一种钻井液面监测仪转换装置及其液面监测方法与流程

本发明属于油田钻井液面监测技术领域，具体涉及一种钻井液面监测仪转换装置及其液面监测方法。

背景技术：

在石油钻井过程中，液面监测仪可以随时监测钻井液变化情况，进而避免发生井涌、井漏和井喷事故发生，其工作原理是将液面监测仪安装在井口，通过声波反射原理来监测钻井液的变化情况。传统的监测方式将仪器安装在井眼进行监测，但是每次安装和拆卸需要消耗大量时间和体能消耗，进而也影响钻井时间。为了减少拆装仪器的时间和人体体能消耗，有些厂家应用简单的接头将液面监测仪长时间安装在压井管汇或节流管汇法兰处，进而缩短了经常拆装的时间和体能消耗，也减少钻井正常时间。但是在节流管汇和压井管汇监测过程中，声波需要经过四个直角才能到达所监测的液面，削弱了声波的传播和反射，导致监测精度降低，进而很大程度上影响钻井液实际的变化情况，所以液面监测仪安装的位置很重要的。

目前液面监测仪除了在安装位置上有不足外，在使用液面监测仪监测钻井液变化过程中，井筒内外压强差过大和井筒有害气体溢出，易造成井控安全事故；液面监测仪在每次间隔性监测时，无法发现未监测时间过程中的安全隐患；除此之外，液面监测仪在监测钻井液过程中，钻井液可能会进入液面监测仪而造成仪器损坏。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钻井液面监测仪转换装置及其液面监测方法，能够将监测仪与井口实现安全可靠的连接，有效控制井筒内外压强差和有害气体溢出，提高液面监测精度，具有结构简单、安装操作方便、安全高效及实用性强的优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钻井液面监测仪转换装置，包括上接头2及承压截止阀12，所述上接头2顶部设置有与液面监测仪1相连接的内螺纹，上接头2的底部通过外螺纹与承压截止阀12的上部端盖3顶端的内螺纹相连接；

所述上部端盖3底端与阀体5一端螺纹连接，阀体5另一端与套管头压力表拷克11固定连接；所述阀体5内设有阀球7，阀球7中间设有流体通道，阀球7与阀杆15的一端固定连接，阀球7外侧且阀杆15外周由内向外依次套设有密封橡胶垫9、垫片17和压盖8，垫片17与压盖8底部之间填充有填料16，压盖8顶部通过六角螺栓14与阀体5固定连接并压实填料16，阀杆15另一端与手柄6固定连接。

所述上部端盖3上设有卸压排液孔4，卸压排液孔4内设有螺钉13。

所述填料16材料是柔性石墨材质。

基于上述一种钻井液面监测仪转换装置的液面监测方法，具体包括以下步骤：

步骤一：将上述钻井液面监测仪转换装置的上接头2与液面监测仪1连接紧固，然后将承压截止阀阀体5与压力表拷克处11连接；钻井液面监测仪转换装置的压力表拷克11处通过套管头处阀门18与井筒相连接，井筒出入口处设有环形防喷器19；

步骤二：停止钻井，同时关闭油井进出口处的环形防喷器19，保证在液面监测过程中，井筒环空液面是密封状态；

步骤三：打开套管头处阀门18，连通钻井液面监测仪1与井筒环空液面的通道，然后打开卸压排液孔4，将残留在承压截止阀12内的气液体排出后，关闭卸压排液孔4；

步骤四：旋动手柄6，打开承压截止阀12，阀球7通道打开，接着打开液面监测仪1及液面监测仪控制软件，然后点击液面监测仪控制软件中的‘开始’按钮，将氮气打入井筒环空液面，至井筒内压力为1.2-2.0mpa，通过声波反射时间和空气速度计算环空液面深度；监测20秒后，反向旋动手柄6，关闭承压截止阀12，读取液面监测仪1控制软件界面上井筒液面的深度数据；初期间隔时间为10-30min/次，液面上涨小于5m或液面下降小于3m，液面即处于稳定状态，当液面稳定后，将间隔调整为1h/次；若液面上涨大于5m和液面下降大于3m，及时向井队人员汇报，若液面变化大于30m，间隔时间为5-20min；若液面深度＜300m或钻完井期间出现溢流的漏失井，间隔时间应该≤30min；

步骤五：步骤四完毕后，关闭套管头处阀门18，打开卸压排液孔4，将可能残留在承压截止阀12内的钻井液排除；

步骤六：关闭液面监测仪，一次液面监测完毕。

本发明的有益效果在于：

在技术方面，在进行液面监测时，承压截止阀12可以有效控制井筒内外压强差和有害气体溢出，避免发生安全事故；液面监测仪1监测需要间隔性监测，关闭承压截止阀12，可以保证未监测时的井口安全；承压截止阀12的上部端盖3上设置有卸压排液孔4，在监测前，打开卸压排液孔4可以对井筒内的压强进行卸压，提高液面监测仪的精度，监测后打开卸压排液孔4，可以排除进入液面监测仪的钻井液，进而保护液面监测仪不被损坏；传统的承压截止阀使用的填料是聚四氟乙烯，其使用寿命短、密封性差，本发明中的阀体5内置填料16采用柔性石墨材质，其具有耐高温、使用寿命长、耐腐蚀且对气液具有优良的不渗透性的特点，能够防止气液从填料处渗出；除此之外，传统的承压截止阀密封性差，本发明通过六角螺栓14将填料压盖8与阀体5固定连接，提高承压能力和承压截止阀12的密封性；密封橡胶垫9、垫片7与填料16的设置，均增加了承压截止的密封性，防止气液从填料处流出。

