专利名称：工作液悬浮稳定性测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测试装置，具体涉及一种用于测试工作液悬浮稳定性的测试装置。
背景技术：
当液体中含有固体颗粒时，固体颗粒极有可能因物理或化学原因而发生聚结、团聚、凝结，当固体颗粒聚集在一起的体积达到一定程度，或者固相颗粒本身尺寸较大时，就会超过液体的悬浮能力而沉淀析出，这就需要对液体的悬浮能力有一定程度的了解。例如，油气勘探开发在高压地层中钻进及后续施工中，通常使用专门的加重材料来增加钻井液、完井液等工作液的比重以平衡地层压力。但在实际应用当中，确定工作液对加重材料的悬浮效果好坏是高密度工作液使用过程中的一大难题，在石油钻采等领域因加重材料沉降引起的憋钻、卡钻、遇阻等复杂情况不但造成了施工安全隐患，还造成巨大的经济损失。目前评价高密度工作液沉降稳定性的方法主要有三种:插棒法、直接观察法和上下密度差法。插棒法是将一根标定的金属棒插入被测液中，根据插入深度确定沉降稳定性的好坏；直接观察法是将一定体积的工作液倒入一透明容器内，静止一段时间后，观察工作液是否会显著的分层，进而判断工作液的悬浮能力；而上下密度差法是将已经称量过密度的一定体积的工作液倒入容器中，在静止一段时间后倒出上部泥浆，称量上部和下部的密度，最后将两者进行相减。这几种方法均存在局限性。插棒法不适用于测试松软沉淀的工作液；直接观察法受限于液体和固相的颜色、容器的透明度等，在液体颜色较深、液固两项颜色差别不明显及沉降问题不严重时都无法准确判断出加重材料是否发生了沉降，更加难以判断出沉降的程度，而且实验结果受人为因素影响较大。而上下密度差法需要虽不受颜色等的影响，但对于既有沉降又有析出现象发生的工作液就不适用，且需要一定量才能测量，取样方法对测量结果影响大，无法测量轻微沉降现象，准确度低。因此，可以得知已有工作液悬浮稳定性测试方法及装置受测试液密度变化率、颜色等限制，且人为操作和体系变化对测试结果精确性影响极大。针对上述问题，国内外对有关钻井工作液沉降稳定性测试的相关仪器较少，仅中国专利:CN86206427U “非透明粘稠浆体沉降稳定性的测试装置”提供了一种利用电磁感应记录金属圆球在浆体中沉降速度的沉降稳定性测试装置，因是利用金属圆球作为测试介质，无法真实反映出浆体中原有固相颗粒的沉降稳定性能而至使实用性大为减弱。且国内鲜有相关文献报道，仅“一种评价加重泥浆沉降稳定性的测试装置研究”(工程地球物理学报2010.4)提到了一种根据加重剂在泥浆中沉降时会使泥浆的液柱压力发生改变来评价泥浆沉降稳定性的装置，液柱压力变化将直接反映电流输出值的变化，根据电流值的变化判断出液体中固体颗粒的悬浮或下沉情况。该装置只能定性的确定泥浆对该加重剂悬浮效果的好坏，并且针对不同的体系需要做大量的平行试验才能用于现场评价工作，实验结果重复性差。
实用新型内容为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种专门用于测量工作液体悬浮稳定性的装置，该装置可以测试包含固相的悬浮液中因固相颗粒尺寸过大，或者固相颗粒在发生离析、聚结而出现固相材料沉降的情况，为工作液悬浮稳定性和加入固相的粒径级配提供测试手段。因该装置不借助金属球等测定工作液的沉降稳定性能，能够真实的反映出工作液中固相颗粒的沉降情况，可为实验和施工提供更加可靠的数据基础；且可对不同粘度、颜色的工作液体进行测量，结构简单实用、测量准确、适用范围广、安装使用方便。根据本实用新型，提供了一种工作液悬浮稳定性测试装置，包括:容纳有工作液的沉降筒；安装在沉降筒顶端的密封盖；水平吊放于所述沉降筒内且浸没于工作液中的收集盘；设于所述沉降筒内但处于工作液之外的拉力传感器，其中，所述拉力传感器与收集盘和密封盖均相连接。在上述装置中，所述收集盘具有一定重量，在高密度工作液中不会被悬浮起来，收集盘直径略小于工作液容器内径。在上述装置中，所述密封盖安装在沉降筒顶端，与所述沉降筒相配合，达到密封的效果，可防止液体蒸发或挥发。在一个具体的实例中，所密封盖内具有与沉降筒上边缘尺寸一致的密封凹槽,从而进一步达到密封的目的。根据本实用新型提供的工作液悬浮稳定性测试装置，可以完成下列工作:①不同工作液随时间的沉降稳定性评价；②固相颗粒自身密度、粒度大小对工作液沉降稳定性的影响评价；③固相颗粒粒度级配对工作液沉降稳定性的影响；④工作液密度对沉降稳定性的影响程度等。