鉆井液自動灌漿機的制作方法

本實用新型體涉及一種鉆井液自動灌漿機。

背景技術：

現階段技術條件下，鉆井作業過程中的灌漿是人工灌漿。起鉆時的灌漿規定是每起出一定數量的鉆桿(或鉆鋌)，人工啟動鉆井液灌漿泵。合規操作的前提是司鉆必須記清起出鉆桿(或鉆鋌)的數量。其次，開啟灌漿泵需要啟動發動機，部分鉆井隊還需要啟動鉆井泵并且倒換立管處的閥門。由此可見，現場起鉆灌漿的操作非常繁瑣，尤其無法對溢流或井漏進行實時監測，很容易出現井噴事故。起鉆過程中更大的問題是，井筒液面急速降低，極易導致溢流，進而導致井涌、井噴，據不完全統計，井噴事故的發生70％均發生在起鉆過程中；出現井漏不易發現，有可能出現因漏而引發井噴的事故。下鉆時鉆井液從井筒流出的情況只能通過觀察防溢管處鉆井液的返回量，依靠人工判斷是否發生溢流或井漏。空井時，對循環罐內液位的測量一般使用浮子式液面監測器和帶刻度的標尺。為了便于觀察循環罐內液位的變化情況，在鉆井液罐區上配有坐崗房，由專人坐崗，工人每隔一定時間到循環罐上進行觀測、記錄和對比，然后判斷是否出現溢流或井漏。顯而易見，人工灌漿方式，不僅操作麻煩，效率低，更重要的是對異常情況判斷精度很低，很容易出現誤判或漏判現象。

技術實現要素：

本實用新型提出一種鉆井液自動灌漿機，將鉆井作業過程中的工況判斷、起鉆時自動灌漿、參數實時監測、異常情況自動報警，能夠有效的預防鉆井事故的發生，保證安全生產，提高鉆井效率。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

鉆井液自動灌漿機，包括電源、數字觸發開關、數字灌注流量傳感器模塊、數字壓力傳感器模塊、壓電轉換器模塊、數字循環進口流量傳感器模塊、終端、防溢管數字微壓傳感器總成、數字靶式流量傳感器總成、滾筒轉速傳感器模塊、數字壓力傳感器模塊、緩沖筒、循環罐數字液位傳感器模塊、遙控器、信號收發天線組成。所述數字觸發開關安裝在灌注泵附近，所述數字灌注流量傳感器模塊安裝在灌注管線上，所述數字壓力傳感器模塊和壓電轉換器模塊安裝在死繩固定器的液壓管線上，所述數字循環進口流量傳感器模塊安裝在低壓管線上，所述終端安裝在司鉆控制臺上，所述防溢管數字微壓傳感器總成和數字靶式流量傳感器總成安裝在防溢管上，所述滾筒轉速傳感器模塊安裝在絞車滾筒軸端，所述數字壓力傳感器模塊安裝在雙向液壓馬達的進、出口液壓管線上，所述緩沖筒安裝在鉆井液循環罐上，所述循環罐數字液位傳感器模塊所述緩沖筒上，所述終端與所述各傳感器模塊之間的數字信號傳輸采用新型LoRa擴頻技術。

進一步地，所述的鉆井液自動灌漿機，還包括終端，所述終端與所述各傳感器模塊之間的數字信號傳輸采用新型LoRa擴頻技術，實現了監測與終端之間數字信號的無線傳輸。

進一步地，所述的鉆井液自動灌漿機，還包括防溢管數字微壓傳感器總成，所述防溢管數字微壓傳感器總成由防溢管數字微壓傳感器模塊、壓套、密封膠芯組成，安裝時，所述防溢管數字微壓傳感器總成的安裝中心線距離所述鉆井液返出管線頂面為b，b＝5-10mm。

