本发明公开了一种可回收气压式井筒环空液面检测装置，该可回收气压式井筒环空液面检测装置通过分别固定在进口处地面表层的一部分和依靠浮力作用漂浮在井筒内的井壁与钻杆之间的环空内的另一部分的相互配合，多次测量环空液面与井口之间的距离，进而推算出环空液面的上升距离，以实现对井筒环空内的液面实现检测，进而为修井作业和关井工况下的井漏或井涌检测提供设备和技术支持，从而安全、高效地为修井或关井工况下的作业提供保障，提高钻井复杂工况监测的及时性和准确性。
1.一种可回收气压式井筒环空液面检测装置，其特征在于，包括设置在井口处的井口气压测量模块(4)、套装在钻杆上且设置在井筒与钻杆之间的环空液面处的井筒环空液面测量模块(10)和计算机终端(13)，所述井口气压测量模块(4)包括第一半圆环形外壳(15a)、第二半圆环形外壳(15b)和分别固定在所述第一半圆环形外壳(15a)和所述第二半圆环形外壳(15b)上端面上的两个半圆环形永磁铁(14)，且所述第一半圆环形外壳(15a)和所述第二半圆环形外壳(15b)的一端端部通过第一连接轴(19)连接为一体，在所述第一半圆环形外壳(15a)的下端面上设置有第一高能蓄电池(20)、第一中心处理器(21)和第一信号接收器(16)，在所述第二半圆环形外壳(15b)的下端面上设置有第一信号发射器(18)和第一精敏气压计(17)；
所述井筒环空液面测量模块(10)包括第三半圆环形外壳(24a)、第四半圆环形外壳(24b)和分别固定在所述第三半圆环形外壳(24a)和第四半圆环形外壳(24b)内壁上的第一电磁铁(29a)和第二电磁铁(29b)，所述第三半圆环形外壳(24a)和第四半圆环形外壳(24b)的一端端部通过第二连接轴(25)连接为一体，在所述第三半圆环形外壳(24a)的上端面设置有第二信号接收器(22)和第二精敏气压计(23)，在所述第四半圆环形外壳(24b)的上端面上设置有第二中心处理器(28)、第二信号发射器(27)和第二高能蓄电池(26)；
所述计算机终端(13)通过数据连接总线(30)与第一中心处理器(21)连接，所述第一中心处理器(21)通过电缆分别与所述第一精敏气压计(17)、所述第一信号接收器(16)和所述第一信号发射器(18)连接，所述第二中心处理器(28)通过电缆分别与所述第二信号接收器(22)、所述第二精敏气压计(23)、所述第二信号发射器(27)和所述电磁铁连接。
2.根据权利要求1所述的可回收气压式井筒环空液面检测装置，其特征在于，在所述第一半圆环形外壳(15a)和所述第二半圆环形外壳(15b)的下端面、在所述第三半圆环形外壳(24a)和第四半圆环形外壳(24b)的上端面上均向内凹陷形成有多个用于设置各个器件的内槽。
3.根据权利要求1或2所述的可回收气压式井筒环空液面检测装置，其特征在于，所述第二信号接收器(22)与第一信号发射器(18)设置在同一轴线上；所述第二信号发射(27)与第一信号接收器(16)设置在同一轴线上。
4.根据权利要求1或2所述的可回收气压式井筒环空液面检测装置，其特征在于，所述两个半圆环形永磁铁(14)与所述第一半圆环形外壳(15a)和所述第二半圆环形外壳(15b)的上端面之间，所述第一电磁铁(29a)与所述第四半圆环形外壳(24b)之间，以及所述第二电磁铁(29b)与所述第三半圆环形外壳(24a)之间均采用抗高温抗水胶固定连接。
5.根据权利要求1或2所述的可回收气压式井筒环空液面检测装置，其特征在于，所述井筒环空液面测量模块(10)的第三半圆环形外壳(24a)和第四半圆环形外壳(24b)为采用低密度耐腐蚀材料制成的半圆环形空心壳体。
6.根据权利要求1所述的可回收气压式井筒环空液面检测装置，其特征在于，所述第二信号接收器(22)与第一信号发射器(18)之间、所述第二信号发射(27)与第一信号接收器(16)之间均采用电磁波进行信号传输。
