1.本發(fā)明屬于油氣資源勘探開發(fā)領(lǐng)域，尤其涉及一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2.井漏是是鉆井過程中常發(fā)生的復(fù)雜情況，當(dāng)發(fā)生井漏時，必須及時、快速地應(yīng)用有效堵漏措施，減少或阻止鉆井液漏失，避免誘發(fā)井塌埋鉆具、井涌、溢流或井噴等重大事故的發(fā)生。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重漏失，出現(xiàn)鉆井液失返時，除進(jìn)行快速堵漏、持續(xù)向井內(nèi)灌注鉆井液外，還要監(jiān)測環(huán)空鉆井液液面，估算鉆井液漏速，進(jìn)而判斷井漏的性質(zhì)，評估井眼坍塌及井控風(fēng)險，為優(yōu)化堵漏方案，快速封堵漏失層提供依據(jù)。本發(fā)明提供了一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法及系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)空液面位置，并提供了鉆井液漏速的計算方法。

3.目前，現(xiàn)有的液面監(jiān)測裝置一般通過計算聲波發(fā)射與反射接收的時間差來確定液面位置。但是，基于聲波的液面監(jiān)測裝置一般安裝在地面節(jié)流管匯分支管線端部，固定式安裝，承壓能力不能低于管匯壓力等級，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，成本較高；聲源為變截面音爆及聲沖擊波、次聲波、電控聲波等，抗干擾能力較弱，需要停鉆、關(guān)封井器等附加作業(yè)步驟，作業(yè)周期長，尤其是液面下降較少，聲部反射時間過短時，難以準(zhǔn)確獲得液面數(shù)值；對于定向井河大斜度井，液面位置監(jiān)測結(jié)果誤差較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法及系統(tǒng)，主要解決現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備復(fù)雜、安裝位置受限、作業(yè)程序復(fù)雜、測量周期長、抗干擾能力差的技術(shù)問題。

5.本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

6.一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法，包括如下步驟：

7.步驟1，將液面測量裝置安裝于鉆桿元件上，每一個鉆桿元件由鉆桿和鉆桿接頭構(gòu)成；

8.步驟2，液面測量裝置按照鉆桿元件的入井次序進(jìn)行編號，液面測量裝置在運(yùn)行時發(fā)射代表其所在鉆桿元件的編號信息；

9.步驟3，將信號接收與處理裝置設(shè)于鉆井井筒外部；

10.步驟4，液面測量裝置所處環(huán)境壓力等于大氣壓時，該液面測量裝置運(yùn)行，發(fā)射代表其所在鉆桿元件的編號信息并且監(jiān)測其它液面測量裝置發(fā)射的編號信息；

11.步驟5，處于運(yùn)行狀態(tài)的液面測量裝置監(jiān)測到先入井的液面測量裝置發(fā)射的編號信息時，發(fā)射先入井的液面測量裝置的編號信息；

12.步驟6，信號接收與處理裝置接收來自多個液面測量裝置的多組編號信息，當(dāng)信號接收與處理裝置接收到的編號信息相同時，根據(jù)相同的編號信息即可確定最接近環(huán)空液面的液面測量裝置，從而確定當(dāng)前環(huán)空液面位置。

13.本技術(shù)方案中，當(dāng)鉆井未發(fā)生漏失時，位于環(huán)空液面以下的液面測量裝置所處的環(huán)境壓力是大于大氣壓的，此時，位于環(huán)空液面以下的液面測量裝置并未運(yùn)行。當(dāng)某個或者某幾個液面測量裝置露出于環(huán)空液面時，處于環(huán)空液面之上的液面測量裝置所處的環(huán)境壓力為大氣壓，此時液面測量裝置開始運(yùn)行，向外界傳遞代表該液面測量裝置所處的鉆桿元件的編號信息，也即向其它處于運(yùn)行狀態(tài)的液面測量裝置以及信號接收與處理裝置傳遞其編號信息。其中，每一個液面測量裝置僅對應(yīng)一個鉆桿元件，并且，每一個處于運(yùn)行狀態(tài)的液面測量裝置在發(fā)射與其對應(yīng)的鉆桿元件的編號信息時也在接受其它處于運(yùn)行狀態(tài)的液面測量裝置所發(fā)射的編號信息，當(dāng)監(jiān)測到其它液面測量裝置發(fā)射的代表更接近井底的編號信息時，該液面測量裝置發(fā)射代表更接近井底的編號信息；隨著時間推移，各處于運(yùn)行狀態(tài)的液面測量裝置所發(fā)射的編號信息趨于一致，從而信號接收與處理裝置所接受到的來自各液面測量裝置所發(fā)射的編號信息趨于穩(wěn)定，信號接收與處理裝置能夠?qū)崟r確定離井口最遠(yuǎn)，即離鉆井井底最近的鉆桿元件的編號信息，從而確定環(huán)空液面的實(shí)時位置。