進一步地，所述的鉆井液自動灌漿機，還包括數字靶式流量傳感器總成，所述數字靶式流量傳感器總成包括數字靶式流量傳感器模塊、氣缸、活塞、復位彈簧、電磁閥、氣缸蓋，所述數字靶式流量傳感器模塊與活塞組裝為一體，所述氣缸上設計有氣管線接頭，所述活塞與氣缸壓蓋之間裝有復位彈簧，所述氣缸的氣管線上連接有電磁閥，所述數字靶式流量傳感器模塊上裝有信號收發天線。所述數字靶式流量傳感器模塊水平安裝在防溢管上，距防溢管的底法蘭為a，a＝15mm-30mm，所述數字靶式流量傳感器模塊的靶伸入防溢管內與防溢管的軸線垂直。所述數字靶式流量傳感器模塊設計為可伸縮、可測同一流道的正、反向流量，其工作原理是，當起下鉆時，絞車滾筒轉動，通過絞車滾筒轉速傳感器模塊發出的指令，電磁閥控制氣缸進氣，活塞在氣壓的作用下壓縮復位彈 簧，數字靶式流量傳感器模塊縮回氣缸內，當絞車滾筒停止時，電磁閥控制氣缸放氣，活塞在復位彈簧的作用下帶著數字靶式流量傳感器模塊伸出，實現流量的監測。

進一步地，所述數字靶式流量傳感器模塊對流量測量零點的規定，將所述數字靶式流量傳感器模塊的靶浸在靜止液體中規定為流量測量零點；將鉆井液向上流動時測得的流量規定為正值；將鉆井液向下流動時測得的流量規定為負值。

進一步地，所述數字靶式流量傳感器模塊的靶由合成材料制成，利用其正反向的變形可測同一流道的正、反向流量。

優選的，所述的數字靶式流量傳感器模塊，所述數字靶式流量傳感器模塊防碰套的設計，所述數字靶式流量傳感器模塊的靶設計有防碰套，當大尺寸的井下工具通過靶或鉆具晃動時，推動防碰套帶動數字靶式流量傳感器模塊壓縮復位彈簧，使靶縮回到氣缸內，起到對靶的防碰保護。

優選的，所述的數字靶式流量傳感器模塊，所述數字靶式流量傳感器模塊起、下鉆工序測量的規定，所述數字靶式流量傳感器模塊只有絞車滾筒轉速為零時才處于測量狀態。

優選的，所述的鉆井液自動灌漿機，還包括緩沖筒，所述緩沖筒包括支架、緩沖筒法蘭、調節套、緩沖短節、阻尼短節、割縫阻尼短節和定位支座，所述支架上安裝有循環罐數字液位傳感器模塊。

優選的，所述的緩沖筒，還包括緩沖短節，所述緩沖短節的圓周上均布有6-8條左旋阻尼縫，縫寬3mm-5mm。

優選的，所述的緩沖筒，還包括緩沖短節的安裝，所述緩沖短節縫長的1/3裸露在鉆井液面以上。

優選的，所述的緩沖筒，還包括阻尼短節，所述緩沖筒上安裝有2-3個所述阻尼短節。

優選的，所述的阻尼短節，還包括阻尼孔，所述阻尼短節上開有阻尼孔徑，阻尼孔徑為6mm、8mm、10mm。

優選的，所述的緩沖筒，還包括割縫阻尼短節，所述割縫阻尼短節的圓周上開有若干個阻尼縫，縫寬5mm-10mm。

優選的，所述的鉆井液自動灌漿機，還包括循環罐數字液位傳感器模塊，所述循環罐數字液位傳感器模塊的設定值為鉆井液循環罐內液面變化量的正常趨勢線△H，△H＝K(V_總-1/4πD_頭2v t)/S_總，若3mm＞△H＞-3mm時，說明井筒情況正常；若△H≥3mm時，說明出現溢流，若△H≤-3mm時，說明出現井漏。

優選的，所述的鉆井液自動灌漿機，還包括數字壓力傳感器模塊，通過所述數字壓力傳感器模塊測得雙向液壓馬達的進、出口壓力變化情況，可自動判斷起鉆、下鉆工況。

優選的，所述的鉆井液自動灌漿機，還包括數字觸發開關安，所述數字觸發開關安裝在灌注泵附近，所述數字觸發開關設計為自動、手動、遙控三種控制模式，實現對灌注泵的控制。

優選的，所述的鉆井液自動灌漿機，包括數字灌注流量傳感器模塊，所述數字灌注流量傳感器模塊安裝在灌注管線上，灌注管線的末端加工成彎頭，彎頭的軸線與防溢管的軸線的夾角小于45°。

