产品名称： OIS超声波钻井液流量计

项目时间： 2015

项目地点： 美国

项目国家： 美国

所属公司： onsite Integrated Services

项目简介：

技术开发人员正在为钻井液研究研发出一种新型超声波流量计，该技术旨在获取更加精确的测量值并在很大程度上降低对钻井设备的损坏。这种新型流量计可缠绕在钻井设备的液体入口或流程管线上，以实现对钻井液的流量、密度、流变学和粒度分布等的实时分析。

主要问题：

该超声波流量计与科里奥利流量计相比，其突出优势在于其整体缠绕安装在钻井设备流程管线上，因此这种流量计不容易脱。该超声波流量计可使测量值更加精确，有助于在今后的工程设计与施工中做出更好的决定。

解决方案：

本次开发人员的目标是使用该紧密环绕着钻井设备的流量计获取数据，并用所得到的数据快速地处理钻井时出现的诸如井控、反冲检测、卡管、泥浆泵效率以及常规评估等关键问题。但是，该仪器很难处理诸如井口净化程度与水力参数优化等问题。 onsite Integrated Services（OIS）的一位任事股东Jason Norman，也是Apach公司与壳牌公司的前高级钻井工程师。目前，他正带领着团队研发这种新型仪器。他说：“虽然钻井液可能只占总体钻井作业成本的15%，但若疏于管理，其将耗资更多，因此在这一方面我们应有更大的改进与完善”。 Norman表示，除设备故障之外，我们在钻井平台上所遇到的导致无法正常生产的诸多因素几乎都与钻井液有关。从某种形态上讲，任何一口井在钻探、固井或测井的过程中出现的问题都可最终归结到钻井液的问题上。

倘若该项目研发成功，此超声波测量仪将会取代科里奥利流量计。目前，科里奥利流量计目前广泛应用于陆地与海上的钻井平台上，用来测量钻井液的密度与粘度等。一家欧洲传感器研发公司——TSK Solutions公司也合作参与了该系统的研发。到今年第四季度时，该仪器应该可在某些区域投入使用并进行测试工作。

Norman说：“该超声波流量计可使测量值更加精确，有助于在今后的工程设计与施工中做出更好的决定。该超声波流量计与科里奥利流量计相比，其突出优势在于其整体缠绕安装在钻井设备流程管线上，因此这种流量计不容易脱落。” Norman说：“如果我们只需将测试设备缠绕在油管四周，而无需将油管穿透、焊接或做任何切割，在平台上就可观察到所有测试数据，如此，相信多数人都会乐意使用这种设备”。现代钻井工业已适应了科里奥利流量计的使用，因为它是目前唯一的可提供钻井液有效流动数据的实验设备。

但是Norman说：“科里奥利流量计绝不是最终的解决方案。在研发出更好的测试设备之前，它仅仅只是个过渡阶段。” 使用超声波测量仪可以获得高清晰的密度与流变数据，从而有利于公司构建实时液压模型和扭矩拖拽模型，目前，这两种模型预计正处于研发阶段。而好的计算模型则可以更加有效地提高钻采效率。 一旦这种设备研发成功并投入使用，公司希望将这种超声波流量计应用到预警系统中。如此，当本系统出现任何故障或问题时，就可以人工智能地自动检测出故障与问题的所在。

亮点：

现今所存在的缺点主要是可测流体的温度范围受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制，以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。目前我国只能用于测量200℃以下的流体。另外，超声波流量计的测量线路比一般流量计复杂。这是因为，一般工业计量中液体的流速常常是每秒几米，而声波在液体中的传播速度约为1500m/s左右，被测流体流速(流量)变化带给声速的变化量最大也是10－3数量级．若要求测量流速的准确度为1%，则对声速的测量准确度需为10-5～10-6数量级，因此必须有完善的测量线路才能实现，这也正是超声波流量计只有在集成电路技术迅速发展的前题下才能得到实际应用的原因。

挑战：

在各种复杂情况下能否准确测量还拭目以待。

国内相似案例：

国内现在平台科里奥利流量计尚未广泛应用，挡板式流量计是主流，如果超声波流量计能低成本高效推出，将会有很大市场。