14.進(jìn)一步的，

15.步驟7，當(dāng)運(yùn)行的液面測量裝置所處環(huán)境壓力大于大氣壓時，該液面測量裝置的編號信息設(shè)置為缺省值；

16.步驟8，設(shè)置為缺省值的液面測量裝置停止運(yùn)行。

17.本技術(shù)方案中，就正常鉆井未發(fā)生井漏或者鉆井環(huán)空灌滿鉆井時，液面測量裝置所處的環(huán)境壓力大于大氣壓力，恢復(fù)處于液面以下的液面測量裝置的編號信息為缺省值，然后，停止設(shè)置為缺省值的液面測量裝置的運(yùn)行。

18.優(yōu)選的，鉆桿元件上設(shè)置1-2個液面測量裝置。

19.優(yōu)選的，轉(zhuǎn)桿元件上設(shè)置2個液面測量裝置時，2個液面測量裝置為并聯(lián)連接。

20.本技術(shù)方案中，通過于一個鉆桿元件上設(shè)置2個并聯(lián)的液面測量裝置，從而2個液面測量裝置互為備用，以提高液面測量裝置所發(fā)射的編號信息的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

21.進(jìn)一步的，

22.步驟9，計算最接近環(huán)空液面的液面測量裝置所在的鉆桿元件與鉆井井底的距離l，其中，n為所述最接近環(huán)空液面的液面測量裝置所對應(yīng)的鉆桿元件至鉆井井口之間的鉆桿元件個數(shù)，l

dp

為一個鉆桿元件的長度,即l＝n

·

l

dp

；

23.步驟10，根據(jù)最接近環(huán)空液面的液面測量裝置的安裝位置確定環(huán)空液面位置l

top

；

24.本技術(shù)方案的步驟10具體的指，若液面測量裝置安裝于鉆桿最上部，液面位置l

top

＝(n-1)

·

l

dp

；若液面測量裝置安裝于鉆桿最下部，則液面位置l

top

＝n

·

l

dp

；若液面測量裝置安裝于鉆桿中部，則液面位置l

top

＝(n-0.5)

·

l

dp

等。本技術(shù)方案中，通過確定離井底最近的處于運(yùn)行狀態(tài)的液面測量裝置所發(fā)射的編號信息，從而確定該編號信息所對應(yīng)的鉆桿元件的入井次序，進(jìn)而確定處于運(yùn)行狀態(tài)的最接近環(huán)空液面的液面測量裝置所對應(yīng)的鉆桿元件至鉆井井口之間的鉆桿元件個數(shù)n，基于每一個鉆桿元件的長度相同，可以確定最接近環(huán)空液面的液面測量裝置所在的鉆桿元件與鉆井井底的距離l，基于確定液面測量裝在鉆桿元件上的位置，從而確定環(huán)空液面位置l