優選的，所述的鉆井液自動灌漿機，包括壓電轉換器模塊和數字壓力傳感器模塊，所述壓電轉換器模塊和數字壓力傳感器模塊測得大鉤懸重變化量△p及變化次數n，大鉤懸重變化量△p的設定值為2t，變化次數n的設定值為1、3、5，當△p＞2t時，懸重變化次數n累加1次。當n＝1、3、5時，實施井口自動灌漿作業，當n等于設定值時，計數清零。當數字靶式流量傳感器模塊測得的鉆井液循環出口流量大于零時，自動停止灌漿，當灌漿3min時，若數字靶式流量傳感器模塊測得的鉆井液循環出口流量依然為零時，自動停止灌漿同時報警。

本實用新型的有益效果為：

鉆井液自動灌漿機的主要監測儀器采用了新型數字靶式流量傳感器和防溢管數字微壓傳感器，二者均水平安裝在防溢管上。由于特殊的安裝位置，新型數字靶式流量傳感器監測時避免了現場采用非滿管流量測量方式造成的測量精度低的缺陷；當數字靶式流量傳感器失效時，防溢管數字微壓傳感器可實現數 字靶式流量傳感器的功能。終端處理器采用融合邏輯關系并創建了先進的數模，實現了對采集數據進行及時準確的分析、對比、判斷并發出指令。信號傳輸采用了抗干擾性強的新型LoRa擴頻技術，實現了監測與終端之間數字信號的無線傳輸。通過監測、傳輸和終端處理三部分的融合實現了鉆井作業過程中工況判斷、灌注泵的啟動和停灌、出現溢流或井漏的安全報警的全自動化無線控制。

本裝置可成為未來數字化鉆井安全生產的一個有機組成部分，為鉆井監督、鉆井工程師等相關人員和機構提供鉆井生產數據。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例所述的鉆井液自動灌漿機的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例所述的緩沖筒的結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例所述的防溢管數字微壓傳感器總成的結構示意圖；

圖4為本實用新型實施例所述的數字靶式流量傳感器總成；

圖5為本實用新型實施例所述的鉆井液自動灌漿機的控制流程及控制原理圖。

圖中：

1、電源；2、數字觸發開關；3、灌注泵；4、灌注管線；5、數字灌注流量傳感器模塊；6、鉆井液返出管線；7、數字壓力傳感器模塊；8、壓電轉換器模塊；9、死繩固定器；10、死繩；11、鉆井泵；12、數字循環進口流量傳感器模塊；13、高壓管線；14、終端；15、鉆桿；16、防溢管；17、防溢管數字微壓傳感器總成；18、數字靶式流量傳感器總成；19、滾筒轉速傳感器模塊；20、馬達進口液壓管線；21、數字壓力傳感器模塊；22、雙向液壓馬達；23、馬達出口液壓管線；24、緩沖筒；25、循環罐數字液位傳感器模塊；26、遙控器；27、支架；28、緩沖筒法蘭；29、調節套；30、緩沖短節；31、阻尼短節；32、 割縫阻尼短節；33、定位支座；34、鉆井液液面；35、左旋阻尼縫；36、阻尼縫；37、防溢管數字微壓傳感器模塊；38、壓套；39、密封膠芯；40、數字靶式流量傳感器模塊；41、氣缸；42、活塞；43、氣缸壓蓋；44、復位彈簧；45、氣管線；46、電磁閥；47、信號收發天線；48、防溢管連接法蘭；49、靶。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

如圖1所示，本實用新型實施例所述的鉆井液自動灌漿機，包括電源1、數字觸發開關2、數字灌注流量傳感器模塊5、數字壓力傳感器模塊7、壓電轉換器模塊8、數字循環進口流量傳感器模塊12、終端14、防溢管數字微壓傳感器總成17、數字靶式流量傳感器總成18、滾筒轉速傳感器模塊19、數字壓力傳感器模塊21、緩沖筒24、循環罐數字液位傳感器模塊25和遙控器26組成。所述數字觸發開2關安裝在灌注泵3附近，所述數字灌注流量傳感器模塊5安裝在灌注管線4上，所述數字壓力傳感器模塊7和壓電轉換器模塊8安裝在現場死繩固定器9上，所述數字循環進口流量傳感器模塊12安裝在現場低壓管線13上，所述終端14安裝在司鉆控制臺上，所述防溢管數字微壓傳感器總成17和數字靶式流量傳感器總成18安裝在防溢管16上，所述滾筒轉速傳感器模塊19安裝在絞車滾筒軸端，所述數字壓力傳感器模塊21安裝在液壓大鉗的雙向液壓馬達的進、出口液壓管線20和23上，所述緩沖筒24安裝在鉆井液循環罐上，所述循環罐數字液位傳感器模塊25所述緩沖筒24上，所述終端14與所述各傳感器模塊之間的數字信號傳輸采用新型LoRa擴頻技術。