在上述装置的一个具体实施例中，所述沉降筒带有刻度。沉降筒带有刻度线，可以保证每次加入的工作液体积一定，保证测试的平行性。在上述装置的一个具体实施例中，所述沉降筒为透明的。此时，刻度线可在沉降筒的外部和/或内部。在上述装置的一个具体实施例中，所述拉力传感器带有显示盘，可以显示所采集到的数据。如沉降筒为透明的时，可实时读取拉力数据。在上述装置的一个具体实施例中，所述装置还具有数据线，所述数据线与所述拉力传感器相连，用于传输所述拉力传感器采集的数据。在一个具体实例中，所述数据线可穿过密封盖连接至数据处理装置(如计算机)，实时绘制力与时间的关系曲线。在上述装置的一个具体实施例中，所述收集盘通过挂绳与所述拉力传感器连接。所述挂绳为不会产生弹性形变的挂绳。在另一个具体的实例中，所述收集盘通过挂绳与所述拉力传感器下的吊环相连接。在上述装置的一个具体实施例中，所述收集盘通过至少3个固定点与挂绳连接，以达到较好的连接效果。所述挂绳的长度可以调节，可将收集盘水平吊放到工作液容器任意深度，从而适应不同的测试环境。在上述装置的一个具体实施例中，所述密封盖上具有旋塞，所述拉力传感器与所述旋塞连接。所述旋塞可拆卸。在另一个具体的实施例中，所述拉力传感器通过挂钩与旋塞下的吊环连接。根据本实用新型提供的工作液悬浮稳定性测试装置，能够用于油气勘探开发、建筑装饰、材料开发等用的悬浮液稳定性测试；具体可用于具有一定密度的工作液对其中的固相的悬浮能力测试。根据本实用新型，利用力传感器测定不同时间内落在收集盘上的固相的质量，定性的评价不同钻井液体系、加重材料性状、静止时间等对工作液悬浮稳定性的影响，为材料开发、体系评价和现场施工提供评价手段。根据本实用新型提供的工作液悬浮稳定性测试装置，装紧凑，占地面积小(在一个具体实例中约0.5m2);调试简单，操作灵活，可以测试任何含有固相的流体；测量部分可实时读取并可根据需要得到相应的时间与拉力曲线；上部的密闭盖可以有效防止液相挥发；能够辅助评价高密度工作液的悬浮稳定性和加重材料粒径、级配方式对沉降稳定性影响程度；能够模拟测定各种条件下(如流体配伍方案、加重材料种类、不同粒径组合、水污染等)含有固相的工作液沉降稳定性变化情况，并且能够提供这种变化的临界值。该装置能够提供定性或定量的实验数据，对工作液体系或组分进行优选，对工作液的悬浮能力和可承受的静止时间等提供测试评价手段，为实验和现场施工提供指导。根据本实用新型提供的工作液悬浮稳定性测试装置，能够解决目前钻井液、完井液等工作液悬浮稳定性能无法准确、方便测量，针对不同体系工作液所选用的加重材料粒径级配实用性差的问题。

图1显示了根据本实用新型的一个实施例的装置的示意图；图2显示了根据本实用新型的一个实施例的未带旋塞的密封盖的侧视图；图3显示了图2所示密封盖的俯视图；图4显示了与图2中所述密封盖上旋塞的结构示意图；图5显示了根据本实用新型的一个实施例的拉力传感器示意图；图6显示了根据本实用新型的一个实施例的连有挂绳的收集盘示意图。
具体实施方式
图1显示了根据本实用新型的一个实施例的装置的示意图。所述测试装置包括:容纳有工作液的沉降筒I ;安装在沉降筒I顶端的密封盖3 ;水平吊放于所述沉降筒内且浸没于工作液中的收集盘6 ;设于所述沉降筒内但处于工作液之外的拉力传感器4 ;所述拉力传感器4与收集盘6和密封盖3均相连接。所述工作液沉降筒I上具有刻度线2。所述收集盘6可通过如挂绳5与拉力传感器5相连接。所述装置还具有数据线7，所述数据线7与所述拉力传感器4相连，用于传输所述拉力传感器采集的数据，所述数据线穿过密封盖3，然后与计算机(图中未示出)相连接。所述密封盖3上具有旋塞8。图2和图3显示了根据本实用新型的一个实施例的未带旋塞的密封盖。所述密封盖3上的旋塞孔9用于连接旋塞。所述旋塞孔9的侧边开有凹槽14，可容所述数据线7可从所述凹槽14中通过。图4显示了跟图2中所示的密封盖相配套的旋塞。旋塞8的底部具有吊环11，可用于连接拉力传感器4。所述旋塞8具有密封软塞10，以便旋塞8连接在密封盖上时使装置保持密封状态。图5显示了根据本实用新型的一个实施例的拉力传感器示意图。所述拉力传感器4的底部具有吊环13，用于连接收集盘。在一个具体实施例中，所述拉力传感器4具有显示盘15，可直接显示采集到的数据值。所述拉力传感器4与数据线7通过数据接头12连接。