一种钻井液中压滤失检测设备

技术领域

本发明属于钻井液检测设备技术领域，具体涉及一种钻井液中压滤失检测设备。

背景技术

钻井液是在石油勘探和开发中广泛使用的重要介质，用于冷却钻头、清洗井底、输送钻屑等。然而，在钻井过程中，井壁中的裂缝或渗透层中的高渗透性地层会导致钻井液失水。失水问题不仅会降低钻井液性能，还会影响井壁稳定性和作业安全。

钻井作业是石油勘探和开发的关键环节，失水问题对钻井液性能和作业安全性产生严重影响，因此市场对钻井液中压失水在线检测仪的需求日益增加。目前市场存在一些失水在线检测仪，但现有的检测仪为手动操作设备，需要实验人员全程进行操作，测试的可靠性和精确性都受到实验人员经验水平的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种钻井液中压滤失检测设备，用以解决现有技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钻井液中压滤失检测设备，包括工作台、机器人模块、快换模块、物料周转模块、旋拧模块、加压模块和清理模块；工作台的顶面构造为工作区，机器人模块设有至少一个并固定在工作区的中部，快换模块、物料周转模块、旋拧模块、加压模块和清理模块均设置在工作区上并分布在机器人模块周围。

在一种可能的设计中，当机器人模块设有1-2个时，快换模块和物料周转模块均设置在工作区上并分别位于机器人模块的两侧，旋拧模块和加压模块均设置在工作区上并分别位于机器人模块的两侧；相应地，快换模块与旋拧模块同侧，物料周转模块与加压模块同侧；

当机器人模块设有1个时，机器人模块与工作区的固定点位于工作区中部并邻近工作区的一个侧边；当机器人模块设有2个时，2个机器人模块之间设有中转定位台。

在一种可能的设计中，机器人模块包括机械手和第一手爪，机械手的下端通过底座固定在工作区上，机械手能够以底座为中心转动，第一手爪可拆卸连接于机械手；

快换模块包括基座和第二手爪，基座固定在工作区上，第二手爪设有6个并可拆卸设置在基座上，相应地，机械手通过更换第二手爪以抓取不同的物料。

在一种可能的设计中，基座的侧边设有过滤片叠料模块，过滤片叠料模块包括放料台、过滤纸和毛刷，放料台的下端固定在工作区上，放料台的上端设有放料区，若干个过滤纸堆叠放置在放料区内，毛刷固定在放料区上并用于分离相邻两个过滤纸。

在一种可能的设计中，物料周转模块上放有容器、量杯、盖板、O型圈、量具和压板旋钮；

O型圈通过内撑结构放置在物料周转模块上，内撑结构包括一个支撑柱和若干个支撑条，支撑柱固定在物料周转模块上并竖直设置，若干个支撑条均连接支撑柱并沿支撑柱的周向设置，相应地，若干个支撑条的外端面位于同一圆周上并组成适配于O型圈的环形面。

在一种可能的设计中，旋拧模块包括第一基板、旋拧单元、视觉单元和第一中转台，第一基板设有3个并通过导轨滑动设置在工作区上，相应地，3个第一基板滑动设置在同一个导轨上，旋拧单元、视觉单元和第一中转台分别设置在其中一个第一基板上。

在一种可能的设计中，旋拧单元包括立柱、升降座、中间板、旋拧电机和旋拧器；

立柱固定在第一基板上，升降座具有相对的固定面和升降面，升降座通过固定面固定连接立柱，升降座通过升降面连接中间板，中间板可滑动设置在升降面上；

中间板的上部向外弯折，旋拧电机固定在中间板弯折部分的上方，旋拧器可转动设置在在中间板弯折部分的下方，旋拧电机的输出端穿过中间板并通过传动结构连接旋拧器。

在一种可能的设计中，加压模块包括第二基板、对接加压单元、快拆堵头和第二中转台，第二基板设有3个并通过导轨滑动设置在工作区上，相应地，3个第二基板滑动设置在同一个导轨上，对接加压单元、快拆堵头和第二中转台分别设置在其中一个第二基板上；

