[发明专利]一种钻井液出口流量定量检测装置及钻井液液位测量方法

权利要求书

1.一种钻井液出口流量定量检测装置，其特征在于：所述钻井液出口流量定量检测装置包括雷达液位测量探头(2)、雷达流速测量探头(3)、数据采集模块(4)、A/D转换模块(5)、上位机(6)、异常工况判断模型(7)、报警(8)；所述雷达液位测量探头(2)和雷达流速测量探头(3)检测钻井液液位和流速数据；所述数据采集模块(4)采集所述钻井液液位和流速数据并传送到A/D转换模块(5)；所述A/D转换模块(5)将接收的数据转换为上位机(6)可以识别的信号；所述上位机(6)将信号分析处理后的数据传送到异常工况模型(7)；所述异常工况模型(7)将接收的数据与预设模型比对，如果超出正常范围，则向报警(8)发出报警信号；所述报警(8)接收到报警信号后发出报警。

2.根据权利要求1所述的一种钻井液出口流量定量检测装置，其特征是，所述数据采集模块(4)和A/D转换模块(5)置于室外防爆箱(9)内。

3.根据权利要求1所述的一种钻井液出口流量定量检测装置，其特征是，所述雷达液位测量探头(2)垂直安装；所述雷达流速测量探头(3)安装方向与钻井液流动方向一致。

4.根据权利要求1所述的一种钻井液出口流量定量检测装置，其特征是，所述异常工况判断模型(7)根据预设模型比对数据，如低于正常范围，则发出井漏报警信号，如高于正常范围，则发出井涌报警信号；所述报警(8)设置不同的报警等级，根据不同的报警信号设置声音报警或光报警或声光同时报警。

5.一种钻井液液位测量方法，其特征在于：使用一种钻井液出口流量定量检测装置；所述异常工况模型(7)通过雷达液位测量探头(2)测量的液位高度数据和雷达流速测量探头(3)测量的钻井液流速v，雷达液位测量探头2垂直安装于钻井液出口架空槽的上方，雷达基线位置代表4mA(空管)，雷达基线与架空槽最顶端的距离代表20mA(满管)。假设探头输出电流为xmA，则有以下公式：

h₃＝h₄-h₂

h＝D-d-h₃

综上

式中：D-架空槽管径

d-架空槽壁厚

h-液位高度

h1-探头提离高度

h2-液位与基线距离

h3-液位与架空槽最顶端的距离

h4-雷达基线与架空槽最顶端的距离(一般情况下设置为1米，已知)

根据雷达液位测量探头2测量出的液位高度h和雷达流速测量探头测量出的钻井液流速v，计算出架空槽横截面圆心到液面两端连线所成的夹角θ。

其中：θ—架空槽横截面圆心到液面两端连线所成夹角；

D—架空槽直径；

h—液位高度；

当液位高度低于架空槽管径一半时，钻井液出口流量有以下公式：

其中：Q—钻井液出口流量；

k—校正系数；

θ—架空槽横截面圆心到液面两端连线所成夹角；

D—架空槽直径；

h—液位高度；

v—流速。

当液位高度高于架空槽管径一半时，钻井液出口流量有以下公式：

其中：Q—钻井液出口流量；

k—校正系数；

θ—架空槽横截面圆心到液面两端连线所成夹角；

D—架空槽直径；

h—液位高度；

v—流速。