如圖2所示，本例中，所述的鉆井液自動灌漿機，還包括緩沖筒24。所述緩沖筒主要由支架27、緩沖筒法蘭28、調節套29、緩沖短節30、阻尼短節31、割縫阻尼短節32和定位支座33，所述支架27上安裝有循環罐數字液位傳感器 模塊25，所述緩沖短節30的圓周上均布有6-8條左旋阻尼縫35，所述阻尼短節31上開有阻尼孔，所述割縫阻尼短節32的圓周上開有若干個阻尼縫36。依據井的類型不同，阻尼短節可選裝2-3個。

緩沖筒主要用于解決循環罐內因液體的循環流動及鉆井液因攪拌機的工作引起的波動而造成循環罐數字液位傳感器模塊的測量精度降低的問題。

緩沖筒的原理：鉆井液罐上攪拌機的工作及鉆井液的循環流動使罐內鉆井液液面產生波動，波動的液體通過緩沖筒上設計的阻尼縫，縫寬5mm-10mm，和2-3級孔徑為6mm、8mm、10mm的阻尼短節時，產生阻尼緩沖，使得緩沖短節內的鉆井液的液面達到近似靜止狀態；在緩沖短節的圓周上設計有均布的6-8條縫寬為3mm-5mm的左旋阻尼縫，安裝時，設計縫長的1/3裸露在鉆井液面之上，實現緩沖短節內的鉆井液與罐內鉆井液連通并產生微動，保證緩沖短節內近似靜止的鉆井液液面不出現稠化層。通過這兩項技術措施以保證安裝在支架上的循環罐數字液位傳感器模塊的測量精度。

圖3為本實用新型實施例所述的的結構示意圖；

如圖3所示，本例中，所述防溢管數字微壓傳感器總成17由防溢管數字微壓傳感器模塊37、壓套38和密封膠芯39組成，安裝時，所述防溢管數字微壓傳感器總成的中心線距離所述鉆井液返出管線頂面為b，b＝5-10mm。其作用是通過時時監測防溢管內液壓力的變化，及時準確發現可能出現的溢流、嚴重氣侵或鉆井液返出管或槽嚴重堵塞并報警。

如圖4所示，本例中，所述數字靶式流量傳感器總成18包括所述數字靶式流量傳感器模塊40和氣缸41，所述數字靶式流量傳感器模塊40設在所述氣缸41內，所述氣缸41內的活塞42與所述數字靶式流量傳感器模塊40相連，所述活塞42與氣缸壓蓋43之間連接有復位彈簧44，所述氣缸41的氣管線45上連接有電磁閥46，所述數字靶式流量傳感器模塊40上連接有數據線47。

數字靶式流量傳感器總成主要用于及時準確監測鉆井液的返出流量，解決現場溢流、井漏監測設備的誤報現象。數字靶式流量傳感器總成的原理：數字靶式流量傳感器總成水平安裝在防溢管上，其中心線距防溢管底法蘭頂面為a， a＝15mm-30mm，由于特殊的安裝位置，一方面避免了目前現場采用非滿管流量測量方式監測循環出口流量時，因返出管或槽內積的沉砂造成測量精度低的缺陷；另一方面當數字靶式流量傳感器失效時，防溢管數字微壓傳感器可實現數字靶式流量傳感器的功能。

安裝后，數字靶式流量傳感器模塊的靶在復位彈簧的作用下伸出，通過探測孔進入防溢管內，測取鉆井液返出口的流量信號。起、下鉆工況時，當絞車滾筒轉速不為零時，通過控制電磁閥給氣缸供氣，活塞壓縮復位彈簧將數字靶式流量傳感器模塊縮回，使靶也縮進氣缸內不被損壞；當絞車滾筒轉速為零時，通過控制電磁閥，使氣缸放氣，數字靶式流量傳感器模塊在復位彈簧的作用下復位，靶伸入防溢管內繼續監測；其余工況下，靶始終處于流量監測狀態。