第二中转台具有相对的两侧，其中一侧邻近对接加压单元或快拆堵头，另一侧设有物料搬运单元，物料搬运单元铜鼓导轨滑动设置在工作区上，以往复搬运物料。

在一种可能的设计中，清理模块包括第一清洗槽、第二清洗槽和风干槽。

在一种可能的设计中，工作区上还设有副视觉单元和称重模块，其中，副视觉单元可转动以使工作端朝向机器人模块，以拍照确定角度并纠正机器人模块的放料角度。

有益效果：

所述钻井液中压滤失检测设备用以现有的手动检测设备，大大减少了人工操作以及人工操作导致的误差，既达到了提高测试可靠性和精确性的目的，又能够减轻实验人员的工作量。

附图说明

图1为设有2个机器人模块时，一种钻井液中压滤失检测设备的结构示意图。

图2为设有1个机器人模块时，一种钻井液中压滤失检测设备的结构示意图。

图3为机器人模块的结构示意图。

图4为快换模块的结构示意图。

图5为过滤片叠料模块的结构示意图。

图6为物料周转模块的结构示意图。

图7为内撑结构的结构示意图。

图8为旋拧单元的结构示意图。

图9为视觉单元的结构示意图。

图中：

100、工作台；200、机器人模块；201、机械手；202、第一手爪；300、快换模块；301、基座；302、第二手爪；400、物料周转模块；401、容器；402、量杯；403、盖板；404、O型圈；405、量具；406、压板旋钮；407、内撑结构；408、支撑柱；409、支撑条；500、旋拧模块；510、第一基板；520、旋拧单元；530、视觉单元；540、第一中转台；521、立柱；522、升降座；523、中间板；524、旋拧电机；525、旋拧器；526、升降电机；531、安装支架；532、光源；533、相机；600、加压模块；610、第二基板；620、对接加压单元；630、快拆堵头；640、第二中转台；700、清理模块；701、第一清洗槽；702、第二清洗槽；703、风干槽；801、中转定位台；802、副视觉单元；803、称重模块；900、过滤片叠料模块；901、放料台；902、过滤纸；903、毛刷。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

实施例：

如图1-图9所示，一种钻井液中压滤失检测设备，包括工作台100、机器人模块200、快换模块300、物料周转模块400、旋拧模块500、加压模块600和清理模块700；工作台100的顶面构造为工作区，机器人模块200设有至少一个并固定在工作区的中部，快换模块300、物料周转模块400、旋拧模块500、加压模块600和清理模块700均设置在工作区上并分布在机器人模块200周围。

所述钻井液中压滤失检测设备用以现有的手动检测设备，大大减少了人工操作以及人工操作导致的误差，既达到了提高测试可靠性和精确性的目的，又能够减轻实验人员的工作量。

其中，工作台100提供了设备安装和设备动作的空间，工作台100也可以用于物品的存放，以方便实验人员。机器人模块200用以模拟实验人员的动作，从而完成测试过程中各种动作，实现物料的拆装、转移等，从而顺利完成测试。考虑到测试中所需的物料类型较多，其形状、尺寸等均有不同，故通过快换模块300实现机器人模块200的夹取部的更换，从而提高机器人模块200取放物料的准确性、流畅性和便捷性，有助于降低物料的损坏率。

物料周转模块400上放置有测试所需的各种物料，测试前需实验人员进行摆放即可。旋拧模块500具有拧松、拧紧功能，从而实现物料的拆装。加压模块600用于提供压力，为施压提供压力并通过压力获得滤液。清理模块700用于测试完成对物料进行清洗，以便下次测试使用。

具体来说，钻井液中压滤失过程中需要用到的物料包括过滤纸902、容器401、量杯402、盖板403、O型圈404、量具405和压板旋钮406，其中，过滤纸902单独放置，其余物料均放置在物料周转模块400上。

测试前，实验人员向容器401内倒入待测钻井液。启动所述钻井液中压滤失检测设备，所述钻井液中压滤失检测设备工作步骤如下：

物料装配：机器人模块200抓取容器401并放置在工作区上，依次抓取并放置O型圈404、过滤纸902、盖板403和压板旋钮406至容器401上；

一次旋拧：机器人模块200夹取并移动容器401至旋拧模块500，旋拧模块500连接并拧紧压板旋钮406；

一次转移：机器人模块200夹取、移动并翻转容器401，再移动翻转后的容器401至加压模块600；

加压滤失：加压模块600拆下容器401上的堵头后加压，机器人模块200夹取量杯402至容器401下方，以使滤液滴入量杯402内；

滤液测量：机器人模块200取回量杯402，记录量杯402内滤液的体积；

二次转移：安装堵头后，机器人模块200翻转并转移容器401至旋拧模块500；

二次旋拧：旋拧模块500连接并拧松压板旋钮406；

物料拆除：机器人模块200依次取下压板旋钮406、盖板403、过滤纸902和O型圈404，其中，人工取走过滤纸902，其余散件经机器人模块200转移至清理模块700进行清洗和干燥。

