[发明专利]一种新型井涌报警装置及方法

摘要

本发明公开了一种新型井涌报警装置及方法，该装置包括底座(1)、转轴(2)、连杆(4)、靶板(5)、计算单元与报警单元；所述的底座设置在管道的泥浆流出口处；底座具有一个底板和两个侧板(3)；两个侧板垂直与底板固定在底板的相对两侧；且沿着泥浆流动方向设置；转轴设置在2块侧板上，由电机驱动；连杆的一端固定在转轴上，连杆的另一端固定有所述的靶板；连杆处于竖直位置时，靶板与泥浆流动方向垂直；转轴上设有扭矩传感器；扭矩传感器与计算单元相连；计算单元与报警单元相连；在计算单元中计算流速值并启动报警单元实施报警。该新型井涌报警装置及方法易于实施，且能有效地避免井涌的发生，保障钻井过程中的人身和财产安全。

主权项

一种新型井涌报警装置，其特征在于，包括底座(1)、转轴(2)、连杆(4)、靶板(5)、计算单元与报警单元；所述的底座设置在管道的泥浆流出口处；底座具有一个底板和两个侧板(3)；两个侧板垂直于底板固定在底板的相对两侧；且沿着泥浆流动方向设置；转轴设置在2块侧板上，由电机驱动；连杆的一端固定在转轴上，连杆的另一端固定有所述的靶板；连杆处于竖直位置时，靶板与泥浆流动方向垂直；转轴上设有扭矩传感器；扭矩传感器与计算单元相连；计算单元与报警单元相连；在计算单元中执行以下计算和处理：(1)当连杆处于竖直位置且靶板浸没于泥浆中时，计算单元由读取扭矩传感器检测到的力矩值M；根据下式计算得到泥浆液对靶板所造成的冲力F：F＝M/L，L为连杆的长度与靶板的长度之和；(2)计算单元再由下式计算得到泥浆的流速v：其中，Cd为流体阻力系数，A为靶板处于水平位置时在水平面的投影面积，ρ为泥浆的密度；(3)当流速v大于第一预设阈值时，或单位时间内流速变化值△v大于第二预设阈值时，计算单元启动报警单元实施报警；在靶板上设有一个电叉；电叉与电流检测回路的一端相连，电流检测回路的另一端与流动的泥浆液相连；以流动的泥浆液作为导体；电流检测回路中设有电流表；在连杆的旋转过程中，当电流表的读数发生跳变，即表示电叉接触到泥浆液或电叉从泥浆液中离开，记录此时角度传感器检测出连杆与水平方向所成的角度α，则液位高度为h＝H‑L·sinα；其中H为转轴与底座的上表面的高度，L为连杆的长度与靶板的长度之和；连杆上还设有用于检测连杆角度的角度传感器，靶板上设有一个泥浆勺；连杆处于水平位置时，泥浆勺的开口朝上；在计算单元中执行以下计算和处理：(1)在电机驱动下，当连杆上的泥浆勺从流动中的泥浆液中舀出一勺泥浆，并且连杆继续上升达到与水平方向平行时，计算此时泥浆勺中泥浆液的质量m，泥浆勺的容积V已知，则由下式计算得到泥浆液的比重值(2)当泥浆液的比重值大于第三预设阈值时，或单位时间内比重变化值大于第四预设阈值时，计算单元启动报警单元实施报警。