top

。

25.進(jìn)一步的，

26.步驟12，計算所述信號接收與處理裝置接收到相鄰液面測量裝置發(fā)射的編號信息時間差為δt；

27.步驟13，計算相鄰兩個液面測量裝置之間的環(huán)空容積v，其中，l

i-1,i

為相鄰兩個液面測量裝置之間的距離，r1為鉆井井眼半徑，r2為鉆桿外表面半徑，從而，相鄰兩個液面測量裝置之間的環(huán)空容積v為：

28.v＝π

·

l

i-1,i

·

(r

12-r

22

)；

29.步驟14，計算漏失速度δq：δq＝v/δt。

30.本技術(shù)方案中，液面監(jiān)測系統(tǒng)通過監(jiān)測井底液面測量裝置發(fā)射電磁波信號，可實(shí)時獲得最下端井底液面測量裝置編號信息，快速確定環(huán)空液面位置，并根據(jù)時間井底液面測量裝置編號變化時間差，獲得環(huán)空液面下降速度，進(jìn)而獲得鉆井液漏速。本系統(tǒng)基于電磁波信號傳輸，速度快，無延時，抗干擾能力強(qiáng)；液面測量裝置由壓力傳感器觸發(fā)，全自動運(yùn)行，無需人工干預(yù)，無需額外作業(yè)步驟，監(jiān)測效率高；液面位置和鉆井液漏速由接收到的確定信號計算獲得，與井型和液面位置無關(guān)，監(jiān)測結(jié)果可靠準(zhǔn)確；信號接收與處理裝置安裝在地面井口空曠位置，無特殊要求，操作簡單，對鉆井系統(tǒng)無干擾。

31.基于上述的鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法，還提出一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測系統(tǒng)。

32.包括設(shè)于鉆桿元件上的液面測量裝置以及設(shè)于鉆井井口的信號接收與處理裝置；

33.其中，液面測量裝置由壓力傳感模塊、單片機(jī)、電磁波收發(fā)模塊、供電模塊構(gòu)成；壓力傳感模塊與單片機(jī)電連接，單片機(jī)又與電磁波收發(fā)模塊電連接，單片機(jī)又與供電模塊電連接。其中，單片機(jī)接收來自所述壓力傳感模塊的信號并將本液面測量裝置所代表的編號信息傳輸至電磁波收發(fā)模塊；所述電磁波收發(fā)模塊向其它液面測量裝置以及信號接收與處理裝置傳輸代表自身的編號信息，也接收來自其它液面測量裝置的編號信息并傳遞至所述單片機(jī)。

34.其中，單片機(jī)存儲并比較第一編號字段和第二編號字段，所述第一編號字段為不可變的自身編號信息，第二編號字段為可變的位置編號信息。所述可變的位置編號信息指其它液面測量裝置所傳輸?shù)木幪栃畔?，單片機(jī)將第一編號字段和第二編號字段進(jìn)行比較，向電磁波收發(fā)模塊傳輸更接近環(huán)空液面的編號信息。

35.其中，所述信號接收與處理裝置由無線接收端和第二單片機(jī)構(gòu)成。所述無線接收端接收來自多個所述液面測量裝置的多個編號信息并將所述編號信息傳輸至第二單片機(jī)；所述第二單片機(jī)按照既定算法輸出結(jié)果信息至顯示設(shè)備進(jìn)行顯示。

36.本技術(shù)方案中，入井的壓力傳感模塊一直處于運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時監(jiān)測液面測量裝置所處的環(huán)境壓強(qiáng)，當(dāng)壓力傳感模塊監(jiān)測到環(huán)境壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)時，單片機(jī)、電磁波收發(fā)模塊開始運(yùn)行，其中，電磁波收發(fā)模塊向其它處于運(yùn)行狀態(tài)的電磁波收發(fā)模塊以及信號接收與處理裝置發(fā)射代表其所在的鉆桿元件的初始編號信息，同時電磁波收發(fā)模塊接收來自其它處于運(yùn)行狀態(tài)的電磁波收發(fā)模塊所發(fā)射的編號信息并將接收到的編號信息傳輸至單片機(jī)，由單片機(jī)將初始編號信息以及來自電磁波收發(fā)模塊的編號信息進(jìn)行比較，由單片機(jī)向電磁波收發(fā)模塊傳遞代表實(shí)時最遠(yuǎn)離井口的，即最接近環(huán)空液面的，處于運(yùn)行狀態(tài)的液面測量裝置的電磁波收發(fā)模塊所發(fā)射的編號信息，從而，隨著時間推移，各處于運(yùn)行狀態(tài)的液面測量裝置所發(fā)射的編號信息趨于一致，從而，信號接收與處理裝置所接收到的編號信息趨于穩(wěn)定。為保證信號接收與處理裝置所接收到的編號信息的穩(wěn)定性以及準(zhǔn)確性，信號接收與處理裝置將所接收到的編號信息傳輸至第二單片機(jī)進(jìn)行處理，由第二單片機(jī)實(shí)時存儲離鉆井井口最遠(yuǎn)的鉆桿元件的編號信息，并存儲接收到該編號信息的時間。

