[发明专利]一种基于油基钻井液井下气侵早期监测装置与方法

权利要求书

1.一种基于油基钻井液井下气侵早期检测装置，其特征在于，该装置安装在底部钻具组合的测量短节上，包括：过滤器、小腔体、小活塞、小活塞杆、大腔体、大活塞、大活塞杆、小活塞温压传感器、大活塞温压传感器、步进电机、井筒-小腔体流体单向阀、小腔体-大腔体流体单向阀、大腔体-井筒流体单向阀、连接控制杆、系统电源和信号采集处理数字电路；

所述小腔体、大腔体均设置在井筒内并固定在井下钻井工具底部，井筒内装有井筒环空油基钻井液，所述小腔体、大腔体之间设置有所述小腔体-大腔体流体单向阀；

所述小腔体内设置有所述小活塞，所述小活塞上连接有所述小活塞杆，所述小活塞上还安装有小活塞温压传感器；

所述大腔体内设置有所述大活塞，所述大活塞上连接有所述大活塞杆，所述大活塞上还安装有大活塞温压传感器；

所述步进电机通过连接控制杆连接所述小活塞杆和所述大活塞杆，分别带动所述小活塞杆和所述大活塞杆沿井筒轴向方向自下而上做直线运动；

所述井筒-小腔体流体单向阀设置在所述小腔体的低端，过滤器对井筒环空内的油基钻井液过滤后，由打开的井筒-小腔体流体单向阀进入小腔体内部空间；

所述大腔体-井筒流体单向阀设置在所述大腔体的顶端，使得所述大腔体内的流体经所述大腔体-井筒流体单向阀排出；

所述大活塞温压传感器、小活塞温压传感器均连接所述信号采集处理电路，所述信号采集处理电路和步进电机均连接所述系统电源；所述信号采集处理电路是将监测值经传感器转变成的电信号进行记录、存储并分析上传数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于油基钻井液井下气侵早期检测装置，其特征在于，所述小腔体、大腔体为均为圆柱体。

3.根据权利要求1所述的一种基于油基钻井液井下气侵早期检测装置，其特征在于，所述连接控制杆为刚性材料，且中部位置连接在步进电机上，沿井筒轴向方向做循环往复运动。

4.根据权利要求1所述的一种基于油基钻井液井下气侵早期检测装置，其特征在于，所述连接控制杆两端分别连接小活塞杆的尾部和大活塞杆的尾部，将连接控制杆、小活塞和大活塞构成一个刚性机构，一同连接在步进电机上，由步进电机带动小活塞和大活塞一同沿井筒轴向方向做循环往复运动。

5.根据权利要求1所述的一种基于油基钻井液井下气侵早期检测装置，其特征在于，所述大腔体和小腔体的直径比为n:1，n≧10。

6.一种基于油基钻井液井下气侵早期检测方法，通过权利要求1-5任一所述的井下气侵早期检测装置实现，所述井下气侵早期检测装置每Ts完成一次循环往复周期,其特征在于，包括步骤如下：

通过分别测量进入大腔体、小腔体内的流体压力的变化，得到压力监测曲线，基于模式识别判断油基钻井液是否含有溶解气，从而判断是否有气体侵入井筒，进而计算出此时发生气侵时油基钻井液中气体溶解度并初步判断出侵入气体类型。