專利名稱：連通器式井涌井漏定性監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油鉆井工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種指示石油鉆井過(guò)程中井涌井漏的監(jiān)測(cè)儀，尤其是能在第一時(shí)間定性判斷是否有井涌井漏發(fā)生。
背景技術(shù)：
在石油勘探開發(fā)與鉆井過(guò)程中，及時(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠地監(jiān)測(cè)泥漿流動(dòng)的狀態(tài)，是分析判斷是否有井涌井漏的前提。井涌和井漏在其形成初期會(huì)有細(xì)小的變化，井涌井漏監(jiān)測(cè)最關(guān)鍵最重要的就是在涌漏發(fā)生的第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)這些細(xì)小的變化并及時(shí)預(yù)警報(bào)警，為消除隱患爭(zhēng)取時(shí)間，為安全鉆進(jìn)提供可靠保障。目前，國(guó)內(nèi)外常用的井涌井漏監(jiān)測(cè)方法主要有兩種類型一是在高架回流槽上使用鴨舌板流量計(jì)或超聲波液位儀等探測(cè)儀器，其原理是通過(guò)對(duì)高架回流槽內(nèi)泥漿液面的探測(cè)，分析判斷是否有井涌井漏發(fā)生；二是在泥漿循環(huán)罐上通過(guò)人工間隔測(cè)量泥漿循環(huán)罐內(nèi)泥漿液面的變化，或是通過(guò)安裝浮球式液位計(jì)、超聲波液位儀等探測(cè)儀器來(lái)測(cè)量泥漿循環(huán)罐內(nèi)泥漿液位的變化，推導(dǎo)出泥漿方量的變化，以此分析判斷是否有井涌井漏發(fā)生。在實(shí)際使用過(guò)程中，以上兩種方法都不能在第一時(shí)間及時(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠地判斷是否有井涌井漏發(fā)生，原因在于(1)回流槽內(nèi)泥漿的密度、粘度、溫度、流速等都隨鉆進(jìn)而不斷變化，且泥漿中含有的泥沙鉆屑使泥漿的流動(dòng)狀態(tài)成多相流，在如此復(fù)雜環(huán)境下鴨舌板流量計(jì)或超聲波液位儀無(wú)法做到穩(wěn)定可靠地測(cè)量。( 國(guó)內(nèi)外通常的要求是涌漏量超出正常值1 2方就必須預(yù)警報(bào)警，而1 2方的變化量反映在回流槽的液面上僅有1毫米的變化，鴨舌板流量計(jì)或超聲波液位儀無(wú)法精確探測(cè)到回流槽的液面如此微小的變化量。( 對(duì)井涌井漏的監(jiān)測(cè)，首先應(yīng)該及時(shí)定性地判斷是否有井涌井漏的異常情況發(fā)生，其次才是準(zhǔn)確計(jì)量、定量分析井涌井漏的程度。在泥漿循環(huán)罐上，無(wú)論是采用人工間隔測(cè)量還是使用浮球式液位計(jì)或超聲波液位儀測(cè)量泥漿循環(huán)罐內(nèi)泥漿液位方量的變化，都是要等到量的積累達(dá)到一定程度再來(lái)推斷是否有涌漏異常發(fā)生，即是一種定量的分析判斷方法，所以也不能在第一時(shí)間定性判斷是否有井涌井漏發(fā)生。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品存在的種種不足，本實(shí)用新型提供了一種能及時(shí)、準(zhǔn)確、 穩(wěn)定、可靠地監(jiān)測(cè)泥漿流動(dòng)狀態(tài)，尤其是能在第一時(shí)間定性判斷是否有井涌井漏發(fā)生的監(jiān)測(cè)儀。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種連通器式井涌井漏定性監(jiān)測(cè)儀，進(jìn)口流量傳感器和專用液位傳感器并行連接到PLC的輸入信號(hào)采集端口，聲光預(yù)警報(bào)警器連接到PLC的輸出端口，PLC通過(guò)串口與工控機(jī)連接，在泥漿泵與立管之間的平置管線上安裝進(jìn)口流量傳感器，在井口防噴器與回流槽溢流口之間的喇叭口套管的側(cè)壁上開一孔，安裝防氣阻防淤積弧形底座，測(cè)量管自上而下垂直插入弧形底座，專用液位傳感器與測(cè)量管上端緊密螺接，PLC和工控機(jī)對(duì)專用液位傳感