37.本發(fā)明的有益效果為：

38.1.本系統(tǒng)基于電磁波信號傳輸，速度快，無延時，抗干擾能力強(qiáng)；

39.2.液面測量裝置由壓力傳感器觸發(fā)，全自動運(yùn)行，無需人工干預(yù)，無需額外作業(yè)步驟，監(jiān)測效率高；

40.3.液面位置和鉆井液漏速由接收到的確定信號計算獲得，與井型和液面位置無關(guān)，監(jiān)測結(jié)果可靠準(zhǔn)確；

41.4.信號接收與處理裝置安裝在地面井口空曠位置，無特殊要求，操作簡單，對鉆井系統(tǒng)無干擾。

附圖說明

42.為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作式對范圍的限定，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

43.圖1是本發(fā)明一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法第一實(shí)施例的流程圖；

44.圖2是本發(fā)明一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法第二實(shí)施例的流程圖；

45.圖3是本發(fā)明一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法第三實(shí)施例的流程圖；

46.圖4是本發(fā)明一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法第四實(shí)施例的流程圖；

47.圖5是本發(fā)明的一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測裝置安裝示意圖；

48.圖6是本發(fā)明一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測系統(tǒng)的液面測量裝置結(jié)構(gòu)圖；

49.圖7是本發(fā)明一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測系統(tǒng)的信號接收與處理裝置結(jié)構(gòu)圖；

50.圖8是本發(fā)明一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測系統(tǒng)的整體連接示意圖。

具體實(shí)施方式

51.以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。

52.為使本發(fā)明實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施方式中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述?；诒景l(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施方式。

53.實(shí)施例一

54.請參見圖1以及圖5，一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法，監(jiān)測前需要準(zhǔn)備若干液面測量裝置以及若干鉆桿元件，所述鉆桿元件的結(jié)構(gòu)如圖5所示，由鉆桿和鉆桿接頭構(gòu)成。在入井前，鉆桿元件的長度經(jīng)過測量并對鉆桿元件進(jìn)行編號。

55.本實(shí)施例中，所述鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法包括步驟s1-s6,具體如下：

56.s1,液面測量裝置安裝于鉆桿元件上；

57.s2，液面測量裝置按照鉆桿元件的入井次序進(jìn)行編號，液面測量裝置在運(yùn)行時發(fā)射代表其所在鉆桿元件的編號信息；

58.優(yōu)選的，液面測量裝置按照其所在的鉆桿元件的入井先后次序，從小到大依次進(jìn)

行編號，并且，每一個液面測量裝置對應(yīng)一個鉆桿元件，每一個液面測量裝置在入井之前已經(jīng)預(yù)設(shè)了與其對應(yīng)的鉆桿元件的編號相應(yīng)的編號信息；優(yōu)選的，液面測量裝置安裝于鉆桿元件的底部，即液面測量裝置位于鉆桿接頭的下部；

59.優(yōu)選的，鉆桿元件上安裝至少2個液面測量裝置，所述至少2個液面測量裝置并聯(lián)連接，此處，通過于一個鉆桿元件上設(shè)置至少2個并聯(lián)的液面測量裝置，從而2個液面測量裝置互為備用，以提高液面監(jiān)測裝置所發(fā)射的編號信息的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

60.s3，信號接收與處理裝置設(shè)于鉆井井筒外部；信號接收與處理裝置用于接收來自若干液面測量裝置所發(fā)射的編號信息。

61.s4，由s401和s402依次構(gòu)成：s401,液面測量裝置實(shí)時監(jiān)測自身所處的環(huán)境壓力pi；s402，判斷pi是否與大氣壓強(qiáng)p

大氣壓

相等。

62.當(dāng)pi大于p

大氣壓

時，表明液面測量裝置處于鉆井液面以下，此時，重復(fù)s401；當(dāng)pi等于p

大氣壓

時，表明液面測量裝置已經(jīng)從鉆井液面露出，此時，該液面測量裝置開始運(yùn)行，發(fā)射自身的初始編號信息并且監(jiān)測其它液面測量裝置發(fā)射的編號信息，隨后開始執(zhí)行s5。

