防泥浆堵塞的液位传感器测量管及液位传感器的制作方法

本发明涉及一种防泥浆堵塞的测量管，属于石油钻井工程技术领域，尤其是涉及一种给激光液位传感器配套的具有防泥浆附着堵塞结构的测量管。

背景技术：

在石油勘探开发与钻井过程中及时、准确、稳定、可靠的传递钻井液（俗称泥浆）液位信号，就可以为钻井过程中溢流和井漏的监控提供判断和决策依据，及早发现和预防井涌井漏，为安全生产创造条件。

目前，国内钻井过程中，对泥浆液位的监测技术主要是靠人工间隔测量，辅助以浮球式液位计或超声波液位监测仪等。以上技术的缺失在于：人工间隔测量不能解决实时监控，也无法排除人为误差因素，因此，测量的连续性、准确性不够。浮球式液位计测量误差大；而超声波液位检测仪虽然精度较高，但易受泥浆波动和水蒸气的影响，无法达到稳定和准确，因此也不能满足实测需要。

申请人之前提出的发明专利《防浪防涌激光液位监测仪》（专利号：201010614122.1）在测量管和探头连接部位设置了玻璃罩，有效的解决了液位检测仪受泥浆波动的影响问题；申请人之前提出的发明专利《一种防雾激光液位传感器》（专利号：）解决了测量现场的水蒸气常常会使玻璃罩表面雾化以致影响测量效果的问题。但由于使用环境的特殊性，测量管内的泥浆会附着在测量管壁上形成泥浆挂壁和开裂，堵塞测量管内径以致影响测量效果。

技术实现要素：

本发明针对现有技术不足，提出了一种防泥浆堵塞的液位传感器测量管及使用该测量管的激光液位传感器。在所述测量管管体内或者与所述测量管管体配合设有刮泥浆装置，刮泥机构在驱动机构作用下在测量管管体内旋转或做上、下往复运动，从而可以清除测量管内壁上附着的泥浆，防止激光测量通道被堵塞。

本发明所采用的技术方案：

一种防泥浆堵塞的液位传感器测量管，包括测量管管体（1），在所述测量管管体（1）上端部设有或与所述测量管管体匹配设有与传感器检测头相匹配的连接结构件，在所述测量管管体（1）内或者与所述测量管管体配合设有刮泥浆装置，所述刮泥浆装置包括驱动机构以及刮泥机构（7），所述驱动机构与刮泥机构（7）传动连接，刮泥机构设置于测量管管体（1）内并与测量管管体的内径相匹配；所述刮泥机构在驱动机构作用下在测量管管体内旋转或做上、下往复运动。

所述的防泥浆堵塞的液位传感器测量管，驱动机构采用气源作为动力，所述驱动机构包括进气口连接气源的气嘴（9）、叶轮（6）以及空心轴（5），所述空心轴（5）通过轴承（3）设置于轴承套装或测量管管体（1）内，叶轮（6）固定于空心轴（5）上，气嘴（9）固定于轴承套装或测量管管体（1）相应位置，气嘴（9）出气口和叶轮（6）对应，空心轴（5）下端部与刮泥机构（7）联接。

所述的防泥浆堵塞的液位传感器测量管，驱动机构采用气源作为动力，驱动机构包括气缸（11）、齿条（10）、齿轮（12）以及空心轴（5），所述空心轴（5）通过轴承（3）设置于轴承套装或测量管管体（1）内，齿轮（12）固定于空心轴（5）上，齿条（10）和气缸（11）的推杆固定连接，齿轮（12）和齿条（10）配合，空心轴（5）下端与刮泥机构（7）联接。

所述的防泥浆堵塞的液位传感器测量管，刮泥机构（7）采用一矩形框架或一块钢板制成刮泥板；或者采用不锈钢管制成轮廓形状与测量管管体（1）内径匹配的鼠笼式结构；空心轴（5）设置于轴承套装内时，轴承套装上端与连接结构件（8）连接，下端与测量管管体（1）匹配连接。