3器和進(jìn)口流量傳感器的信號(hào)及時(shí)檢測(cè)分析，在第一時(shí)間分析判斷鉆套環(huán)空的泥漿液面變動(dòng)率與進(jìn)口泥漿流量的變動(dòng)率是否一致，超出正常值聲光報(bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警。所述弧形底座安裝的最佳位置是與回流槽溢流口底邊相對(duì)應(yīng)的喇叭口套管的側(cè)壁上，并使側(cè)壁上的開孔與弧形底座的開口保持口徑一致?；⌒蔚鬃戏降墓潭ǘ探优c測(cè)量管上的護(hù)環(huán)緊密螺接，固定后的測(cè)量管與喇叭口套管平行，同時(shí)測(cè)量管上端的排氣孔必須高于回流槽溢流口的頂端，測(cè)量管的下端懸在弧形底座防氣阻防淤積腔體的中間。所述的連通器式井涌井漏定性監(jiān)測(cè)儀，測(cè)量管與喇叭口套管通過(guò)弧形底座形成U 型連通器，測(cè)量管上端排氣孔排出弧形腔體內(nèi)的氣體，使測(cè)量管里的泥漿液面與鉆套環(huán)空中的泥漿液面保持一致性增減。所述的連通器式井涌井漏定性監(jiān)測(cè)儀的測(cè)量管，測(cè)量管的長(zhǎng)度大于回流槽溢流口的口徑，測(cè)量管的外徑以30mm-50mm為宜，測(cè)量管的上端套有外絲，外絲的下面開有排氣孔，接近下端的外部焊接一個(gè)套有外絲的護(hù)環(huán)。所述的連通器式井涌井漏定性監(jiān)測(cè)儀的弧形底座，結(jié)構(gòu)和形狀近似縱向剖開的中空半球體，剖切口的口徑小于喇叭口套管的直徑，剖切口與喇叭口套管側(cè)壁上的開孔吻合對(duì)接，底座內(nèi)部有中空弧形腔體，底座外部為自上而下的弧形體，弧形體正上方中間開一孔，安裝一個(gè)套內(nèi)絲的固定短接，固定短接與測(cè)量管的護(hù)環(huán)緊密螺接。所述的連通器式井涌井漏定性監(jiān)測(cè)儀，專用液位傳感器為不銹鋼圓柱形筒體，不銹鋼筒豎立時(shí)上端內(nèi)壁有絲扣，自下而上依次螺接密封蓋和頂蓋，頂蓋上有凸臺(tái)，凸臺(tái)的外徑與不銹鋼筒的外徑相同，不銹鋼筒上端內(nèi)壁絲扣的下面開有一側(cè)孔，安裝多芯插座，不銹鋼筒的底端內(nèi)壁有絲扣與喇叭形底座螺接，喇叭形底座的外部為上中下三個(gè)外徑不同但依次連接的同心中空?qǐng)A柱體，下端圓柱體的外徑與不銹鋼筒的外徑相同，中間圓柱體的外徑與不銹鋼筒的內(nèi)徑相同并套有絲扣，二者緊密螺接，上端圓柱體的外徑略小于中間圓柱體的外徑，上端圓柱體最上邊有外絲與線路板托盤螺接，線路板托盤的外徑略小于不銹鋼筒的內(nèi)徑，線路板固定在托盤上后，其頂部要低于不銹鋼筒側(cè)壁上的多芯插座的底部，喇叭形底座的內(nèi)部也分為上中下三部分，下部為套有內(nèi)絲的直段，直段的內(nèi)徑與測(cè)量管的外徑相同，二者緊密螺接，中間部分為喇叭形段，大喇叭口連接著直段其口徑與測(cè)量管的內(nèi)徑相同，小喇叭口連接著喉道，喉道連接著上部分的發(fā)射腔體，發(fā)射腔體的內(nèi)徑大于喉道的內(nèi)徑，發(fā)射腔體內(nèi)安裝超聲波發(fā)射器。本實(shí)用新型的工作原理是鉆井過(guò)程中，由于喇叭口套管內(nèi)鉆桿與套管之間的環(huán)空容積是固定的，當(dāng)鉆井循環(huán)系統(tǒng)中的泥漿的進(jìn)口流量穩(wěn)定或相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，喇叭口套管內(nèi)的鉆套環(huán)空液面也是穩(wěn)定或相對(duì)穩(wěn)定的，正常情況下進(jìn)口流量的大小決定著環(huán)空液面的高低，二者呈線性關(guān)系。根據(jù)這一原理可以定性判斷是否有井涌井漏發(fā)生，即當(dāng)環(huán)空液面高度變化率與進(jìn)口流量變化率不一致時(shí)就是涌漏異常。