63.s5，處于運(yùn)行狀態(tài)的所述液面測量裝置監(jiān)測到先入井的液面測量裝置發(fā)射的編號信息時，發(fā)射先入井的液面測量裝置的編號信息。本實(shí)施例中，由于編號按照鉆井桿元件入井的先后順序依次從小到大進(jìn)行的排列，故越遠(yuǎn)離鉆井井口的鉆桿元件的編號越小，從而設(shè)置在該鉆桿元件上液面測量裝置所預(yù)設(shè)的初始編號信息也就越小。

64.因此，當(dāng)初始編號信息小于其它液面監(jiān)測裝置發(fā)射的編號信息時，表明發(fā)射初始編號信息的液面測量裝置所在鉆桿元件離鉆井環(huán)空液面最近，此時，該液面測量裝置繼續(xù)發(fā)射初始編號信息；當(dāng)初始編號信息大于其它液面監(jiān)測裝置發(fā)射的編號信息時，表明發(fā)射初始編號信息的液面測量裝置所在的鉆桿元件并非離環(huán)空鉆井液面最近，此時，該液面測量裝置發(fā)射其它液面監(jiān)測裝置發(fā)射的編號信息。

65.s6，信號接收與處理裝置接收來自各液面測量裝置的多組編號信息；隨著時間推移，各處于運(yùn)行狀態(tài)的液面測量裝置所發(fā)射的編號信息趨于一致，從而信號接收與處理裝置所接受到的來自各液面測量裝置所發(fā)射的編號信息趨于穩(wěn)定，從而實(shí)時確定離井口最遠(yuǎn)的鉆桿編號以確定環(huán)空液面的實(shí)時位置。

66.實(shí)施例二

67.請參閱圖1、圖2以及圖5，示出了一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法的另一方法流程圖。

68.本實(shí)施例是在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上提出另一實(shí)施例，本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別具體如下：

69.s7，當(dāng)運(yùn)行的所述液面測量裝置所處環(huán)境壓力大于大氣壓時，該液面測量裝置的編號信息設(shè)置為缺省值；

70.s8，設(shè)置為缺省值的液面測量裝置停止運(yùn)行。

71.本實(shí)施例中，就正常鉆井未發(fā)生井漏或者鉆井環(huán)空灌滿鉆井液時，液面測量裝置所處的環(huán)境壓力大于大氣壓力，恢復(fù)處于液面以下的液面測量裝置的編號信息為缺省值，然后，停止設(shè)置為缺省值的液面測量裝置。

72.實(shí)施例三

73.請再次參見圖1、圖2、圖3以及圖5，其示出了一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法的又一方法流程圖。

74.本實(shí)施例是在實(shí)施例一和實(shí)施例二的基礎(chǔ)上提出的另一實(shí)施例，本實(shí)施例與是實(shí)施例一和實(shí)施例二的區(qū)別在于：

75.s9,計算鉆井環(huán)空液面到鉆井井口的距為l，其中，n為所述最接近環(huán)空液面的液面測量裝置所對應(yīng)的鉆桿元件至鉆井井口之間的鉆桿元件個數(shù)，l

dp

為一個鉆桿元件的長度：l＝n

·

l

dp

；

76.s10，根據(jù)最接近環(huán)空液面的液面測量裝置的安裝位置確定液面位置l

top

。

p

如將液面測量裝置安裝在鉆桿最上部，液面位置l

top

＝(n-1)

·

l

dp

；安裝在鉆桿最下部，l

top

＝n

·

l

dp

；安裝在鉆桿中部，l

top

＝(n-0.5)

·

l

dp

等。

77.本實(shí)施例中，通過確定離井底最近的處于運(yùn)行狀態(tài)的液面測量裝置所發(fā)射的編號信息，從而確定該編號信息所對應(yīng)的鉆桿元件的入井次序，進(jìn)而確定處于運(yùn)行狀態(tài)的最接近環(huán)空液面的液面測量裝置所對應(yīng)的鉆桿元件至鉆井井口之間的鉆桿元件個數(shù)n，基于每一個鉆桿元件的長度相同，可以確定最接近環(huán)空液面的液面測量裝置所在的鉆桿元件與鉆井井底的距離l，基于確定液面測量裝在鉆桿元件上的位置，從而確定環(huán)空液面位置l

top

。

78.實(shí)施例四

79.請再次參見圖1、圖2、圖4以及圖5，其示出了一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法的又一方法流程圖。

