本发明专利技术属于钻井液性能测量技术领域，公开了一种连续测量钻井液剪切应力的实验装置。包括壳体，壳体上形成有相对设置的用于泵入和泵出钻井液的入口和出口，固定在壳体内的定子内筒，同轴位于定子内筒的外周的转子外筒，与定子内筒相连的扭矩传感装置，以及与转子外筒相连且位于壳体外部的驱动电机。其中，定子内筒与转子外筒之间形成有环空测量段，转子外筒上形成有用于流入钻井液的开口，驱动电机驱动转子外筒相对于定子内筒转动以带动经开口进入环空测量段的钻井液旋转流动，旋转流动的钻井液带动定子内筒产生扭矩并通过扭矩传感装置获得钻井液的剪切应力值。本发明专利技术的连续测量钻井液剪切应力的实验装置能更准确地连续测量钻井液的剪切应力。钻井液的剪切应力。钻井液的剪切应力。
【技术实现步骤摘要】
一种连续测量钻井液剪切应力的实验装置
[0001]本专利技术涉及钻井液性能测量
，具体涉及一种连续测量钻井液剪切应力的实验装置。
技术介绍
[0002]在钻井工程领域，钻井液剪切应力是评价钻井液性能适应性的重要指标参数。现有的用于测量钻井液剪切应力的装置主要包括手动FANN35粘度计和连续自动测量钻井液剪切应力装置。
[0003]现有技术中的手动FANN35粘度计主要由外筒、内筒、弹簧、刻度盘、转子、悬锤组成，其测量过程是：当外筒以某一恒速旋转时，带动环隙里的钻井液旋转。由于钻井液的粘滞性，使与扭簧连接在一起的内筒转动一个角度。根据牛顿内摩擦定律，转动角度的大小与钻井液的所受到的剪切应力成正比，钻井液粘度的测量就变为内筒转角的测量，转角的大小可以从刻度盘上直接读出。
[0004]现有技术中的连续自动测量钻井液剪切应力装置主要由泵入系统、流量无级调节系统、流道、LCT罐、泥浆罐等组成，其测量过程是：通过泵入系统，经过流量无级调节系统，把钻井液运送到流道，其流道采用了变径异型管，在流道上布置若干压力采样点，利用水力学模型，通过测量到的压力点来反演得到钻井液的剪切应力。
[0005]而对于上述两种现有的测量钻井液剪切应力装置，FANN35粘度计无法做到连续和自动测量钻井液的剪切应力；连续自动测量钻井液剪切应力装置，虽可以做到连续测量和自动测量，但其测量原理是通过采集流道上的压力数据来反演得到钻井液剪切应力，并非直接测量，其准确性无法保证。
技术实现思路
[0006]为了更准确地连续测量钻井液的剪切应力，本专利技术提出了一种连续测量钻井液剪切应力的实验装置。
[0007]根据本专利技术的连续测量钻井液剪切应力的实验装置，包括：壳体，壳体上形成有相对设置的用于泵入钻井液的入口和泵出钻井液的出口，固定在壳体内的定子内筒，同轴位于定子内筒的外周的转子外筒，与定子内筒相连的扭矩传感装置，以及与转子外筒相连且位于壳体外部的驱动电机。其中，定子内筒与转子外筒之间形成有环空测量段，转子外筒上形成有用于流入钻井液的开口，驱动电机驱动转子外筒相对于定子内筒转动以带动经开口进入环空测量段的钻井液旋转流动，旋转流动的钻井液带动定子内筒产生扭矩并通过扭矩传感装置获得钻井液的剪切应力值。
[0008]进一步地，定子内筒的轴线垂直于入口与出口的连线。
[0009]进一步地，扭矩传感装置包括与定子内筒相连的扭力元件，位于壳体的外壁上的旋转变压器以及与旋转变压器相连的扭力传感器，其中，扭力元件固定在壳体的内壁上，旋转变压器用于将扭力元件产生的角度偏转信号传递至扭矩传感器，扭矩传感器用于将角度
偏转信号转换成剪切应力的电信号。
[0010]进一步地，转子外筒构造为在其径向上与入口和出口之间均形成有间距，在其轴向上形成有开口的区域完全覆盖入口和出口。
[0011]进一步地，开口的个数为多个，且均匀分布在转子外筒上。
[0012]进一步地，间距的范围为1.5至2.5cm，转子外筒与定子内筒之间的间隔的范围为1.5至2.5cm。
[0013]进一步地，壳体上形成有用于穿过驱动电机的驱动轴的安装轴孔，驱动轴与安装轴孔之间设置有密封件。
[0014]进一步地，连续测量钻井液剪切应力的实验装置还包括用于对密封件进行密封降温的冷却部件。
[0015]进一步地，冷却部件包括连接在驱动轴上的位于壳体与驱动电机之间的冷却壳体，冷却壳体上形成有用于连通外部冷却源的冷却液入口和冷却液出口。
[0016]进一步地，驱动电机的转速可调，以获取不同转速下的钻井液的剪切应力值。
[0017]在本专利技术的连续测量钻井液剪切应力的实验装置中，转子外筒相对于定子内筒的持续转动可持续带动环空测量段内的钻井液的持续转动，以带动定子内筒上持续产生扭矩，而与定子内筒相连的扭矩传感装置则可持续将该扭矩转换为待测的钻井液的剪切应力值，因此在该过程中，本专利技术实施例的连续测量钻井液剪切应力的实验装置可以做到连续的、自动的测量钻井液剪切应力，其测量结果可通过扭矩传感装置实现数字化连续记录，因此可以更为高效和准确地监测钻井施工现场钻井液的剪切应力的变化情况；同时，由于本专利技术实施例的连续测量钻井液剪切应力的实验装置利用了转子外筒相对于定子内筒的旋转式测量原理，可直接对钻井液的剪切应力进行测量，因此具有较高的测量准确性，性能也更可靠，实验成功率更高。