由于鉆套環(huán)空的橫截面積的大小只有回流槽內(nèi)泥漿正常循環(huán)流動(dòng)時(shí)所形成的液體表面積的1/20-1/30，而測(cè)量管內(nèi)的橫截面積又僅為鉆套環(huán)空橫截面積的1/100，因此，泥漿流量細(xì)小的增減變化無(wú)法在回流槽內(nèi)測(cè)量出來(lái)，但在測(cè)量管內(nèi)卻可以清晰地體現(xiàn)出來(lái)，從而被專用液位傳感器準(zhǔn)確地捕捉。本實(shí)用新型的有益效果在鉆井過(guò)程中，無(wú)論泥漿是靜止還是循環(huán)流動(dòng)，都能及時(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠地監(jiān)測(cè)泥漿流動(dòng)的細(xì)小變化，尤其是在井涌和井漏形成的初期，第一時(shí)間定性判斷是否有井涌井漏發(fā)生。

圖1是本實(shí)用新型的原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型的測(cè)量管的直視圖；圖3中(1)、⑵、(3)、(4)分別為弧形底座的三視圖和立體圖；圖4是本實(shí)用新型的專用液位傳感器的備件裝配圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參見(jiàn)圖1 圖4。本實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本實(shí)用新型的原理示意圖。圖中標(biāo)號(hào)表示含義如下1、泥漿泵，2、泥漿罐， 3、振動(dòng)蹄，4、水龍頭，5、立管，6、防噴器，7、回流槽，8、套管，9、鉆桿，10、鉆頭，11、溢流口， 12、弧形底座，13、測(cè)量管，14、專用液位傳感器，15、水眼，16井眼，17、井底，18、進(jìn)口流量傳感器，19、PLC, 20、工控機(jī)，21、聲光報(bào)警器。在圖1中，泥漿泵1抽汲泥漿罐2里的泥漿，并以高壓方式通過(guò)立管5把泥漿灌入連接在水龍頭4上的鉆桿9里，安裝在泥漿泵1與立管5之間的平置管線上的進(jìn)口流量傳感器18會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)口泥漿流量的變化。在高壓作用下，鉆桿9里的泥漿從鉆頭10的水眼15中噴射出來(lái)，泥漿攜帶著井底17的鉆屑從鉆，桿9與井眼16之間的環(huán)空自下而上返到溢流口 11。當(dāng)泥漿液面高于溢流口 11的底邊時(shí)，泥漿就會(huì)經(jīng)過(guò)回流槽7流向振動(dòng)篩3，并最終流回泥漿罐2，鉆井過(guò)程中的泥漿如此循環(huán)往復(fù)。當(dāng)井底17的泥漿返到溢流口 11時(shí)， 安裝在防噴器6與溢流口 11之間的喇叭口套管8側(cè)壁上的弧形底座12內(nèi)會(huì)有泥漿。根據(jù)連通器原理，插入弧形底座12內(nèi)的測(cè)量管13里也會(huì)有泥漿，且測(cè)量管13里的泥漿液面會(huì)與鉆套環(huán)空的泥漿液面共同升降，同時(shí)安裝在測(cè)量管13上的專用液位傳感器14可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到測(cè)量管13里的泥漿液面的變化。PLC 19和工控機(jī)20對(duì)進(jìn)口流量傳感器18和專用液位傳感器14的信號(hào)及時(shí)檢測(cè)分析，在第一時(shí)間分析判斷鉆套環(huán)空的泥漿液面變動(dòng)率與進(jìn)口泥漿流量的變動(dòng)率是否一致，若超出正常值就由聲光報(bào)警器21發(fā)出聲光報(bào)警。圖2是本實(shí)用新型的測(cè)量管13的直視圖圖中，13-1為上端絲扣，13_2為護(hù)環(huán)， 13-3為排氣孔。圖3是本實(shí)用新型的弧形底座12的立體圖和三視圖圖中，12-1為固定短接， 12-2為防氣阻防淤積弧形腔體，12-3為馬鞍形接口。在圖中，馬鞍形接口 12-3與喇叭口套管8側(cè)壁上的開孔緊密連接，測(cè)量管13自上而下垂直插入弧形底座12，護(hù)環(huán)13-2與固定短接12 — 1緊密螺接。