图6显示了根据本实用新型的一个实施例的连有挂绳的收集盘示意图。所述收集盘6通过3个固定点与挂绳5连接。使用本实用新型中的装置进行测试时，首先将配置好的待测工作液倒入沉降筒I中，加入刻度线2处。根据需要选择测量用挂绳5的长度保证收集盘6处在一个合适深度，收集盘6通过挂绳5与拉力传感器4相连接，拉力传感器4与密封盖3连接，然后放入沉降筒1，使密闭盖3上的密封槽与沉降筒I边缘吻合盖紧。待5分钟或者拉力传感器4读数无变化后开始测试。工作液沉降稳定性的测试可以通过测试在一定时间内，拉力传感器所采集到的数据的变化实现。如工作液悬浮稳定性不好或者固相颗粒尺寸过大，固相颗粒将会在工作液中缓慢下沉，经过一段时间之后就会在收集盘上形成堆积，从而反应为力传感器所采集到的数据的变化。结合收集盘在相同条件、不同密度工作液中的拉力变化，就可以得到不同时间段，沉降筒内固定位置工作液密度的变化。应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的任何限制。通过参照典型实施例对本实用新型进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本实用新型权利要求的范围内对本实用新型作出修改，以及在不背离本实用新型的范围和精神内对本实用新型进行修订。尽管其中描述的本实用新型涉及特定的形状、结构和实施例，但是并不意味着本实用新型限于其中公开的特定例，相反，本实用新型可扩展至其他所有具有相同功能的形状和结构。
权利要求1.一种工作液悬浮稳定性测试装置，包括:容纳有工作液的沉降筒；安装在沉降筒顶端的密封盖；水平吊放于所述沉降筒内且浸没于工作液中的收集盘；设于所述沉降筒内但处于工作液之外的拉力传感器，其中，所述拉力传感器与收集盘和密封盖均相连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述沉降筒带有刻度。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述沉降筒为透明的。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述拉力传感器带有显示盘。
5.根据权利要求广4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还具有数据线，所述数据线与所述拉力传感器相连，用于传输所述拉力传感器采集的数据。
6.根据权利要求广4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述收集盘通过挂绳与所述拉力传感器连接。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述收集盘通过至少3个固定点与挂绳连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述挂绳的长度可以调节。
9.根据权利要求广4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述密封盖上具有旋塞，所述拉力传感器与所述旋塞连接。
专利摘要根据本实用新型提供了一种工作液悬浮稳定性测试装置，包括容纳有工作液的沉降筒；安装在沉降筒顶端的密封盖；水平吊放于所述沉降筒内且浸没于工作液中的收集盘；设于所述沉降筒内但处于工作液之外的拉力传感器，其中，所述拉力传感器与收集盘和密封盖均相连接。根据本实用新型提供的工作液悬浮稳定性测试装置，能够用于油气勘探开发、建筑装饰、材料开发等用的悬浮液稳定性测试；具体可用于具有一定密度的工作液对其中的固相的悬浮能力测试。根据本实用新型，利用力传感器测定不同时间内落在收集盘上的固相的质量，定性的评价不同钻井液体系、加重材料性状、静止时间等对工作液悬浮稳定性的影响，为材料开发、体系评价和现场施工提供评价手段。
文档编号G01N15/04GK203025065SQ201220694189
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者任立伟, 林永学, 杨小华, 王琳, 薛玉志 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院