7.一种使用权利要求1所述的可回收气压式井筒环空液面检测装置的检测方法，其特征在于，向计算机终端(13)设定合适的数据测试间隔时间以发出测试指令，通过井口气压测量模块(4)和井筒环空液面气压测量模块(10)分别测定出各时间段井口部位环空内的气压P1和井筒内环空液面的气压P2，并将测得井口部位环空内的气压P1和井筒内环空液面气压P2通过井口气压测量模块(4)回传给计算机终端(13)，计算出各时间段井筒液面深度变化Δh，并与所测井的井涌的环空液面变化阀值C1进行比较：当Δh<0，且|Δh|>C1，则说明有井涌溢流危险，应要立即启动预防措施。
8.根据权利要求7所述的可回收气压式井筒环空液面检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1、将井口气压测量模块(4)和井筒环空液面气压测量模块(10)安装在钻杆上并与计算机终端(13)形成连接：
计算机终端(13)向井口气压测量模块(4)发出井口环空气压测定指令，经的第一中心处理器(21)处理，向第一精敏气压计(17)发出电信号测定指令，第一精敏气压计(17)接收到指令信号后立即开始测定井口环空部位气压P1，其中计算机终端(13)每发出一次指令，第一精敏气压计(17)将进行三次气压测量，将得到三个气压值，即P11、P12和P13通过电信号传回第一中心处理器(21)，并回传到计算机终端(13)显示和记录P1，最终测定的气压结果P1是由测量的三次气压值取平均值得到：式中，P11、P12和P13分别代表计算机发出一次指令第一精敏气压计(17)所测量的三个气压值，P1为井口环空部位气压值；
计算机终端(13)向井口气压测量模块(4)发出测定井筒环空液面处气压的指令，经第一中心处理器(21)处理，向第一信号发射器(18)发出电信号测试指令，第一信号发射器(18)接收到电信号测试指令后转换成电磁波信号在井筒(11)环空中向井下传播至井筒环空液面气压测量模块(10)的第二信号接收器(22)，第二信号接收器(22)接收测试指令的电磁波信号后转换成电信号测试指令传给第二中心处理器(28)，第二中心处理器(28)将电信号测试指令传送给第二精敏气压计(23)，第二精敏气压计(23)接收到测试指令信号后立即进行气压测量；同样的，计算机终端(13)每发出一次指令，第二精敏气压计(23)会进行三次测压，将得到三次气压测量值，即P21、P22和P23通过电信号传回第二中心处理器(23)，继而通过电信号传给第二信号发射器(27)，第二信号发射器(27)接收到电信号后转换为电磁波信号，电磁波沿井筒环空向上传播，由第一信号接收器(16)接收并立即转换成为电信号传送到第一中心处理器(21)，并回传到计算机终端(13)显示和记录P2，最终测定的气压结果P2由测量的三次气压值取平均值得到：式中，P21、P22和P23分别代表计算机发出一次指令第二精敏气压计(23)所测量的三个气压值；P2为井口环空液面位置气压值；
由于井口部位环空内的气压P1和井口环空液面位置气压P2这两个压力之差是由于井口到井筒液面这一段气柱产生的，因此计算机终端(13)通过下式计算得到井筒液面深度：式中，P1和P2分别为井口位置和井筒内环空液面处的气压测量值；ρ为常温常压下的气体密度，约为1.29Kg/m3；g为重力加速度，大小约为9.81m/s2；
根据步骤S2～S4测量得到的数值可以计算得到初始的环空液面深度h1；通过计算机终端(13)设定每次测量的间隔时间Δt，使得经过Δt时间后，计算机终端(13)再次自动发出指令重复步骤S2～S4的测量，并计算得到经过时间Δt后的液面位置h2，得到Δt时间内的井筒环空液面的变化Δh：Δh＝h2-h1，
当Δh<0，且|Δh|>C1，则说明有井涌溢流危险，其中，C1为井涌的环空液面变化阀值；