所述的防泥浆堵塞的液位传感器测量管，刮泥机构（7）采用与测量管管体内径匹配的不锈钢管制成鼠笼式结构，在不锈钢管两端之间的管壁上纵向掏空形成条形孔，根据需要形成数量不等的刮刀；空心轴（5）设置于轴承套装内时，轴承套装上端与连接结构件（8）连接，下端与测量管管体（1）匹配连接。

所述的防泥浆堵塞的液位传感器测量管，驱动机构采用气源作为动力，驱动机构包括气缸（11）、气缸推杆（13）、活塞连杆（14）以及空心活塞（15），所述空心活塞（15）匹配设置于缸套或测量管管体（1）内，气缸（11）纵向固定于缸套或测量管管体（1）外壁，活塞连杆（14）与空心活塞（15）连接，气缸推杆（13）与活塞连杆（14）相固定，顺气缸推杆（13）及活塞连杆（14）行程在缸套壁上设有条形孔，空心活塞（15）下端与刮泥机构（7）联接。

所述的防泥浆堵塞的液位传感器测量管，刮泥机构（7）采用不锈钢管制成轮廓形状与测量管管体（1）内径匹配的鼠笼式结构，或者由与测量管管体（1）内径匹配的不锈钢管两端保持完整中间掏出若干空格制成刮刀，相邻两个空格的上、下间距小于气缸推杆（13）的运行距离，空心活塞（15）在气缸推杆（13）的带动下做上、下往复运动；空心活塞（15）设置于缸套内时，所述缸套上端与连接结构件（8）连接，下端与测量管管体（1）匹配连接。

一种防雾激光液位传感器，包括检测头和测量管，所述测量管采用前述任一项防泥浆堵塞的液位传感器测量管，所述测量管直接或通过独立设计的连接结构件（8）和与传感器检测头连接的环形连接底座匹配连接，所述检测头与环形连接底座之间通过密封垫设置有阻隔泥浆的透光片，在所述测量管管体（1）上端部或独立设计的连接结构件（8）上设有进气口，与该进气口匹配设有气嘴通过气管连接气源，所述测量管管体（1）上端部或独立设计的连接结构件（8）上同时设有排气孔，利用空气吹扫透光片下方泥浆液面以避免透光片表面结雾。

一种防雾激光液位传感器，包括检测头和测量管，测量管采用前述任一项防泥浆堵塞的液位传感器测量管，所述测量管直接或通过独立设计的连接结构件（8）和与检测头连接的环形连接底座匹配连接，阻隔泥浆并使激光检测探头激光透射的透光片设置于所述环形连接底座内，在所述环形连接底座内与其活动连接设有透光片安装座，在所述透光片安装座的圆柱体空腔内设有电加热件及导热环，所述电加热件通过导线连接设置在固定于船形线路板安装架上的线路板上的加热控制电路。

所述的防雾激光液位传感器，在所述测量管管体上端部或独立设计的连接结构件（8）上设有进气口，与该进气口匹配设有气嘴通过气管连接气源，所述测量管管体（1）上端部或独立设计的连接结构件（8）上同时设有排气孔；利用空气吹扫透光片下方泥浆液面以避免透光片表面结雾。

本发明的有益效果：

1、本发明防泥浆堵塞的液位传感器测量管及使用该测量管的激光液位传感器，使用时，利用压缩气体作为动力，使刮泥机构在驱动机构作用下在测量管管体内旋转或做上、下往复运动，从而可以清除测量管内壁上附着的泥浆，防止激光测量通道被堵塞。可以彻底解决测量管内的泥浆附着在测量管壁上形成挂壁和开裂导致测量无效的问题，可以为激光液位传感器提供畅通的测量通道，有利于保证钻井泥浆液位信号的检测精度和准确性。

