石油和天然氣工業(yè)中流體密度和粘度在線測(cè)量的
導(dǎo)讀:在石油和天然氣工業(yè)中的野外極端條件下，大家都知道密度和粘度指標(biāo)的重要性，但它們的測(cè)量是出了名的困難，采用最新的諧振流體傳感器技術(shù)，突破了只有實(shí)驗(yàn)室儀器被用來(lái)進(jìn)行密
來(lái)源：未知
發(fā)布日期：2019-10-25 13:58【大 中 小】
前 言
油、氣田聚合物流體，像鉆井液樣品，可以是各種分子量的烴、鹽水、油或水基泥漿濾液和氣體的任 意組合，流體通常有一個(gè)粘度在 0.5 至 4 cP (mPa.s)，但重油粘度可能高達(dá) 40 cP (mPa.s)，密度范圍從 0.2 到 1.5g/ml。此外，流體也可能是導(dǎo)電的，并且它們可以具有部分非牛頓流體特性。可以用于井下地層取樣和分析用的傳感器，它的精度必須優(yōu)于讀數(shù)的 10%，，它還必須能夠測(cè)量的溫度高達(dá) 175℃和壓力超過(guò) 1700 個(gè)大氣壓的動(dòng)態(tài)范圍。 在本文中，介紹一個(gè)新的傳感器，可以滿足所有這些要求。它是通過(guò)驅(qū)動(dòng)一個(gè)機(jī)械諧振器，它浸入液 體后，通過(guò)測(cè)量其諧振頻率和阻尼的精確值，從而得到流體的粘度和密度，該傳感器被設(shè)計(jì)為具有高精度， 同時(shí)可以足夠承受高溫，高壓和鉆井過(guò)程中遇到的鉆井振動(dòng)。粘度在小于 1 cP 時(shí)精度為 0.1 cP，大于 1 cP 時(shí)精度為讀數(shù)的 10%；密度的準(zhǔn)確性為優(yōu)于 0.01 g/ml，該傳感器可用于管線測(cè)量和隨鉆測(cè)井（LWD）測(cè)量 的工具。
簡(jiǎn) 介
上海昌吉粘度和密度在線測(cè)量傳感器，已實(shí)際應(yīng)用于管線測(cè)量和隨鉆測(cè)井（LWD）測(cè)量地層評(píng)價(jià)服務(wù)，2008年上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司介紹壓電音叉測(cè)量流體密度，粘度低于 30cp 時(shí)，范圍為 0.01 至 1.5g/ml，相對(duì)誤差為±0.015 g/ml； 粘度在 30 cP 至 200 cP 時(shí)，相對(duì)誤差為±0.03 g/ml；粘度在 0.2 cP 至 30 cP 時(shí)，相對(duì)誤差為±0.1 cP 或 10%； 粘度在 30 cP 至 200 cP 時(shí)，相對(duì)誤差是±20%。 這個(gè)傳感器最初是在管線測(cè)量使用，但是在 2010 被改編入 LWD 工具。同時(shí)，貝克休斯與 viscoteers 公司合作開(kāi)始研制一種新的專為高要求的鉆井環(huán)境的傳感器技術(shù)，超越了原有的參數(shù)和測(cè)量能力。
傳感器技術(shù)指標(biāo)
對(duì)所制造的傳感器通過(guò)測(cè)試和驗(yàn)證來(lái)確定技術(shù)指標(biāo)，該傳感器能夠測(cè)量各種分子量的碳?xì)浠衔铩Ⅺ} 水、油或水基泥漿濾液和氣體的任何組合樣品流體。 該傳感器的大測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍，可以通過(guò)測(cè)量不同規(guī)格的工業(yè)流體密度和粘度標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。
傳感器在實(shí)驗(yàn)室條件下的測(cè)量
該傳感器在不同的壓力和溫度下，選擇幾個(gè)流體的粘度和密度進(jìn)行測(cè)試，范圍覆蓋井下遇到的所以可 能流體范圍。 測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了在所需的范圍內(nèi)的流體的測(cè)量的準(zhǔn)確性和精度。所使用的液體為： • 2 摩爾濃度的鹽水 • 正十二烷 • Cannon® S-20、 N-2、 N-10、N-35、N-75、S-6 標(biāo)準(zhǔn)油 選擇這些液體的原因是：
1) 可以得到這些指標(biāo)參數(shù)的準(zhǔn)確值
2) 液體的粘度、密度范圍覆蓋傳感器的范圍
3) 它們的物理性質(zhì)是井下流體樣本的代表（即水和油基流體，導(dǎo)電性流體和非導(dǎo)電流體流體）。
5 結(jié) 論
根據(jù)鉆測(cè)井環(huán)境的要求，新的密度、粘度傳感器在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，表現(xiàn)出比原設(shè)計(jì)指標(biāo)更好的性能， 上海昌吉進(jìn)行的測(cè)試結(jié)果有以下結(jié)論： • 該傳感器在壓力和溫度的變化條件下，沒(méi)有表現(xiàn)出有任何測(cè)量偏差。 • 該傳感器的精度，密度優(yōu)于±0.001 克/毫升，粘度優(yōu)于±1%。 • 在所有的測(cè)試中，傳感器的密度精度優(yōu)于 0.01 克/立方厘米；粘度的準(zhǔn)確性，當(dāng)粘度大于 1cP 時(shí)， 優(yōu)于讀數(shù)的 10%；當(dāng)粘度低于 1cP 時(shí)，優(yōu)于 0.1 cP。 • 該傳感器在沖擊和振動(dòng)測(cè)試中沒(méi)有發(fā)生任何損壞或測(cè)量精度的變化。 • 該傳感器在所有的溫度和壓力循環(huán)期間中和循環(huán)之后都可以穩(wěn)定的測(cè)量。 • 所有的測(cè)試后，沒(méi)有任何證據(jù)表明傳感器有機(jī)械或腐蝕損壞的情況。 • 新的傳感器足夠堅(jiān)固，足以承受隨鉆測(cè)井和管線測(cè)量的惡劣環(huán)境條件，粘度和密度的準(zhǔn)確度和精密 度，滿足用于井下地層評(píng)價(jià)分析工具的要求。 • 該傳感器在導(dǎo)電或不導(dǎo)電的液體（鹽水）中都具有很好的表現(xiàn)，沒(méi)有任何跡象顯示出在導(dǎo)電流體中 測(cè)試中受到影響。
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