优选地，整个测试过程中，机器人模块200需要多次移动物料，再进行相应的物料安装、部件连接等操作，为了提高操作的准确性，旋拧模块500包括视觉单元530，工作区上还设有副视觉单元802，通过这二者来实现监控和纠正。具体来说，每次移动至新位置后，视觉单元530和副视觉单元802中的至少一者进行拍照，以确定产品的实际角度，通过比对设计角度与实际角度，从而使得机器人模块200纠正放料角度，最终提高放置的准确性，为后续操作的顺利进行提供了便利。

在本实施例中，当机器人模块200设有1-2个时，快换模块300和物料周转模块400均设置在工作区上并分别位于机器人模块200的两侧，旋拧模块500和加压模块600均设置在工作区上并分别位于机器人模块200的两侧；相应地，快换模块300与旋拧模块500同侧，物料周转模块400与加压模块600同侧；

当机器人模块200设有1个时，机器人模块200与工作区的固定点位于工作区中部并邻近工作区的一个侧边；当机器人模块200设有2个时，2个机器人模块200之间设有中转定位台801。

基于上述设计方案，通过对各个功能模块进行布局，以最大化机器人模块200的移动效率，从而提高测试的效率。对于清理模块700，在不干扰其余功能模块正常工作的条件下，其可以设置在工作区上任意空闲的位置上，设置灵活，实用性好。

其中，设有1个机器人模块200时，该机器人模块200完成大部分动作，测试的速度相对降低，但可以大大减小所述钻井液中压滤失检测设备的体积，从而满足小空间下的测试需求；反之，设有2个机器人模块200时，2个机器人模块200能够相互配合，有助于提高测试的速度，但所述钻井液中压滤失检测设备的体积较大。因此，实验人员可以按需选用。

在本实施例中，机器人模块200包括机械手201和第一手爪202，机械手201的下端通过底座固定在工作区上，机械手201能够以底座为中心转动，第一手爪202可拆卸连接于机械手201；

快换模块300包括基座301和第二手爪302，基座301固定在工作区上，第二手爪302设有6个并可拆卸设置在基座301上，相应地，机械手201通过更换第二手爪302以抓取不同的物料。

基于上述设计方案，机械手201具有良好的移动性，从而能够将容器401及安装在容器401上的物料转移至设计的位置上。第一手爪202与第二手爪302均构造为具有夹取功能的仿形手爪，从而提高夹取的准确性和稳定性；同时，测试中所用到的物料为过滤纸902、容器401、量杯402、盖板403、O型圈404、量具405和压板旋钮406，则第一手爪202和第二手爪302共7个并分别对应上述7种物料，当机器人模块200需要抓取对应的物料时，需提前更换对应的仿形手爪。

在一种可能的实现方式中，基座301的侧边设有过滤片叠料模块900，过滤片叠料模块900包括放料台901、过滤纸902和毛刷903，放料台901的下端固定在工作区上，放料台901的上端设有放料区，若干个过滤纸902堆叠放置在放料区内，毛刷903固定在放料区上并用于分离相邻两个过滤纸902。

基于上述设计方案，过滤纸902不能重复使用，故通过过滤片叠料模块900单独存放过滤纸902。过滤纸902堆叠后放置在放料区内。当仿形手爪夹取过滤纸902时，将通过毛刷903，利用毛刷903将相邻两个过滤纸902分离，从而保证仿形手爪夹取其中一张过滤纸902。

过滤后，过滤纸902过滤的泥浆附着在盖板403上，盖板403需人工取走。此时，更换新的盖板403即可。

在本实施例中，物料周转模块400上放有容器401、量杯402、盖板403、O型圈404、量具405和压板旋钮406。基于上述设计方案，物料周转模块400可以构造为任意合适的形状，本发明对此并不作任何限制。

在一种可能的实现方式中，O型圈404通过内撑结构407放置在物料周转模块400上，内撑结构407包括一个支撑柱408和若干个支撑条409，支撑柱408固定在物料周转模块400上并竖直设置，若干个支撑条409均连接支撑柱408并沿支撑柱408的周向设置，相应地，若干个支撑条409的外端面位于同一圆周上并组成适配于O型圈404的环形面。

基于上述设计方案，利用内撑结构407使得O型圈404保持设计形状和尺寸，确保O型圈404起到良好的密封效果，避免容器401使用过程中出现钻井液泄漏的现象。容易理解的，O型圈404具有使用周期，需要定期进行更换；但在使用周期内，O型圈404可以重复使用，即在测试完成后，通过清理模块700进行清洗、干燥。

在本实施例中，旋拧模块500包括第一基板510、旋拧单元520、视觉单元530和第一中转台540，第一基板510设有3个并通过导轨滑动设置在工作区上，相应地，3个第一基板510滑动设置在同一个导轨上，旋拧单元520、视觉单元530和第一中转台540分别设置在其中一个第一基板510上。