當(dāng)鉆套環(huán)空中的泥漿液面高于溢流口 11的底邊時(shí)，泥漿進(jìn)入防氣阻防淤積弧形腔體12-2，同時(shí)也進(jìn)入測(cè)量管13 內(nèi)。排氣孔13-3的作用是排出防氣阻防淤積弧形腔體12-2內(nèi)的氣體，使測(cè)量管13里的泥漿液面與鉆套環(huán)空中的泥漿液面保持一致性增減。防氣阻防淤積弧形腔體12-2的作用是使腔體上半弧防氣阻，腔體下半弧防泥沙鉆屑淤積。圖4是本實(shí)用新型的專用液位傳感器14的備件裝配圖。圖中14_1、不銹鋼圓柱形筒體，14-2、上端內(nèi)壁絲扣，14-3、密封蓋，14-4、頂蓋，14_5、多芯插座，14_6、底端內(nèi)壁絲扣，14-7喇叭形底座，14-8、線路板托盤，14-9、直段，14 一 10、大喇叭口，14-11、小喇叭口， 14-12、喉道，14-13、發(fā)射腔體，14-14，、凸臺(tái)，14-15、超聲波發(fā)射器，14-16、線路板。 在圖中，不銹鋼筒體14-1的上端內(nèi)壁絲扣14-2自下而上依次螺接密封蓋14_3和頂蓋14-4，其中頂蓋14-4上有凸臺(tái)14-14，凸臺(tái)14-14的外徑與不銹鋼筒14_1的外徑相同，不銹鋼筒141的上端內(nèi)壁絲扣14-2的下面開有一側(cè)孔，安裝多芯插座14-5，不銹鋼筒 14-1的底端內(nèi)壁有絲扣14-6與喇叭形底座14-7螺接，喇叭形底座14_7的外部為上中下三個(gè)外徑不同但依次連接的同心中空?qǐng)A柱體，下端圓柱體的外徑與不銹鋼筒14-1的外徑相同，中間圓柱體的外徑與不銹鋼筒14-1的內(nèi)徑相同并套有絲扣，二者緊密螺接，上端圓柱體的外徑略小于中間圓柱體的外徑，上端圓柱體最上邊有外絲與線路板托盤14-8螺接，線路板托盤14-8的外徑略小于不銹鋼筒14-1的內(nèi)徑，線路板14-16固定在線路板托盤14_8 上后，其頂部要低于不銹鋼筒14-1側(cè)壁上的多芯插座14-5的底部，喇叭形底座14-7的內(nèi)部也分為上中下三部分，下部為套有內(nèi)絲的直段14-9，直段14-9的內(nèi)徑與測(cè)量管13的外徑相同，二者緊密螺接，中間部分為喇叭形段，大喇叭口 14-10連接著直段14-9，其口徑與測(cè)量管13的內(nèi)徑相同，小喇叭口 14-11連接著喉道14-12，喉道1412連接著上部分的發(fā)射腔體14-13，發(fā)射腔體14-13內(nèi)安裝超聲波發(fā)射器14-15。
權(quán)利要求1.一種連通器式井涌井漏定性監(jiān)測(cè)儀，進(jìn)口流量傳感器和專用液位傳感器并行連接到 PLC的輸入信號(hào)采集端口，聲光預(yù)警報(bào)警器連接到PLC的輸出端口，PLC通過(guò)串口與工控機(jī)連接，其特征是在泥漿泵與立管之間的平置管線上安裝進(jìn)口流量傳感器，在井口防噴器與回流槽溢流口之間的喇叭口套管的側(cè)壁上開一孔，安裝防氣阻防淤積弧形底座，測(cè)量管自上而下垂直插入弧形底座，專用液位傳感器與測(cè)量管上端緊密螺接，PLC和工控機(jī)對(duì)專用液位傳感器和進(jìn)口流量傳感器的信號(hào)及時(shí)檢測(cè)分析，在第一時(shí)間分析判斷鉆套環(huán)空的泥漿液面變動(dòng)率與進(jìn)口泥漿流量的變動(dòng)率是否一致，超出正常值聲光報(bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連通器式井涌井漏定性監(jiān)測(cè)儀，其特征是弧形底座安裝的最佳位置是與回流槽溢流口底邊相對(duì)應(yīng)的喇叭口套管的側(cè)壁上，并使側(cè)壁上的開孔與弧形底座的開口保持口徑一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連通器式井涌井漏定性監(jiān)測(cè)儀，其特征是弧形底座正上方的固定短接與測(cè)量管上的護(hù)環(huán)緊密螺接，固定后的測(cè)量管與喇叭口套管平行，測(cè)量管上端的排氣孔必須高于回流槽溢流口的頂端，測(cè)量管的下端懸在弧形底座防氣阻防淤積腔體的中間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連通器式井涌井漏定性監(jiān)測(cè)儀，其特征是測(cè)量管與喇叭口套管通過(guò)弧形底座形成U型連通器，測(cè)量管上端排氣孔排出弧形腔體內(nèi)的氣體，使測(cè)量管里的泥漿液面與鉆套環(huán)空中的泥漿液面保持一致性增減。