數字靶式流量傳感器總成的設計特征：一是安裝特征，水平安裝數字靶式流量傳感器模塊，使靶伸入防溢管內并與防溢管的軸線垂直。二是流量測量零點的規定，將數字靶式流量傳感器模塊的靶浸在靜止液體中規定為流量測量零點。將鉆井液向上流動時測得的流量規定為正值；將鉆井液向下流動時測得的流量規定為負值。三是同一流道的正、反向測量，數字靶式流量傳感器模塊的靶由合成材料制成，利用其正反向的變形可測同一流道的正、反向流量；四是伸縮性設計，通過氣缸和復位彈簧控制數字靶式流量傳感器模塊的靶的伸出和縮回。五是防碰套的設計，數字靶式流量傳感器模塊的靶設計有防碰套，當大尺寸的井下工具通過靶或鉆具晃動時，推動防碰套帶動數字靶式流量傳感器模塊壓縮復位彈簧，使靶縮回到氣缸內，起到對靶的防碰保護。六是起、下鉆工序測量的規定，只有絞車滾筒轉速為零時數字靶式流量傳感器模塊才處于測量狀態。

如圖1所示，本例中，鉆井液自動灌漿機還包括：

一個滾筒轉速傳感器模塊19，裝在絞車滾筒軸端部，用于監測絞車滾筒的轉速；

一個數字觸發開關2，安裝在灌注泵3上，用于控制灌注泵的啟動與停止。

終端14位于司鉆控制臺，各傳感器監測到的信號通過Lora擴頻技術傳輸給終端，在終端進行相應的分析，判斷現場是否有異常發生，若有異常發生則進行相應的處理并報警。

本實用新型的原理：

鉆井液自動灌漿機通過數字流量傳感器模塊和數字壓力傳感器模塊對鉆井液循環進口流量和雙向液壓馬達進、出口壓力的實時采集，信號轉換，采用新型LoRa擴頻技術無線傳輸到終端，再經過終端處理，可自動判斷空井、起鉆、下鉆、正常鉆進(循環洗井)的鉆井工況；根據不同工況的要求，配合灌注泵可實現鉆井液的自動(手動或遙控)灌注、停注的作業；通過各類數字流量傳感器模塊對鉆井液循環進、出口流量、循環罐內液位變化、灌注時間、防溢管液位等參數的實時采集，信號轉換，無線傳輸到終端，在終端進行處理，能夠準確判斷溢流或井漏的出現，如有異常及時報警，可最大限度的預防井噴事故的發生。通過對防溢管內的壓力和流量以及對循環罐內液位的實時監測，實現了溢流、井漏報警的三保險。

為了及時準確監測到鉆井液的返出流量，解決現場溢流監測設備的漏報、誤報、及時發現嚴重的氣浸或鉆井液返出管或槽嚴重堵塞的現象，自動灌漿機設計有防溢管數字微壓傳感器總成。

為了解決現場非滿管流量測量方式造成的測量精度低的缺陷，自動灌漿機設計有能夠伸縮的新型數字靶式流量傳感器總成。

為了解決因循環罐內鉆井液的流動和波動造成的循環罐內液位監測精度降低的現象，自動灌漿機設計有緩沖筒。為了保證安全生產的正常運行，自動灌漿機設有自動、手動、遙控的三種控制模式。

如圖5所示，控制流程及控制原理：

1.鉆井液循環罐內的液位監測

循環罐數字液位傳感器模塊將測得的循環罐內液面高度的信號轉換成無線信號傳輸到終端14，終端14接收到信號后，將其與設定值(鉆井液循環罐內液面變化量△H：△H＝K(V_總-1/4πD_頭2v t)/S_總)進行比較，若3mm＞△H＞ -3mm時，說明井筒情況正常；若△H≥3mm時，說明出現溢流，鉆臺顯示器上顯示并報警；若△H≤-3mm時，說明出現井漏，鉆臺顯示器上顯示并報警。

2.防溢管內的壓力監測

當防溢管內的液體淹沒防溢管數字微壓傳感器模塊的探頭時，測得信號傳給終端自動報警，

防溢管數字微壓傳感器總成17將測得的防溢管內液面壓力的信號轉換成無線信號傳輸到終端14，終端14接收到信號后，在鉆臺顯示器上顯示并報警。

3.不同工況的判斷及工作原理(如圖5所示)

