[发明专利]一种溢流和井漏监测系统及其监测方法

权利要求书

1.一种溢流和井漏监测系统，包括监测罐(18)、液位计、调节阀(17) 、截止阀B(25)、泵冲传感器(2)、灌浆泵(11) 、钻井液池(12)和监测控制报警装置(10)；其特征在于：液位计包括主腔室液位计(20) 、副腔室液位计(21)；监测罐(18)通过隔板(19)分割为主腔室(22)和副腔室(23)；主腔室(22)内安装主腔室液位计(20)，副腔室(23)内安装副腔室液位计(21)；主腔室(22)加工有与井口防溢管出浆口(7)连接配合的主腔室入口管(14)、与调节阀(17)连接的主腔室出口管(16)和与灌浆泵(11)排出口连接的灌浆管(15)，灌浆泵(11)的吸入口与钻井液池(12)连接；副腔室(23)加工有与截止阀B(25)连接的副腔室出口管(24)；主腔室出口管(16)和副腔室出口管(24)均通过振动筛（13）引入钻井液池(12)；泵冲传感器(2)安装在钻井泵(1)上；主腔室液位计(20)、副腔室液位计(21)、泵冲传感器(2)和调节阀(17)的测量信号通过信号电缆与监测控制报警装置(10)连接。

2.根据权利要求1所述的溢流和井漏监测系统，其特征在于，所述的主腔室液位计(20)和副腔室液位计(21)为雷达液位计，在钻井泵输出管线上设有钻井泵出口流量计（3）。

3.根据权利要求1或2所述的溢流和井漏监测系统，其特征在于，所述的主腔室(22)和副腔室(23)之间安装有连通管线，连通管线上安装有截止阀C(26)。

4.按照权利要求1或2所述的溢流和井漏监测系统的监测方法，其特征在于：

监测控制报警装置(10)实时监测泵冲传感器(2)、主腔室液位计(20)、副腔室液位计(21)和调节阀(17)的测量信号，分别得到钻井泵(1)的冲数、主腔室 (22)的液位高度、副腔室(23)的液位高度和调节阀(17)的阀位；

在钻井泵(1)维持井筒(9)内钻井液循环过程中，截止阀B(25)处于关闭状态，井筒(9)内返出的钻井液先后经过主腔室入口管(14)、主腔室(22)、主腔室出口管(16)和调节阀(17)，到达振动筛(13)；首先通过监测控制报警装置(10)控制调节阀(17)的开关，使得主腔室(22)的液位升高，当主腔室(22)的液位超过隔板(19)的高度后，钻井液从主腔室(22)溢流到副腔室(23)，副腔室(23)内的液位升高速度将稳定在速度V；当速度V增大且增大值大于设定的速度增大值时，监测控制报警装置(10)发出溢流报警；当速度V减小且减小值大于设定的速度减小值时，监测控制报警装置(10)发出井漏报警；当副腔室(23)液位到达隔板(19)高度时，监测控制报警装置(10)停止溢流井漏监测，并打开截止阀B(25)，将副腔室(23)内的钻井液泄放到振动筛(13)，然后关闭截止阀B(25)并继续进行溢流井漏监测；

在起钻过程中，首先通过监测控制报警装置(10)关闭截止阀B(25)和调节阀(17)；监测控制报警装置(10)通过监测主腔室(22)的液位变化以及副腔室(23)的液位变化计算出监测罐(18)的液量变化值，从而与需灌浆量进行比较判断溢流井漏情况；当主腔室(22)的液位降低至灌浆设定下限值时，监测控制报警装置(10)停止溢流井漏监测，启动灌浆泵(11)进行灌浆，钻井液通过灌浆管(15)进入主腔室(22)，主腔室(22)的液位达到灌浆设定上限值时停止灌浆并继续进行溢流井漏监测；

在下钻过程中，首先通过监测控制报警装置(10)关闭截止阀B(25)和调节阀(17)；监测控制报警装置(10)通过监测主腔室(22)的液位变化以及副腔室(23)的液位变化计算出监测罐(18)的液量变化值，从而与理论排代量进行比较判断溢流井漏情况；当主腔室(22)的液位增加至放浆设定上限值时，监测控制报警装置(10)停止溢流井漏监测，打开调节阀(17)，钻井液通过调节阀(17)泄放至振动筛(13)，主腔室(22)的液位达到放浆设定下限值时关闭调节阀(17)停止放浆并继续进行溢流井漏监测。

5.按照权利要求3所述的溢流和井漏监测系统的监测方法，其特征在于：

监测控制报警装置(10)实时监测泵冲传感器(2)、主腔室液位计(20)、副腔室液位计(21)和调节阀(17)的测量信号，分别得到钻井泵(1)的冲数、主腔室 (22)的液位高度、副腔室(23)的液位高度和调节阀(17)的阀位；

在钻井泵(1)维持井筒(9)内钻井液循环过程中，截止阀B(25)处于关闭状态，井筒(9)内返出的钻井液先后经过主腔室入口管(14)、主腔室(22)、主腔室出口管(16)和调节阀(17)，到达振动筛(13)；首先通过监测控制报警装置(10)自动控制调节阀(17)的开关，使得主腔室(22)的液位升高，当主腔室(22)的液位超过隔板(19)的高度后，钻井液从主腔室(22)溢流到副腔室(23)，停止调节阀(17)的开关；调节阀(17)停止开关后，副腔室(23)内的液位升高速度将稳定在速度V；当速度V增大且增大值大于设定的速度增大值时，监测控制报警装置(10)发出溢流报警；当速度V减小且减小值大于设定的速度减小值时，监测控制报警装置(10)发出井漏报警；当副腔室(23)液位到达隔板(19)高度时，监测控制报警装置(10)停止溢流井漏监测，并打开截止阀B(25)，将副腔室(23)内的钻井液泄放到振动筛(13)，然后关闭截止阀B(25)并继续进行溢流井漏监测；

在起钻过程中，首先通过监测控制报警装置(10)关闭截止阀B(25)和调节阀(17)；监测控制报警装置(10)通过监测主腔室(22)的液位变化以及副腔室(23)的液位变化计算出监测罐(18)的液量变化值，从而与需灌浆量进行比较判断溢流井漏情况；当主腔室(22)的液位降低至灌浆设定下限值时，监测控制报警装置(10)停止溢流井漏监测，启动灌浆泵(11)进行灌浆，钻井液通过灌浆管(15)进入主腔室(22)，主腔室(22)的液位达到灌浆设定上限值时停止灌浆并继续进行溢流井漏监测；

在下钻过程中，首先通过监测控制报警装置(10)关闭截止阀B(25)和调节阀(17)；监测控制报警装置(10)通过监测主腔室(22)的液位变化以及副腔室(23)的液位变化计算出监测罐(18)的液量变化值，从而与理论排代量进行比较判断溢流井漏情况；当主腔室(22)的液位增加至放浆设定上限值时，监测控制报警装置(10)停止溢流井漏监测，打开调节阀(17)，钻井液通过调节阀(17)泄放至振动筛(13)，主腔室(22)的液位达到放浆设定下限值时关闭调节阀(17)停止放浆并继续进行溢流井漏监测；

起下钻过程中，打开截止阀C(26)使主腔室(22)与副腔室(23)连通。