2、本发明防泥浆堵塞的液位传感器测量管及使用该测量管的激光液位传感器，从根本上解决了石油钻井过程中对溢流的定性监测问题。溢流监测是井控中的重中之重，溢流不能及时发现所引发的井喷其后果是灾难性的，如何在第一时间发现溢流是世界性的难题。目前，国内外监测溢流的方法，主要是靠人工或者应用浮球式液位传感器或超声波式液位传感器，通过监测钻井循环罐泥浆体积的增减变化，确定是否有溢流方生。以上这些监测方法最大的问题是滞后性，其原因在于它只有等到溢流量达到一定数量的累积后，才能判断是否有溢流发生。本发明结构简单，针对性强，可以在第一时间发现溢流，且将溢流监测的预警时间从15分钟缩短至1分钟。

附图说明

图1是本发明防泥浆堵塞的测量管结构示意图之一；

图2是本发明防泥浆堵塞的测量管结构示意图之二；

图3是本发明防泥浆堵塞的测量管结构示意图之三；

图4是本发明防泥浆堵塞的测量管结构示意图之四。

具体实施方式

本发明防泥浆堵塞的液位传感器测量管，包括测量管管体，在所述测量管管体上端部设有或与所述测量管管体匹配设有与传感器检测头相匹配的连接结构件，在所述测量管管体内或者与所述测量管管体配合设有刮泥浆装置，所述刮泥浆装置包括驱动机构以及刮泥机构，所述驱动机构与刮泥机构传动连接，刮泥机构设置于测量管管体内并与测量管管体的内径相匹配；所述刮泥机构在驱动机构作用下在测量管管体内旋转或做上、下往复运动。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步的详细描述。

实施例1

参见图1，本实施例的防泥浆堵塞的液位传感器测量管，包括测量管管体1，在所述测量管管体1的上端部设有与传感器检测头相匹配的连接结构件，在所述测量管管体1内设有刮泥浆装置，所述刮泥浆装置包括驱动机构以及刮泥机构7，所述驱动机构与刮泥机构7传动连接，刮泥机构7设置于测量管管体1内并与测量管管体1的内径相匹配；所述刮泥机构7在驱动机构的作用下在测量管管体1内旋转。

驱动机构采用气源作为动力，所述驱动机构包括进气口连接气源的气嘴9、叶轮6以及空心轴5，所述空心轴5通过轴承3设置于测量管管体1内，叶轮6固定于空心轴5上，气嘴9固定于测量管管体1上相应位置，气嘴9的出气口和叶轮6对应，空心轴5下端部与刮泥机构7联接。

测量管管体1内可以设凸型台阶，凸型台阶上方设置一环形凹槽，轴承3放入测量管内并坐落在凸型台阶上，采用一环形卡簧4嵌入环形凹槽内，从而固定住轴承。空心轴5的上、下两端有外丝扣，叶轮6为中空设计，中空的内壁有内丝扣，叶轮6与空心轴5上端螺接。

实施例2

参见图2，本实施例的防泥浆堵塞的液位传感器测量管，与实施例1不同的是，在测量管上部，与所述测量管管体1匹配设有与传感器检测头相匹配的连接结构件8，在所述测量管管体内与所述测量管管体1配合设有刮泥浆装置，所述刮泥浆装置包括驱动机构以及刮泥机构7，所述驱动机构与刮泥机构7传动连接，刮泥机构7设置于测量管管体1内并与测量管管体1的内径相匹配。

空心轴5通过轴承3设置于轴承套装2（可采用盒体、箱式结构或圆管）内，气嘴9固定于轴承套装2的相应位置。所述轴承套装2上端与连接结构件8连接，通过连接结构件8连接传感器检测头，轴承套装2下端与测量管管体匹配连接。

