[发明专利]一种电声变频液面监测系统

说明书

本发明涉及一种石油、地矿钻、完、修井电声变频液面监测系统，包括电脑和软件(1)，功控机(2)，供电电源(3)，以及电声变频接发装置(4)；电脑和软件(1)通过USB接口线(11)与功控机(2)相连，功控机(2)通过多芯线缆(14)与电声变频接发装置(4)相连，供电电源(3)通过供电线(12)和供电线(13)分别给电脑和软件(1)和功控机(2)供电。本发明的电声变频液面监测系统可以解决目前无法电控远程无氮气(不用压缩气体)监测井下液面等技术问题。

技术领域

本发明涉及一种电声变频液面监测系统。具体地，本发明涉及一种在石油和地矿钻井、完井、修井作业过程中遇到井漏时，井筒液面不在井口，需要对井筒内的液面深度进行准确监测的系统，利用电声变频传播测量井筒内液面深度。

背景技术

石油的钻井、完井、修井作业井控风险问题一直是石油工程最严重的事故风险，对井筒内钻井液、修井液、完井液的液面进行监控并掌握其变化情况，是提前发现溢流和控制井喷的最好手段。本申请的发明人曾于2006年8月18日申请过发明专利2006 1 0112449.2，通过采用氮气脉冲波传声方法，对井漏后井下液面进行监测，实现对井下液面的监控。

截至2021年底，现有技术中对井下液面的监测，均是采用高压氮气瞬时爆破产生的脉冲波进行传声来对井下液面进行监测。通过现场多年来的实际使用，加上国家近年来对安全生产更加重视，发现氮气脉冲波存在以下缺陷：一是野外作业需要携带高压氮气瓶；二是对氮气发射枪充气时，需要操作人员在钻台下面对发射枪冲充气，并在钻台下面操作设备，而钻井队、修井队不允许在钻台下作业，因存在钻台面上落物砸伤钻台下面的操作人员的安全隐患；三是氮气脉冲波所产生的声音的频率与现场作业的噪声(现场柴油机、发电机、钻台气路、电磁机械、钻机作业金属碰撞声音、井下套管钻杆摩擦声、井下液面气泡声)区分困难，噪声干扰严重，对氮气脉冲波的噪声过滤仅限于软件过滤高频和低频，现场没法针对实际噪声的频率进行有针对性的过滤；四是无法实远程自动操作；五是无法实现无氮气操作。

发明内容

为解决如上所述的技术问题，解决目前无法电控远程无氮气(不用压缩气体)监测井下液面等技术问题，本发明提供了一种新的电声变频液面监测系统。

本发明的石油、地矿钻、完、修井电声变频液面监测系统，包括电脑和软件1，功控机2，供电电源3，以及电声变频接发装置4。电脑和软件1通过USB接口线11与功控机2相连，功控机2通过多芯线缆14与电声变频接发装置4相连，供电电源3通过供电线12和供电线13分别给电脑和软件1和功控机2供电。电声变频接发系统4顶部安装有压力表10，电声变频接发系统4底部通过丝扣依次与泄压考克9和弯管8相连，弯管8通过丝扣或法兰与钻、修、完井口5上面的法兰或27/8”油管扣6相连。

在优选的实施方式中，电声变频接发系统4整体外形呈漏斗形，顶部为密封盖板401，中部为圆柱形外壳402，中下部为漏斗外壳408，底部为漏斗底直口丝扣接头414。盖板401通过螺栓403与圆柱形外壳402相连接，两者之间设计有密封圈用于密封；盖板401中间有加工有一孔，用于使多芯线缆14通过电缆密封接头411穿入电声变频接发装置4内部，为拾音传感器409和扬声器404供电。在漏斗外壳408与圆柱形外壳402交接位置412上部约1～30cm高度位置，设置有偏芯承重圆环410，偏芯承重圆环410被焊接在圆柱形外壳402内腔壁上。

偏芯承重圆环410上开有一个大孔，大孔直径与扬声器404直径相当。所述大孔是扬声器404向井筒内发射声波的通道，大孔四周开有螺栓孔407，扬声器404通过螺栓固定在偏芯承重圆环410上，偏芯承重圆环410最外圆周通过焊接固定在电声变频接发装置4的内腔壁上。偏芯承重圆环410厚边一侧开有一个拾音传感器安装孔413，拾音传感器409插入拾音传感器安装孔413内，并被固定在偏芯承重圆环410上。

多芯线缆14穿入盖板401后分成两路，一路是电缆405，与扬声器404相连，为扬声器404供电；一路是信号线406，与拾音传感器409相连，用于传输信号。