、重量传感器（5）、振动传感器（6）、圈数检测器、左支撑柱（9）、右支撑柱（10）和底座（11），所述螺旋输送机（1）包括螺旋轴（2）、进料口（3）和出料口（4），进料口（3）和出料口（4）分别设置在螺旋轴（2）两端的上方和下方；螺旋输送机（1）通过左支撑柱（9）和右支撑柱（10）固定在底座（11）上；所述重量传感器（5）分别固定在左支撑柱（9）的下方和右支撑柱（10）的下方，用于检测螺旋输送机（1）的重量；所述振动传感器（6）固定在左支撑柱（9）上，用于检测螺旋输送机（1）的振动加速度；所述圈数检测器设置在螺旋输送机（1）上，用于检测螺旋轴（2）的转动圈数；重量传感器（5）、振动传感器（6）和圈数检测器均与处理器连接，处理器根据重量传感器（5）、振动传感器（6）和圈数检测器检测的数据对输送过程中的岩屑进行称重。
2.根据权利要求1所述的一种钻井岩屑在线实时称重装置，其特征在于：所述圈数检测器为螺旋探测器（7）或转速器（8），为螺旋探测器（7）时，螺旋探测器（7）设置在螺旋轴（2）的上方；为转速器（8）时，转速器（8）设置在螺旋输送机（1）的转动轴上。
3.根据权利要求1所述的一种钻井岩屑在线实时称重装置，其特征在于：所述振动传感器（6）镶嵌在左支撑柱（9）上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种钻井岩屑在线实时称重装置，其特征在于：所述右支撑柱（10）为伸缩式结构，所述左支撑柱（9）和右支撑柱（10）的上端均固定有用于安装螺旋输送机（1）的连接轴（12），螺旋输送机（1）可在右支撑柱（10）伸缩时升降。
5.根据权利要求4所述的一种钻井岩屑在线实时称重装置，其特征在于：所述右支撑柱（10）包括底柱（13）、液压气缸（14）、活动柱（15）和导向柱（16），底柱（13）固定在底座（11）上，液压气缸（14）和导向柱（16）均固定在底柱（13）的上端，活动柱（15）的下端通过液压气缸（14）和导向柱（16）固定在底柱（13）上，上端与螺旋输送机（1）连接。
技术总结
本实用新型公开了一种钻井岩屑在线实时称重装置，包括处理器、螺旋输送机、重量传感器、振动传感器、圈数检测器、左支撑柱、右支撑柱和底座，螺旋输送机通过左支撑柱和右支撑柱固定在底座上；重量传感器分别固定在左支撑柱的下方和右支撑柱的下方，振动传感器固定在左支撑柱上，圈数检测器设置在螺旋输送机上，重量传感器、振动传感器和圈数检测器均与处理器连接，处理器根据重量传感器、振动传感器和圈数检测器检测的数据对输送过程中的岩屑进行称重。本实用新型通过增加几个传感器就能够实现钻井返出岩屑连续且精确的称重，相较于现有技术来说，结构更为简单，对现有设备的改动也较小，现场适应性强，能简单、经济的对现场进行改装。
技术研发人员：李雷;张继川;白璟;谢意;李枝林;万夫磊;明显森;黄崇君;姚建林;范黎明;贾利春;刘殿琛;彭陶均;张林
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司;中国石油集团川庆钻探工程有限公司
技术研发日：2020.11.05
技术公布日：2021.06.11
声明：
“钻井岩屑在线实时称重装置的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中国石油天然气集团有限公司;中国石油集团川庆钻探工程有限公司
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2024年07月25日 ~ 27日 