本裝置通過各數字傳感器模塊對不同參數的監測對比，實現不同工況的自動判斷。當數字傳感器模塊監測到鉆井液循環進口流量不為零時，自動判斷為正常鉆進或洗井循環工況；當數字傳感器模塊監測到鉆井液循環進口流量為零時，自動判斷為空井、起鉆、下鉆工況，再進一步的通過比較液氣大鉗雙向液壓馬達的進、出口壓力情況進行具體判斷，當液氣大鉗雙向液壓馬達的進、出口壓力沒有發生變化時，自動判斷為空井工況；當液氣大鉗雙向液壓馬達的進口壓力小于出口壓力時，自動判斷為起鉆工況；當液氣大鉗雙向液壓馬達的進口壓力大于出口壓力時，自動判斷為下鉆工況。

(1)正常鉆進(或洗井循環)工況

當數字循環進口流量傳感器模塊12測得鉆井液循環進口流量Q1大于零時，判斷為正常鉆進(或洗井循環)工況。

此時將數字循環進口流量傳感器模塊12測得鉆井液循環進口流量Q1與數字靶式流量傳感器總成18測得循環出口流量Q2信號轉換成無線信號傳輸到終端14，與門限值Q(Q＝Q₁±(5～10％)Q₁；Qmax＝Q₁+(5～10％)Q₁；Qmin＝Q₁-(5～10％)Q₁)比較，若Qmin＜Q₂＜Qmax時，說明井筒正常；若Q₂≥Qmax時，判定出現溢流，在鉆臺顯示器上顯示并報警；若Q₂＜Qmin時，判定出現井漏，在鉆臺顯示器上顯示并報警。

(2)空井工況

當數字循環進口流量傳感器模塊12測得鉆井液循環進口流量為零(循環進口流量Q₁＝0)且兩個數字壓力傳感器模塊21測得雙向液壓馬達22的進、出口壓力沒有變化時，判斷為空井工況。

此時將數字靶式流量傳感器總成18測得循環出口流量信號轉換成無線信號傳輸到終端14，終端14依據循環出口流量Q₂進行判定：Q₂＝0時，井筒正常；Q₂＞2.5L/s時，說明出現溢流，鉆臺顯示器上顯示并報警；Q₂＜-2.5L/s時，說明出現井漏，鉆臺顯示器上顯示并報警。

(3)起鉆工況

液壓大鉗上雙向液壓馬達的旋轉方向對應著上扣、卸扣動作，直接反映出起下鉆工況。這是判斷起、下鉆工況最有效的依據。安裝在液壓大鉗上的兩個數字壓力傳感器模塊21測得雙向液壓馬達22進、出口的液壓后，將信號轉換為無線信號發送至終端14，終端14可自動判斷是起鉆還是下鉆工況。

當數字循環進口流量傳感器模塊12測得鉆井液循環進口流量為零，同時數字壓力傳感器模塊21測得雙向液壓馬達22的進、出口壓力變化，且馬達進口壓力P1小于出口壓力P2時，判斷為起鉆工況。

起鉆工況下自動灌漿控制，壓電轉換器模塊8將數字壓力傳感器模塊7測得的大鉤懸重變化量及變化次數的液壓信號轉換成無線信號傳輸到終端14，與相應的設定值n比較，若n＝1、3、5時，則終端14發出無線信號給數字觸發開關2，啟動灌注泵3，也可手動或遙控，實施井口自動灌漿作業，同時計數清零。在灌漿的同時，數字靶式流量傳感器模塊監測出口流量Q₂，若Q₂＞0時，終端14發出無線信號給數字觸發開關2，自動停止灌注泵3的工作；若通過數字灌注流量傳感器模塊5監測到的灌漿進口流量計算出的灌注時間t＝3min而循環出口流量Q₂仍為0時，終端14發出無線信號給數字觸發開關2，自動停止灌注泵3的工作并報警。

起鉆工況下報警控制，在判斷大鉤懸重變化量及變化次數的同時，將滾筒轉速傳感器模塊19測得的絞車滾筒轉速信號轉換成無線信號傳輸到終端14，終端14與設定值(N＝0)比較，若N≠0時，終端14發出信號，控制電磁閥給氣缸供氣，活塞壓縮復位彈簧將數字靶式流量傳感器模塊縮回，使靶也縮進氣缸 內；N＝0時，終端14發出信號，控制電磁閥，使氣缸放氣，數字靶式流量傳感器模塊在復位彈簧的作用下數字靶式流量傳感器模塊的靶伸出，將測得的循環出口流量信號轉換成無線信號傳輸到終端14，在終端14與對應的設定值(Q₂＝0)比較，若Q₂＞0時，說明出現溢流，在鉆臺顯示器上顯示并報警；若Q₂＜0時，說明出現井漏，在鉆臺顯示器上顯示并報警。