80.本實(shí)施例是在實(shí)施例一和實(shí)施例二的基礎(chǔ)上提出的另一實(shí)施例，本實(shí)施例與是實(shí)施例一和實(shí)施例二的區(qū)別在于：

81.s11，計算所述信號接收與處理裝置接收到相鄰兩個編號信息的時間差δt；

82.s12，計算相鄰兩個液面測量裝置之間的環(huán)空容積v，其中，l

i-1,i

為相鄰兩個液面測量裝置之間的距離，r1為井筒半徑，r2為鉆桿半徑，從而，相鄰兩個液面測量裝置之間的環(huán)空容積v為：v＝π

·

l

i-1,i

·

(r

12-r

22

)；

83.s13，計算漏失速度δq：δq＝v/δt。

84.通過本實(shí)施例，可對處于漏失狀態(tài)的鉆井環(huán)空液面位置及其漏失速度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

85.實(shí)施例五

86.請參見圖5-圖8，基于上述實(shí)施例一至實(shí)施例四所述鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法，本實(shí)施例提供一種應(yīng)用上述任一環(huán)空液面監(jiān)測方法的監(jiān)測系統(tǒng)。

87.包括設(shè)于鉆桿元件的液面測量裝置100以及設(shè)于井口的信號接收與處理裝置200；

88.其中，所述液面測量裝置100由壓力傳感模塊101、單片機(jī)102、供電模塊103以及電磁波收發(fā)模塊104構(gòu)成；壓力傳感模塊101與單片機(jī)102連接，單片機(jī)102又與電磁波收發(fā)模塊104連接，單片機(jī)102又與供電模塊103連接；單片機(jī)102接收來自所述壓力傳感模塊101的信號并將本液面測量裝置所代表的初始編號信息傳輸至電磁波收發(fā)模塊104；所述電磁波收發(fā)模塊104向其它液面測量裝置100以及信號接收與處理裝置200傳輸代表自身的初始編號信息，也接收來自其它液面測量裝置100的編號信息并傳遞至所述單片機(jī)102。

89.其中，單片機(jī)102存儲并比較第一編號字段和第二編號字段，所述第一編號字段為不可變的自身編號信息，第二編號字段為可變的位置編號信息。所述可變的位置編號信息指其它液面測量裝置100所傳輸?shù)木幪栃畔?，單片機(jī)102將第一編號字段和第二編號字段進(jìn)行比較，向電磁波收發(fā)模塊104傳輸更接近環(huán)空液面的編號信息。具體地，以液面測量裝置

100的編號按照鉆桿元件入井次序從小到大排序，越靠近鉆井井底的液面測量裝置100的自身編號就越小，此時，如果一個液面測量裝置100的第一編號字段自身編號信息小于或者等于第二編號字段位置編號信息，即該液面測量裝置100為最靠近環(huán)空液面的液面測量裝置，第二編號字段的編號信息更改為第一編號字段的編號信息，并將該編號信息傳輸至電磁波收發(fā)模塊104；如果一個液面測量裝置100的第一編號字段自身編號信息大于第二編號字段位置編號信息，說明該液面測量裝置100往鉆井井底以下還存在處于運(yùn)行狀態(tài)的液面測量裝置100，此時，將第二編號字段的編號信息傳輸至電磁波收發(fā)模塊104。

90.其中，信號接收與處理裝置200由無線接收端201和第二單片機(jī)202構(gòu)成。所述無線接收端201接收來自多個所述液面測量裝置100的多個編號信息并將所述編號信息傳輸至第二單片機(jī)202；所述第二單片機(jī)202按照既定算法輸出結(jié)果信息至顯示終端進(jìn)行顯示。

