阅读说明：本技术 一种悬浊液氯离子在线测量装置和测量方法 (Suspension chloride ion online measurement device and measurement method ) 是由 郑周俊 张良 李东衡 谭威 赵要强 孔轶 孙其林 于 2021-09-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种悬浊液氯离子在线测量装置,包括氯离子复合电极,所述氯离子复合电极直接置于待测的钻井液悬浊液中；所述氯离子复合电极包括了参比电极端和氯离子选择性电极端,使得所述悬浊液氯离子在线测量装置置于钻井液中形成稳定的氯离子电位；杂质过滤结构贴敷在复合电极的氯离子选择性电极端与钻井液的接触面上,将钻井液中的细小颗粒杂质进行隔离过滤并同时通过离子通道使得离子扩散通过；多孔过滤结构设置在参比电极端与钻井液的接触面上,阻止钻井液中悬浮微粒侵入,影响参比测量的准确性；设置在所述氯离子选择性电极端与钻井液接触面外周的隔膜外壳。本发明可以在线测量诸如钻井液等复杂体系悬浊液中的氯离子浓度。(The invention discloses a suspension liquid chloride ion online measuring device which comprises a chloride ion composite electrode, wherein the chloride ion composite electrode is directly placed in a suspension liquid of drilling fluid to be measured; the chloride ion composite electrode comprises a reference electrode end and a chloride ion selective electrode end, so that the suspension liquid chloride ion online measuring device is placed in the drilling fluid to form a stable chloride ion potential; the impurity filtering structure is pasted on the contact surface of the chloride ion selective electrode end of the composite electrode and the drilling fluid, so that fine particle impurities in the drilling fluid are isolated and filtered, and ions are diffused and pass through the ion channel; the porous filtering structure is arranged on the contact surface of the reference electrode end and the drilling fluid, so that the invasion of suspended particles in the drilling fluid is prevented, and the accuracy of reference measurement is influenced; and the diaphragm shell is arranged on the periphery of the contact surface of the chloride ion selective electrode end and the drilling fluid. The invention can measure the chloride ion concentration in the suspension liquid of a complex system such as drilling fluid on line.)

一种悬浊液氯离子在线测量装置和测量方法

技术领域

本发明涉及石油钻井现场地质录井工程的技术领域，具体是指一种对钻井现场钻井液氯离子浓度的在线测量装置和测量方法。

背景技术

钻井过程中，对钻井液中氯离子含量的测量，可以直观反映钻进地层的地下水情况，这对钻井过程中井涌预警预报起着重要作用，关系钻井工程安全。

现有技术当中的钻井液氯离子测量，是靠人工采样进行化学分析滴定，无法做到在线实时监测，分析质量也受人员素质差异的影响。

另外，常规结构的氯离子电极在高固含量的钻井液悬浊液中，极易受到配重用的大量硫酸钡重晶石粉体颗粒的影响，导致测量基值不可逆的偏差，影响最终的检测结果。

因此，需要一种结构简单、成本低廉的钻井液氯离子在线测量装置和方法，在解决现有问题提升钻井安全的同时，提升传感器寿命，提高用户接受度。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的之一是提供一种结构简单、成本低廉的悬浊液氯离子在线测量装置。

本发明的目的之二是提供一种悬浊液氯离子在线测量方法。

为实现上述目的之一，所采用的技术方案是：

一种悬浊液氯离子在线测量装置，包括：

至少一氯离子复合电极，所述氯离子复合电极直接置于待测的钻井液悬浊液中；

所述氯离子复合电极包括了至少一参比电极端和至少一氯离子选择性电极端，使得所述悬浊液氯离子在线测量装置置于钻井液中形成稳定的氯离子电位；

杂质过滤结构，所述的杂质过滤结构贴敷在复合电极的氯离子选择性电极端与钻井液的接触面上，将钻井液中的细小颗粒杂质进行隔离过滤并同时通过离子通道使得离子扩散通过；

多孔过滤结构，所述多孔过滤结构设置在参比电极端与钻井液的接触面上，阻止钻井液中悬浮微粒侵入，影响参比测量的准确性；

设置在所述氯离子选择性电极端与钻井液接触面外周的隔膜外壳，所述的隔膜外壳保护杂质过滤结构避免钻井液中的岩屑冲刷侵蚀，并起到整体安装的结构支撑作用。

在本发明的一个优选实施例中，所述氯离子复合电极为一体式结构或独立结构。

在本发明的一个优选实施例中，所述杂质过滤结构为导电水凝胶材质，将所述杂质过滤结构贴敷在氯离子选择性电极端上，隔离钻井液悬浊液中的细小颗粒的同时杂质过滤结构允许氯离子在凝胶内的扩散迁移。确保氯离子选择性电极端对氯离子的有效接触。