(4)下鉆工況

當數字循環進口流量傳感器模塊12測得鉆井液循環進口流量為零且數字壓力傳感器模塊21和23測得雙向液壓馬達22的進、出口壓力變化且馬達進口壓力P1大于出口壓力P2時，判斷為下鉆工況。

此時將滾筒轉速傳感器模塊19測得的絞車滾筒轉速信號轉換成無線信號傳輸到終端14，終端14與設定值(N＝0)比較，若N≠0時，終端14發出信號，控制電磁閥給氣缸供氣，活塞壓縮復位彈簧將數字靶式流量傳感器模塊縮回，使靶也縮進氣缸內不被損壞；N＝0時，終端14發出信號，控制電磁閥，使氣缸放氣，數字靶式流量傳感器模塊在復位彈簧的作用下復位，數字靶式流量傳感器模塊的靶伸出，將測得的循環出口流量信號轉換成無線信號傳輸到終端14，在終端14與對應的設定值(Q₂＝2.5l/s)比較，若Q₂＞2.5l/s時，說明出現溢流，在鉆臺顯示器上顯示并報警；若Q₂＜-2.5l/s時，說明出現井漏，在鉆臺顯示器上顯示并報警。

下套管工況與下鉆工況相似。

主要技術參數和技術特點：

1.主要技術數參數

(1)鉆井液進、出口流量

準確度等級1.5；

測量基本誤差E絕對值1.3％；

重復性≤0.5％；

(2)鉆井液池液位計精度

顯示誤差1.3％；

記錄誤差±0.8％；

(3)安全防雷：C級

(4)安全防爆等級：EXD2BT4

(5)安全絕緣電阻：23MΩ

2.主要技術特點

本裝置通過新型數字傳感器模塊組實時采集信號，采用LoRa擴頻技術雙向多發多收的實時傳輸技術，解決了作業現場頻繁拆裝、布線的難題，簡化了工作環節，降低了勞動強度；通過新型數字傳感器模塊對循環進、出口流量及雙向液壓馬達進、出口壓力的實時監測，可自動判斷鉆井工況；通過對大鉤懸重變化量及變化次數的監測，可自動啟動灌注泵，實施灌漿作業；通過對灌漿進口流量、灌注時間、循環出口流量的監測對比，可自動停止灌注泵，并自動判斷井下是正常、井漏或溢流；本裝置設計的伸縮式新型數字靶式流量傳感器總成解決了現場非滿管流量測量方式造成的測量精度低的缺陷；設計的防溢管數字微壓傳感器總成解決了現場溢流監測設備的誤報、漏報、不能及時發現嚴重的氣浸或鉆井液返出管(槽)嚴重堵塞的問題；設計的緩沖筒，消除了循環罐內鉆井液的波動，開發的鉆井液循環罐內液面變化量的正常趨勢線公式考慮了鉆進過程中液面正常降低的因素，二者綜合考慮，解決了循環罐內液位監測精度降低的現象，提高了循環罐內鉆井液液位測量的精度；本控制系統還具有故障自檢、存儲、顯示及打印的功能。

裝置調試

1.基準點的調試

(1)數字靶式流量傳感器模塊零點調試：將數字靶式流量傳感器模塊的靶浸在靜止液體中規定為流量測量零點。

(2)防溢管數字微壓傳感器模塊基準點調試：防溢管數字液位傳感器模塊的探頭處在空氣中時，沒有信號輸出；當防溢管內的液體淹沒探頭時，測得信號。

(3)鉆井液循環罐內液面變化量基準的調試：鉆井液循環罐內液面變化量的正常趨勢線

△H＝K(V_總-1/4πD_頭2v t)/S_總)

(4)懸重變化的基準值：△p＝2t

(5)灌漿時間基準：t＝3min；

(6)絞車滾筒轉速基準：N＝0

2.檢查供電電源的連接情況是否正常。

3.數字靶式流量傳感器模塊氣缸伸縮情況測試。

4.主電路啟動按鈕，主電路開始工作。

5.無線信號接發測試。

6.設備調試完畢，處于待命工況。

七、操作方法

第一步：給裝置供電；

第二步：啟動主機，開始工作。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。