91.本實(shí)施例中，入井的壓力傳感模塊101一直處于運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時監(jiān)測液面測量裝置100所處的環(huán)境壓強(qiáng)，當(dāng)壓力傳感模塊101監(jiān)測到環(huán)境壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)時，單片機(jī)102、電磁波收發(fā)模塊104開始運(yùn)行，其中，電磁波收發(fā)模塊104向其它處于運(yùn)行狀態(tài)的電磁波收發(fā)模塊104以及信號接收與處理裝置200發(fā)射代表其所在的鉆桿元件的初始編號信息，同時電磁波收發(fā)模塊104接收來自其它處于運(yùn)行狀態(tài)的電磁波收發(fā)模塊104所發(fā)射的編號信息并將接收到的編號信息傳輸至單片機(jī)102，由單片機(jī)102將初始編號信息以及來自電磁波收發(fā)模塊104的編號信息進(jìn)行比較，由單片機(jī)102向電磁波收發(fā)模塊104傳遞代表實(shí)時最遠(yuǎn)離井口的處于運(yùn)行狀態(tài)的液面測量裝置100的電磁波收發(fā)模塊104所發(fā)射的編號信息，從而，隨著時間推移，各處于運(yùn)行狀態(tài)的液面測量裝置100所發(fā)射的編號信息趨于一致，從而，信號接收與處理裝置200所接收到的編號信息趨于穩(wěn)定。為保證信號接收與處理裝置200所接收到的編號信息的穩(wěn)定性以及準(zhǔn)確性，信號接收與處理裝置200將所接收到的編號信息傳輸至第二單片機(jī)202進(jìn)行處理，由第二單片機(jī)202實(shí)時存儲離鉆井井口最遠(yuǎn)的鉆桿元件的編號信息，并存儲接收到該編號信息的時間。

92.從而保證本實(shí)施例的鉆井環(huán)空液面監(jiān)測系統(tǒng)的長時間運(yùn)行。

93.本實(shí)施例的壓力傳感模塊101的硬件設(shè)備為市面上能夠見到或者買到的壓力傳感器，本實(shí)施例的單片機(jī)102、第二單片機(jī)202具體可為stm32、stc89c52、cc2530等，本實(shí)施例的供電模塊的硬件設(shè)備為市面上常見的鋰電池、紐扣電池、干電池等。

94.值得注意的是，本發(fā)明之構(gòu)思不僅僅應(yīng)用于解決鉆井井漏問題，也同樣適用于諸如石油井、天然氣生產(chǎn)井的動態(tài)液面監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)施例所提及的裝置、設(shè)備可安裝于諸如油管等管柱上，采用同樣的方法進(jìn)行監(jiān)測。

95.以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法，其特征在于：步驟1，液面測量裝置安裝于鉆桿元件上，每一所述鉆桿元件由鉆桿和鉆桿接頭構(gòu)成；步驟2，所述液面測量裝置按照所述鉆桿元件的入井次序進(jìn)行編號，所述液面測量裝置在運(yùn)行時發(fā)射代表其所在鉆桿元件的編號信息；步驟3，信號接收與處理裝置設(shè)于鉆井井筒外部；步驟4，所述液面測量裝置所處環(huán)境壓力等于大氣壓時，該液面測量裝置運(yùn)行，發(fā)射代表其所在鉆桿元件的編號信息并且監(jiān)測其它液面測量裝置發(fā)射的編號信息；步驟5，處于運(yùn)行狀態(tài)的所述液面測量裝置監(jiān)測到先入井的液面測量裝置發(fā)射的編號信息時，發(fā)射先入井的液面測量裝置的編號信息；步驟6，所述信號接收與處理裝置接收來自多個所述液面測量裝置的多組編號信息，當(dāng)所述信號接收與處理裝置接收到的編號信息相同時，根據(jù)相同的編號信息即可確定最靠近環(huán)空液面的液面測量裝置，從而確定當(dāng)前環(huán)空液面位置。2.如權(quán)利要求1所述的一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法，其特征在于：還包括，步驟7，當(dāng)運(yùn)行的所述液面測量裝置所處環(huán)境壓力大于大氣壓時，該液面測量裝置的編號信息設(shè)置為缺省值；步驟8，設(shè)置為缺省值的液面測量裝置停止運(yùn)行。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法，其特征在于：所述鉆桿元件上設(shè)置1-2個液面測量裝置。4.如權(quán)利要求3所述的一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法，其特征在于：所述鉆桿元件上設(shè)置2個液面測量裝置時，所述2個液面測量裝置并聯(lián)連接。5.如權(quán)利要求1或2所述的一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法，其特征在于：還包括，步驟9，計算鉆井環(huán)空液面到鉆井井口的距離l，其中，n為所述最靠近環(huán)空液面的液面測量裝置所對應(yīng)的鉆桿元件至鉆井井口之間的鉆桿元件個數(shù)，l

