[发明专利]防涌防浪激光液位监测仪

说明书

所属技术领域

本发明属于石油钻井工程技术领域，涉及一种钻井液(俗称泥浆)的液位与方量的监测装置，尤其是能识别井涌井漏发生的液位方量监测装置。

背景技术

在石油勘探开发与钻井过程中，监测泥浆罐泥浆液位方量的变化，是预防和及早发现井涌井漏的基本条件。而连续、稳定、准确的监测技术是保障基本条件得以满足的前提

目前，国内钻井过程中，对泥浆液位方量的监测技术主要是靠人工间隔测量，辅助以浮球式液位计或超声波液位监测仪等。以上技术的缺失在于：人工间隔测量不能解决实时监控，也无法排除人为误差因素，因此，测量的连续性、准确性不够。浮球式液位计误报现象严重，不连续、不稳定、不准确。而超声波液位检测仪虽然做到了连续性，但无法达到稳定和准确，因此也不能满足实测需要。

现有技术之所以不能做到连续、稳定、准确的测量，重要原因是没有结合泥浆运动的实际情况，制定出行之有效的方法。

在石油天然气钻井过程中，为了发挥泥浆的使用特性，必须使泥浆处于不停地运动状态。为此，在泥浆罐中少则有1个，多则2-3个搅拌机不停地搅拌泥浆。由于搅拌产生的旋转波浪高低之间达到70CM，这就是监测难点之一大波浪。难点之二是强涌动。泥浆是要被大功率往复式泥浆泵从泥浆罐中不停地抽汲，这就导致在泥浆罐的底部会产生强烈的涌动。难点之三，是变化快。在钻井过程中随着井深的增加或井底情况的变化，泥浆的密度粘度都会发生很大变化。难点之四，是强腐蚀强干扰。泥浆液中强碱对测量体有极强的腐蚀性，而泥浆罐平台上和周围全部是大功率电机在运转，会产生强烈的电磁波和频率干扰。

发明内容

为了克服现有的监测技术不能连续、稳定、准确的监测泥浆液位方量的变化，针对目前泥浆液位方量监测技术上存在的问题，结合泥浆在泥浆罐中运动的特点，本发明提供了一种在线防涌防浪激光液位监测仪。该监测仪不仅能连续、稳定、准确的监测泥浆液位方量的变化，而且准确判断钻井过程中是否发 生了井涌井漏，及时预警报警。本发明是由防涌防浪测量管、专用激光测距传感器、在线密度传感器、PLC、及触摸显示屏等构成。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：设置一个内外双层结构的防涌防浪测量管，将其垂直插入泥浆罐中，它为激光测距传感器提供稳定的测量环境。防涌防浪测量管内外管壁上开有孔，可以为泥浆的流入流出提供通道。内管孔径小于外管孔径，内管开孔数目大于外管开孔数目，内管壁上的孔与外管壁上的孔错开成直角。防涌防浪测量管内有一个随泥浆方量的多少而升降变化的平涌浮子，它为激光测距传感器提供可靠地探测平台。圆柱形浮子的长度小于内管顶端到安装盘的距离，圆柱形浮子的直径略小于内管内径，在液体密度为1.0时浮子顶面与液面持平。激光测距传感器与防涌防浪测量管上下相连，传感器连续不断的发射激光束探射平涌浮子，并通过浮子表面的反射测得传感器到浮子的距离，这就获得了泥浆液位的初始高度。PLC连接着激光测距传感器和密度在线传感器，它会及时寻访到激光测距传感器的初始高度，同时也会寻访到密度在线传感器的泥浆密度信息，根据设定的程序，PLC可以把因密度变化使浮子浮出泥浆液面的高度值扣减掉，从而还原泥浆液面的真实高度，这就是解密还原技术。最终PLC计算得出泥浆的准确液位方量值，并将这一数值输送给触摸显示屏。具有工控机功能的触摸显示屏会把PLC计算得出的泥浆准确液位方量值与设定的预警报警值做比对，就可以及时判断出钻井过程中是否有井涌井漏发生。

本发明的技术核心是：内外双管防涌防浪技术、侧开孔引流技术、浮子平涌技术、底板限流技术、解密还原技术、专用激光测距传感器的设计技术、专用激光测距传感器与内外双层防涌防浪测量管的连接使用技术。

本发明的有益效果是：可以连续工作、稳定运行、准确监测、及时报警、安全可靠，达到了设计的预期目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构原理图，图2是专用激光测距传感器13的备件装配图，图3是线路板支架的立体图，图4是线路板支架的主视图和A-A剖视图。

图中1内管，2外管，3内管顶端丝扣，4安装盘，5T型螺丝，6罐面网板，7内管孔，8减震环，9顶丝，10圆柱形浮子，11外管孔，12限流底板，13专用激光测距传感器，14环空，15泥浆罐，16泥浆出口，17泥浆泵，18在线密度传感器，19声光报警器，20PLC，21触摸显示屏。

具体实施方式