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連通器式井涌井漏定性監(jiān)測(cè)儀，其特征是測(cè)量管的長(zhǎng)度大于回流槽溢流口的口徑，測(cè)量管的外徑以30mm-50mm為宜，測(cè)量管的上端套有外絲，外絲的下面開有排氣孔，接近下端的外部焊接一個(gè)套有外絲的護(hù)環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連通器式井涌井漏定性監(jiān)測(cè)儀，其特征是弧形底座的結(jié)構(gòu)和形狀為縱向剖開的中空半球體，剖切口的口徑小于喇叭口套管的直徑，剖切口與喇叭口套管側(cè)壁上的開孔吻合對(duì)接，底座內(nèi)部有中空弧形腔體，底座外部為自上而下的弧形體，弧形體正上方中間開一孔，安裝一個(gè)套內(nèi)絲的固定短接，固定短接與測(cè)量管的護(hù)環(huán)緊密螺接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連通器式井涌井漏定性監(jiān)測(cè)儀，其特征是專用液位傳感器為不銹鋼圓柱形簡(jiǎn)體，不銹鋼筒豎立時(shí)上端內(nèi)壁有絲扣，自下而上依次螺接密封蓋和頂蓋， 頂蓋上有凸臺(tái)，凸臺(tái)的外徑與不銹鋼筒的外徑相同，不銹鋼筒上端內(nèi)壁絲扣的下面開有一側(cè)孔，安裝多芯插座，不銹鋼筒的底端內(nèi)壁有絲扣與喇叭形底座螺接，喇叭形底座的外部為上中下三個(gè)外徑不同但依次連接的同心中空?qǐng)A柱體，下端圓柱體的外徑與不銹鋼筒的外徑相同，中間圓柱體的外徑與不銹鋼筒的內(nèi)徑相同并套有絲扣，二者緊密螺接，上端圓柱體的外徑略小于中間圓柱體的外徑，上端圓柱體最上邊有外絲與線路板托盤螺接，線路板托盤的外徑略小于不銹鋼筒的內(nèi)徑，線路板固定在托盤上后，其頂部要低于不銹鋼筒側(cè)壁上的多芯插座的底部，喇叭形底座的內(nèi)部也分為上中下三部分，下部為套有內(nèi)絲的直段，直段的內(nèi)徑與測(cè)量管的外徑相同，二者緊密螺接，中間部分為喇叭形段，大喇叭口連接著直段其口徑與測(cè)量管的內(nèi)徑相同，小喇叭口連接著喉道，喉道連接著上部分的發(fā)射腔體，發(fā)射腔體的內(nèi)徑大于喉道的內(nèi)徑，發(fā)射腔體內(nèi)安裝超聲波發(fā)射器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種指示石油鉆井過(guò)程中井涌井漏的監(jiān)測(cè)儀。一種連通器式井涌井漏定性監(jiān)測(cè)儀，進(jìn)口流量傳感器和專用液位傳感器并行連接到PLC的輸入信號(hào)采集端口，聲光預(yù)警報(bào)警器連接到PLC的輸出端口，PLC通過(guò)串口與工控機(jī)連接，在泥漿泵與立管之間的平置管線上安裝進(jìn)口流量傳感器，在井口防噴器與回流槽溢流口之間的喇叭口套管的側(cè)壁上開一孔，安裝防氣阻防淤積弧形底座，測(cè)量管自上而下垂直插入弧形底座，專用液位傳感器與測(cè)量管上端緊密螺接。在鉆井過(guò)程中，PLC和工控機(jī)對(duì)專用液位傳感器和進(jìn)口流量傳感器的信號(hào)及時(shí)檢測(cè)分析，無(wú)論泥漿是靜止還是循環(huán)流動(dòng)，都能及時(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠地監(jiān)測(cè)泥漿流動(dòng)的細(xì)小變化，第一時(shí)間定性判斷是否有井涌井漏發(fā)生。
文檔編號(hào)E21B47/047GK202215237SQ201120040939
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者曹民, 趙剛 申請(qǐng)人:濮陽(yáng)市百福瑞德石油科技有限公司