在本发明的一个优选实施例中，所述杂质过滤结构上设置有物理改性层或化学改性层。通过所述物理改性层或化学改性层提高氯离子的扩散迁移速率，提高氯离子在线测量的响应速度。

在本发明的一个优选实施例中，所述杂质过滤结构内置有金属网。通过所述金属网提高凝胶物理强度，抗侵蚀和磨损。

在本发明的一个优选实施例中，所述杂质过滤结构的厚度为2mm，内置有400目的不锈钢网，1mol/L氯离子扩散响应速度t₈₀小于30秒。

在本发明的一个优选实施例中，所述隔膜外壳为不锈钢材质，通过抱卡径向预紧的方式固定在所述氯离子选择性电极端与钻井液接触面外周。

在本发明的一个优选实施例中，所述隔膜外壳或杂质过滤结构为可拆卸设置。

一种悬浊液氯离子在线测量方法，包括：

将所述悬浊液氯离子在线测量装置整体放置入待测的钻井液悬浊液中；

后通过杂质过滤结构将敏感的氯离子选择性电极端和悬浊液进行物理隔离，避免悬浊液中的细小颗粒黏附在氯离子选择性电极端表面，影响测量的准确性；

在所述杂质过滤结构当中设置有若干了离子快速扩散和迁移的通道供离子通过，使氯离子选择性电极端能够形成稳定的离子电动势，在悬浊液体系中建立完整的氯离子电位，据此在线计算测量悬浊液中的氯离子实时浓度。

本发明的有益效果在于：

本发明的悬浊液氯离子在线测量装置和方法，结构简单、成本低廉，可以实现钻井液氯离子浓度的在线测量，并且提高了在线测量的稳定性和准确性。可以替代传统的人工采样化学滴定的检测方法，实现对钻井过程中钻井液氯离子浓度变化的全过程监控，提高钻井工程安全。

附图说明

图1为本发明中的悬浊液氯离子在线测量装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合图1，通过优选实施例对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。

如图1所示的一种悬浊液氯离子在线测量装置，包括了氯离子复合电极100，将氯离子复合电极100直接置于待测的钻井液悬浊液(图中未示出)中。

其中，氯离子复合电极100包括了参比电极端110和氯离子选择性电极端120，如图1所示的参比电极端110可以设置多个，并且氯离子选择性电极端120的位置较参比电极端110朝下。

在复合电极的氯离子选择性电极端120与钻井液的接触面121上贴敷有导电水凝胶材质的杂质过滤结构130，将钻井液中的细小颗粒杂质进行隔离过滤并同时通过杂质过滤结构130内部的离子通道使得离子扩散通过。

具体是隔离钻井液悬浊液中的细小颗粒的同时杂质过滤结构130允许氯离子在凝胶内的扩散迁移。确保氯离子选择性电极端对氯离子的有效接触

在复合电极的参比电极端110与钻井液的接触面111上设置有多孔过滤结构140，通过过滤孔隙阻止钻井液中悬浮微粒侵入，避免影响参比测量的准确性。

为了进一步提升整体结构的稳定性，在氯离子选择性电极端与钻井液接触面121的外周设置有不锈钢材质的隔膜外壳150，隔膜外壳150通过抱卡径向预紧的方式固定在氯离子选择性电极端与钻井液接触面121的外周。

隔膜外壳150保护杂质过滤结构130避免钻井液中的岩屑冲刷侵蚀，并起到整体安装的结构支撑作用。

为了进一步提升性能，在杂质过滤结构130上设置有物理改性层或化学改性层。通过物理改性层或化学改性层来提高氯离子的扩散迁移速率，提高氯离子在线测量的响应速度。

进一步地在杂质过滤结构130内设置金属网，通过所述金属网提高杂质过滤结构的物理强度，抗侵蚀和磨损。

比如取杂质过滤结构的厚度为2mm，内置有400目的不锈钢网，1mol/L氯离子扩散响应速度t₈₀小于30秒。

氯离子复合电极为一体式结构或独立结构的方式设置，另外隔膜外壳150或杂质过滤结构130为可拆卸设置。

本发明的悬浊液氯离子在线测量方法，通过杂质过滤结构130将敏感的氯离子选择性电极端120与钻井液进行物理隔离，避免钻井液中的硫酸钡重晶石细小颗粒黏附在氯离子选择性电极端120的表面，影响测量的准确性，同时杂质过滤结构130本身充当了离子快速扩散和迁移的通道，使氯离子选择性电极端120能够形成稳定的离子电动势，在线测量氯离子浓度。

隔膜外壳150可以快速拆装，更换贴敷在氯离子选择性电极端120的杂质过滤结构130，使得氯离子复合电极100可长期使用。能够有效替代传统的人工采样化学滴定的检测方法，实现对钻井过程中钻井液氯离子浓度变化的全过程监控，提高钻井工程安全。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。