在提高液面监测仪监测精度的方面，在监测过程中，本发明将液面监测仪1与套管头压力表拷克处11连接起来，声波可以直接进入井筒，弥补了在压井管汇和节流管汇处，声波需要经过多个直角才能到达所监测的液面，削弱了声波的传播和反射，导致监测精度降低的缺陷。

综上，本发明具有结构简单、安装操作方便、安全高效及实用性强的优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的承压截止阀结构示意图。

图3是本发明的上接头结构2的示意图。

图4是本发明的填料压盖8的结构示意图。

图5是本发明装置安装位置示意图。

图中：1、液面监测仪；2、上接头；3、上部端盖；4、卸压排液孔；5、阀体；6、手柄；7、阀球；8、填料压盖；9、密封橡胶垫；10、密封圈；11、套管头压力表拷克；12、承压截止阀；13、螺钉；14、六角螺栓；15、阀杆；16、填料；17、垫片；18、套管头处阀门；19、环形防喷器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1、图3，一种钻井液面监测仪转换装置，包括上接头2及承压截止阀12，所述上接头2顶部设置有与液面监测仪1相连接的内螺纹，上接头2的底部通过外螺纹与承压截止阀12的上部端盖3顶端的内螺纹相连接。

参见图1、图2及图4，所述上部端盖3的底端与阀体5一端螺纹连接，阀体5另一端与套管头压力表拷克11固定连接；所述阀体5内设有阀球7，阀球7中间设有流体通道，阀球7与阀杆15的一端固定连接，阀球7外侧且阀杆15外周由内向外依次套设有密封橡胶垫9、垫片17和压盖8，垫片17与压盖8底部之间填充有填料16，提高承压截止阀的承压能力和密封性，压盖8顶部通过六角螺栓14与阀体5固定连接并压实填料16，阀杆15另一端与手柄6固定连接。

所述上部端盖3上设有卸压排液孔4，卸压排液孔4内设有螺钉13，有助于在液面监测过程中，进行卸压排液，提高液面监测精度和保护液面监测仪损坏。

所述填料16是柔性石墨材质，耐高温、耐腐蚀且对气液具有优良的不渗透性，防止气液从填料处渗出。

参见图5，基于上述一种钻井液面监测仪转换装置的液面监测方法，具体包括以下步骤：

步骤一：将上述钻井液面监测仪转换装置的上接头2与液面监测仪1连接紧固，然后将承压截止阀阀体5与压力表拷克处11连接；钻井液面监测仪转换装置的压力表拷克11处通过套管头处阀门18与井筒相连接，井筒出入口处设有环形防喷器19；

步骤二：停止钻井，同时关闭油井进出口处的环形防喷器19，保证在液面监测过程中，井筒环空液面是密封状态；

步骤三：打开套管头处阀门18，连通钻井液面监测仪1与井筒环空液面的通道，然后打开卸压排液孔4，将残留在承压截止阀12内的气液体排出后，关闭卸压排液孔4；

步骤四：旋动手柄6，打开承压截止阀12，阀球7通道打开，接着打开液面监测仪1及液面监测仪控制软件，然后点击液面监测仪控制软件中的‘开始’按钮，将氮气打入井筒环空液面，至井筒内压力为1.2-2.0mpa，通过声波反射时间和空气速度计算环空液面深度，20秒后，反向旋动手柄6，关闭承压截止阀12，读取液面监测仪1控制软件界面上井筒液面的深度数据；初期间隔时间为10-30min/次，液面上涨小于5m或液面下降小于3m，液面即处于稳定状态，当液面稳定后，将间隔时间调整为1h/次；若液面上涨大于5m和液面下降大于3m，及时向井队人员汇报，若液面变化大于30m，间隔时间5-20min；若液面深度＜300m或钻完井期间出现溢流的漏失井，间隔时间应该≤30min；

步骤五：步骤四完毕后，关闭套管头处阀门18，打开卸压排液孔4，将可能残留在承压截止阀12内的钻井液排除；

步骤六：关闭液面监测仪，一次液面监测完毕。

本发明工作原理如下：

液面监测前，将液面监测仪1通过本装置与套管头压力表拷克11处连接起来，打开卸压排液孔4，将钻井液和井筒气体排出，防止在液面监测过程中，井筒内的气压和钻井液影响液面监测仪声波的传播和反射，进而影响监测精度，之后关闭卸压排气孔；下一步，要求井队停止作业，关闭环形防喷器19，打开承压截止阀12和液面监测仪1，进行监测；为了使监测精度准确，需要间隔性进行监测，在间隔性监测过程中，需要将承压截止阀12一直关闭，可以保证未监测时的井口安全；监测完成后，读取数据；最后关闭监测仪，监测完毕。

以上实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关此技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的保护范围应由权利要求限定。