dp

為一個鉆桿元件的長度：l＝n

·

l

dp

；步驟10，根據(jù)最靠近環(huán)空液面的液面測量裝置的安裝位置確定液面位置l

top

。6.如權(quán)利要求1或2所述的鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法，其特征在于：還包括，步驟11，計算所述信號接收與處理裝置接收到的一致編號信息與下一次一致編號信息的時間差δt，其中，如果編號信息一直保持不變，則認(rèn)為液面保持不變；步驟12，計算相鄰液面測量裝置之間的環(huán)空容積v，其中，l

i-1,i

為相鄰液面測量裝置之間的距離，r1為鉆井井筒半徑，r2為鉆桿外表面半徑，從而，相鄰液面測量裝置之間的環(huán)空容積v為：v＝π

·

l

i-1,i

·

(r

12-r

22

)；步驟13，計算漏失速度δq：δq＝v/δt。7.一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測系統(tǒng)，采用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法，其特征在于，包括設(shè)于鉆桿元件的液面測量裝置以及設(shè)于鉆井井筒外部的信號接收與處理裝置；所述液面測量裝置由壓力傳感模塊、單片機(jī)、電磁波收發(fā)模塊、供電模塊構(gòu)成；所述信號接收與處理裝置由無線接收端和第二單片機(jī)構(gòu)成。

8.如權(quán)利要求7所述的一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述液面測量裝置中，所述單片機(jī)接收來自所述壓力傳感模塊的信號并將本液面測量裝置所代表的編號信息傳輸至所述電磁波收發(fā)模塊；所述電磁波收發(fā)模塊向其它液面測量裝置以及信號接收與處理裝置傳輸代表自身的編號信息，也接收來自其它液面測量裝置的編號信息并傳遞至所述單片機(jī)；所述供電模塊與所述單片機(jī)連接，對所述單片機(jī)進(jìn)行供電。9.如權(quán)利要求8所述的一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述單片機(jī)存儲并比較第一編號字段和第二編號字段，所述第一編號字段為不可變的自身編號信息，第二編號字段為可變的位置編號信息。10.如權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述信號接收與處理裝置中，所述無線接收端接收來自多個所述液面測量裝置的多個編號信息并將所述編號信息傳輸至第二單片機(jī)；所述第二單片機(jī)按照既定算法輸出結(jié)果信息至顯示設(shè)備進(jìn)行顯示。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供一種鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法及系統(tǒng)，鉆井環(huán)空液面監(jiān)測方法包括：液面測量裝置安裝于鉆桿元件上；液面測量裝置按照鉆桿元件的入井次序進(jìn)行編號，得到編號信息；信號接收與處理裝置設(shè)于鉆井井筒外部；液面測量裝置所處環(huán)境壓力等于大氣壓時運(yùn)行，發(fā)射代表所在鉆桿元件的編號信息并且監(jiān)測其它液面測量裝置發(fā)射的編號信息；液面測量裝置監(jiān)測到先入井的液面測量裝置發(fā)射的編號信息時，發(fā)射先入井的液面測量裝置的編號信息；信號接收與處理裝置接收來自多個液面測量裝置的多組編號信息；信號接收與處理裝置接收到的多組編號信息一致時，即可確定當(dāng)前環(huán)空液面位置。本發(fā)明能快速確定環(huán)空液面位置，對及時發(fā)現(xiàn)井漏、保障鉆井安全有積極作用。井安全有積極作用。井安全有積極作用。

技術(shù)研發(fā)人員：胡中志 饒芯 崔學(xué)兵

受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川輕化工大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.11.25

技術(shù)公布日：2022/3/1