[發明專利]一種新型井涌報警裝置及方法

有效

• 申請號: 201410332173.3
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN104131809B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 王莉;吳志虎;肖凱文;魯五一
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E21B47/10
• 分類號: E21B47/10
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 黃美成

1.一種新型井涌報警裝置，其特征在于，包括底座(1)、轉軸(2)、連桿(4)、靶板(5)、計算單元與報警單元；

所述的底座設置在管道的泥漿流出口處；底座具有一個底板和兩個側板(3)；

兩個側板垂直于底板固定在底板的相對兩側；且沿著泥漿流動方向設置；轉軸設置在2塊側板上，由電機驅動；

連桿的一端固定在轉軸上，連桿的另一端固定有所述的靶板；連桿處于豎直位置時，靶板與泥漿流動方向垂直；

轉軸上設有扭矩傳感器；

扭矩傳感器與計算單元相連；

計算單元與報警單元相連；

在計算單元中執行以下計算和處理：

(1)當連桿處于豎直位置且靶板浸沒于泥漿中時，計算單元由讀取扭矩傳感器檢測到的力矩值M；根據下式計算得到泥漿液對靶板所造成的沖力F：

F＝M/L，L為連桿的長度與靶板的長度之和；

(2)計算單元再由下式計算得到泥漿的流速v：

其中，Cd為流體阻力系數，A為靶板處于水平位置時在水平面的投影面積，ρ為泥漿的密度；

(3)當流速v大于第一預設閾值時，或單位時間內流速變化值△v大于第二預設閾值時，計算單元啟動報警單元實施報警；

在靶板上設有一個電叉；電叉與電流檢測回路的一端相連，電流檢測回路的另一端與流動的泥漿液相連；以流動的泥漿液作為導體；電流檢測回路中設有電流表；

在連桿的旋轉過程中，當電流表的讀數發生跳變，即表示電叉接觸到泥漿液或電叉從泥漿液中離開，記錄此時角度傳感器檢測出連桿與水平方向所成的角度α，則液位高度為h＝H-L·sinα；其中H為轉軸與底座的上表面的高度，L為連桿的長度與靶板的長度之和；

連桿上還設有用于檢測連桿角度的角度傳感器，靶板上設有一個泥漿勺；連桿處于水平位置時，泥漿勺的開口朝上；

在計算單元中執行以下計算和處理：

(1)在電機驅動下，當連桿上的泥漿勺從流動中的泥漿液中舀出一勺泥漿，并且連桿繼續上升達到與水平方向平行時，計算此時泥漿勺中泥漿液的質量m，泥漿勺的容積V已知，則由下式計算得到泥漿液的比重值

(2)當泥漿液的比重值大于第三預設閾值時，或單位時間內比重變化值大于第四預設閾值時，計算單元啟動報警單元實施報警。

2.一種新型井涌報警方法，其特征在于，采用權利要求1所述的新型井涌報警裝置；包括以下步驟：

步驟1：計算沖力F：

當連桿處于豎直位置且靶板浸沒于泥漿中時，計算單元由讀取扭矩傳感器檢測到的力矩值M；根據下式計算得到泥漿液對靶板所造成的沖力F：

F＝M/L，L為連桿的長度與靶板的長度之和；

步驟2：計算流速v

計算單元再由下式計算得到泥漿的流速v：

其中，Cd為流體阻力系數，A為靶板處于水平位置時在水平面的投影面積，ρ為泥漿的密度；

步驟3：報警步驟：

當流速v大于第一預設閾值時，或單位時間內流速變化值△v大于第二預設閾值時，計算單元啟動報警單元實施報警。