附图说明
[0018]图1为根据本专利技术实施例的连续测量钻井液剪切应力的实验装置的结构示意图。
具体实施方式
[0019]为了更好的了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术做进一步详细的描述。
[0020]图1示出了根据本专利技术实施例的连续测量钻井液剪切应力的实验装置100的结构。其包括：壳体1，壳体1上形成有相对设置的用于泵入钻井液S的入口11和泵出钻井液的出口12，固定在壳体1内的定子内筒2，同轴位于定子内筒2的外周的转子外筒3，与定子内筒2相连的扭矩传感装置4，以及与转子外筒3相连且位于壳体1外部的驱动电机5。其中，定子内筒2与转子外筒3之间形成有环空测量段31，转子外筒3上形成有用于流入钻井液S的开口32，驱动电机5驱动转子外筒3相对于定子内筒2转动以带动经开口32进入环空测量段31的钻井液S旋转流动，旋转流动的钻井液S带动定子内筒2产生扭矩并通过扭矩传感装置4获得钻井液的剪切应力值。
[0021]本专利技术实施例的连续测量钻井液剪切应力的实验装置100在工作时，待测的钻井液S从壳体1的入口11处持续地泵入，由于泵注的作用，钻井液S通过转子外筒3上的开口32
进入到环空测量段31，随着驱动电机5的驱动轴52的不停旋转，带动转子外筒3进行旋转，转子外筒3的旋转带动环空测量段31中的钻井液S持续发生旋转流动，由于钻井液具有粘性阻力，从而带动定子内筒2产生扭矩，而对应的扭矩则通过扭矩传感装置4来获得钻井液的剪切应力值。
[0022]在本专利技术实施例的连续测量钻井液剪切应力的实验装置100中，转子外筒3相对于定子内筒2的持续转动可持续带动环空测量段31内的钻井液的持续转动，以带动定子内筒2上持续产生扭矩，而与定子内筒2相连的扭矩传感装置4则可持续将该扭矩转换为待测的钻井液的剪切应力值，因此在该过程中，本专利技术实施例的连续测量钻井液剪切应力的实验装置100可以做到连续的、自动的测量钻井液剪切应力，其测量结果可通过扭矩传感装置4实现数字化连续记录，因此可以更为高效和准确地监测钻井施工现场钻井液的剪切应力的变化情况；同时，由于本专利技术实施例的连续测量钻井液剪切应力的实验装置100利用了转子外筒3相对于定子内筒2的旋转式测量原理，可直接对钻井液的剪切应力进行测量，因此具有较高的测量准确性，性能也更可靠，实验成功率更高。
[0023]在如图1所示的优选的实施例中，定子内筒2的轴线可垂直于入口11与出口12的连线。该设置可确保经入口11泵入的钻井液S能够顺利地通过开口32进入环空测量段31内，以使环空测量段31内的钻井液本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种连续测量钻井液剪切应力的实验装置，其特征在于，包括：壳体，所述壳体上形成有相对设置的用于泵入钻井液的入口和泵出钻井液的出口，固定在所述壳体内的定子内筒，同轴位于所述定子内筒的外周的转子外筒，与所述定子内筒相连的扭矩传感装置，以及与所述转子外筒相连且位于所述壳体外部的驱动电机，其中，所述定子内筒与所述转子外筒之间形成有环空测量段，所述转子外筒上形成有用于流入钻井液的开口，所述驱动电机驱动所述转子外筒相对于所述定子内筒转动以带动经所述开口进入所述环空测量段的钻井液旋转流动，旋转流动的钻井液带动所述定子内筒产生扭矩并通过所述扭矩传感装置获得钻井液的剪切应力值。2.根据权利要求1所述的连续测量钻井液剪切应力的实验装置，其特征在于，所述定子内筒的轴线垂直于所述入口与所述出口的连线。3.根据权利要求2所述的连续测量钻井液剪切应力的实验装置，其特征在于，所述扭矩传感装置包括与所述定子内筒相连的扭力元件，位于所述壳体的外壁上的旋转变压器以及与所述旋转变压器相连的扭力传感器，其中，所述扭力元件固定在所述壳体的内壁上，所述旋转变压器用于将所述扭力元件产生的角度偏转信号传递至所述扭矩传感器，所述扭矩传感器用于将所述角度偏转信号转换成剪切应力的电信号。4.根据权利要求1至3中任一项所述的连续测量钻井液剪切应力的实验装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：马跃，张道明，苗海龙，王伟，肖剑，耿铁，李自立，于梦蛟，
申请(专利权)人：宁波万由深海能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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