实施例3

参见图3，本实施例的防泥浆堵塞的液位传感器测量管，与实施例1或实施例2不同的是：驱动机构包括气缸11、齿条10、齿轮12以及空心轴5，所述空心轴5通过轴承3设置于轴承套装或测量管管体1内，齿轮12固定于空心轴5上，齿条10和气缸11的推杆固定连接，齿轮12和齿条10配合，空心轴5下端与刮泥机构7联接。

前述各实施例的防泥浆堵塞的液位传感器测量管，刮泥机构7采用与测量管管体内径匹配的不锈钢管制成鼠笼式结构，在不锈钢管两端之间的管壁上纵向掏空形成条形孔，根据需要形成数量不等的刮刀。

刮泥机构7也可采用一矩形框架或一块钢板制成刮泥板；或者采用不锈钢管制成轮廓形状与测量管管体内径匹配的鼠笼式结构。

实施例4

参见图4，本实施例的防泥浆堵塞的液位传感器测量管，与前述各实施例不同的是，驱动机构包括气缸11、气缸推杆13、活塞连杆14以及空心活塞15，所述空心活塞15匹配设置于缸套或测量管管体1内，气缸11纵向固定于缸套或测量管管体1外壁，活塞连杆14与空心活塞15连接，气缸推杆13与活塞连杆14相固定，顺气缸推杆13及活塞连杆14行程在缸套壁上设有条形孔，空心活塞15下端与刮泥机构7联接。

刮泥机构7采用不锈钢管制成轮廓形状与测量管管体1内径匹配的鼠笼式结构，或者由与测量管管体1内径匹配的不锈钢管两端保持完整中间掏出若干空格制成刮刀，相邻两个空格的上、下间距小于气缸推杆13的运行距离，空心活塞15在气缸推杆13的带动下做上、下往复运动。

实施例5

参见图1～图4，本实施例为防雾激光液位传感器的实施方式，包括检测头和测量管，所述测量管采用前述任意实施例所述的防泥浆堵塞的液位传感器测量管，所述测量管直接或通过独立设计的连接结构件8和与检测头连接的环形连接底座匹配连接，所述检测头与环形连接底座之间通过密封垫设置有阻隔泥浆的透光片，在所述测量管管体1的上端部或另外独立设计的连接结构件8上设有进气口，与所述进气口匹配设有上气嘴16通过气管连接气源，所述测量管管体1上端部或独立设计的连接结构件8上同时设有排气孔，使用时，利用空气吹扫透光片下方泥浆液面，能够有效避免透光片表面结雾现象，保证在有水蒸气环境下钻井液位信号的检测精度和准确性。

实施例6

参见图1～图4，本实施例为防雾激光液位传感器的实施方式，包括检测头和测量管，所述测量管采用前述任意实施例所述的防泥浆堵塞的液位传感器测量管，所述测量管直接或通过另外独立设计的连接结构件8与和检测头连接的环形连接底座匹配连接，阻隔泥浆并使激光检测探头激光透射的透光片设置于所述环形连接底座内，在所述环形连接底座内与其活动连接设有透光片安装座，在所述透光片安装座的圆柱体空腔内设有电加热件及导热环，所述电加热件通过导线连接设置在固定于船形线路板安装架上的线路板上的加热控制电路。

实施例7

本实施例的防雾激光液位传感器，与实施例6不同的是：在所述测量管管体的上端部或连接结构件8上设有进气口，与所述进气口匹配设有上气嘴16通过气管连接气源，所述测量管管体1上端部或连接结构件8上同时设有排气孔；利用空气吹扫透光片下方泥浆液面以避免透光所述的防雾激光液位传感器，实际应用时，高压气体通过气管连接一个两位三通电磁阀，吹扫空气通过调压阀连接两位三通电磁阀的一个出口，所述除泥浆的动力气源进气口通过气管和两位三通电磁阀的另一个出口连接，所述两位三通电磁阀受控连接于功能控制电路，通过plc控制透光片除雾吹扫或测量管间隔除泥浆。。