基于上述设计方案，容器401转移至旋拧模块500后，容器401被放置在第一中转台540上，通过视觉单元530拍照并确认压板旋钮406的相对位置。确认无误或通过机器人模块200纠正后，再移动容器401至旋拧单元520下方，通过视觉单元530拍照以反馈位置位置信息，确认无误或纠正后，旋拧单元520移动并连接压板旋钮406，从而拧松或拧紧压板旋钮406。

容易理解的，第一基板510具有移动性能，以扩大旋拧模块500内各部件的移动范围，从而配合机器人模块200的移动，以顺利在小空间下实现测试。

在一种可能的实现方式中，旋拧单元520包括立柱521、升降座522、中间板523、旋拧电机524和旋拧器525；

立柱521固定在第一基板510上，升降座522具有相对的固定面和升降面，升降座522通过固定面固定连接立柱521，升降座522通过升降面连接中间板523，中间板523可滑动设置在升降面上，相应地，升降座522上设有用于驱动中间板523的升降电机526；

中间板523的上部向外弯折，旋拧电机524固定在中间板523弯折部分的上方，旋拧器525可转动设置在在中间板523弯折部分的下方，旋拧电机524的输出端穿过中间板523并通过传动结构连接旋拧器525。

基于上述设计方案，当容器401到位后，启动升降电机526并驱动中间板523下移，旋拧器525下移并连接压板旋钮406。再启动旋拧电机524，从而驱动旋拧器525转动并拧松或拧紧压板旋钮406。旋拧后，升降电机526驱动中间板523上移，旋拧器525与压板旋钮406脱离。此时，机器人模块200移动并取走容器401。

在一种可能的实现方式中，视觉单元530包括安装支架531、光源532和相机533，安装支架531固定在第一基板510上，光源532和相机533均可转动设置在安装支架531上。基于此，通过相机533实现拍照，通过光源532实现补光，以提高相机533拍摄的质量。且光源532和相机533均能够转动，以调整具体位置，提高拍照的质量。

在本实施例中，加压模块600包括第二基板610、对接加压单元620、快拆堵头630和第二中转台640，第二基板610设有3个并通过导轨滑动设置在工作区上，相应地，3个第二基板610滑动设置在同一个导轨上，对接加压单元620、快拆堵头630和第二中转台640分别设置在其中一个第二基板610上；

第二中转台640具有相对的两侧，其中一侧邻近对接加压单元620或快拆堵头630，另一侧设有物料搬运单元，物料搬运单元铜鼓导轨滑动设置在工作区上，以往复搬运物料。

基于上述设计方案，容器401转移至加压模块600后，机器人模块200将容器401放置在第二中转台640上，通过副视觉单元802拍照来确认容器401的位置，确认无误或纠正后，移送容器401至快拆堵头630并拆除堵头，拆除后再移动容器401至对接加压单元620。通过副视觉单元802拍照来确认容器401的位置，确认无误或纠正后，对接加压单元620对接容器401接口并进行充气，从而提高容器401内的气压。机器人模块200移送量杯402至容器401下方并收集滤液。

第二基板610的作用与第一基板510相同，即扩大加压模块600内各部件的移动范围，从而配合机器人模块200的移动，以顺利在小空间下实现测试。

优选地，第一中转台540和第二中转台640上均设有适配于容器401的仿形定位结构，以提高容器401放置的准确性，减少调整和纠正，以提高测试的效率。

在本实施例中，清理模块700包括第一清洗槽701、第二清洗槽702和风干槽703。基于上述设计方案，第一清洗槽701和第二清洗槽702依次使用，其中，第一清洗槽701用于接收泥浆、过滤液并进行初步清洗，第二清洗槽702用于精洗。清洗后，物料被送入风干槽703内进行风干，干燥后即可送回物料周转模块400，以备下次使用。

优选地，第一清洗槽701和第二清洗槽702内均设有冲洗电机，通过冲洗电机形成冲洗水，以提高清洗的效率。可选地，第一清洗槽701和第二清洗槽702中，至少第一清洗槽701内设有溢流孔，以避免第一清洗槽701出现堵塞，且需人工定期检测，确保第一清洗槽701不会堵塞。

在本实施例中，工作区上还设有副视觉单元802和称重模块803，其中，副视觉单元802可转动以使工作端朝向机器人模块200，以拍照确定角度并纠正机器人模块200的放料角度。

基于上述设计方案，副视觉单元802优先选择结构与视觉单元530相同的型号，以降低经济成本。称重单元用于称量量杯402内滤液的重量，从而换算得到滤液的体积；称重单元可与量具405配合使用，得到多组结果以进行相互印证，提高测试结果的准确性。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。