当井筒环空液面测量完毕后，计算机终端(13)发出指令，回收指令电信号经井口气压测量模块(4)内的第一中心处理器(21)传送给第一信号发射器(18)，第一信号发射器(18)接收回收指令电信号后转换为电磁波信号并发出，电磁波信号沿井筒环空向下传播至第二信号接收器(27)，第二信号接收器(27)接收电磁波信号并转换成电信号发送给第二中心处理器(28)，第二中心处理器(28)传送电信号给电磁铁，电磁铁带磁，受到井口气压测量模块(4)永磁铁(4)吸引作用将该测量模块吸附到钻杆外壁上，上提钻杆实现该装置的回收。
可回收气压式井筒环空液面检测装置及其检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及石油工程技术领域，特别涉及一种可回收气压式井筒环空液面检测装置及其检测方法。
背景技术
[0002] 在石油工程钻井过程中，常常由于一些不确定因素会导致溢流等复杂工况的发生。溢流是指当钻至高压地层时，地层中的高压流体会在压差作用下流进井筒，并沿着井筒向上运移扩散，如果在没有采取任何检测或防控措施的情况下，钻井液很可能会喷出井眼，造成井涌或井喷事故。同样道理，在关井期间或修井作业过程中，如果已钻地层中存在高压易喷地层，井筒环空的流体液面就会有所变化，如果可以通过一定技术手段对这些变化进行检测，进而采取措施尽量减少损失和危害，保证钻采正常作业的顺利进行。
[0003] 经过一个多世纪的经验积累和认识，人们尽管对井喷和井涌的危害有了比较深刻的认识，而且越来越多的学者和专家对井涌早期监测和液面检测的技术和方法进行了深入的研究，也发展了一些检测的方法。具体而言，即在井筒早期检测中可以通过监控钻井泥浆池液面变化来判断井涌发生概率，也可以通过在钻井液出流管线上安装流量计监测钻井液返出速度判断井下溢流情况；而针对修井过程中或关井期间的液面检测则多采用声波方式测量钻井过程中泥浆液面。
[0004] 然而，虽然各种井涌监测和液面测量技术已经比较成熟，但仍存在精度低，反应迟缓和回收困难等问题。因此研究出一种高效的检测可回收式井筒环空液面检测的方法和技术来提高检测精度，尽量避免钻井过程中事故的发生是十分必要的。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种通过测量关井或修井过程中的液面位置变化，为修井或关井过程中的井涌溢流事故的发生提供预测或预警，减少钻井事故发生的几率的可回收气压式井筒环空液面检测装置。
[0006] 本发明的另一目的是提供一种使用上述可回收气压式井筒环空液面检测装置以实现井涌溢流事故的发生提供预测或预警的检测方法。
[0007] 为此，本发明技术方案如下：
[0008] 一种可回收气压式井筒环空液面检测装置，包括设置在井口处的井口气压测量模块、套装在钻杆上且设置在井筒与钻杆之间的环空液面处的井筒环空液面测量模块和计算机终端，
[0009] 所述井口气压测量模块包括第一半圆环形外壳、第二半圆环形外壳和分别固定在所述第一半圆环形外壳和所述第二半圆环形外壳上端面上的两个半圆环形永磁铁，且所述第一半圆环形外壳和所述第二半圆环形外壳的一端端部通过第一连接轴连接为一体，在所述第一半圆环形外壳的下端面上设置有第一高能蓄电池、第一中心处理器和第一信号接收器，在所述第二半圆环形外壳的下端面上设置有第一信号发射器和第一精敏气压计；
[0010] 所述井筒环空液面测量模块包括第三半圆环形外壳、第四半圆环形外壳和分别固定在所述第三半圆环形外壳和第四半圆环形外壳内壁上的第一电磁铁和第二电磁铁，所述第三半圆环形外壳和第四半圆环形外壳的一端端部通过第二连接轴连接为一体，在所述第三半圆环形外壳的上端面设置有第二信号接收器和第二精敏气压计，在所述第四半圆环形外壳的上端面上设置有第二中心处理器、第二信号发射器和第二高能蓄电池；
[0011] 所述计算机终端通过数据连接总线与第一中心处理器连接，所述第一中心处理器通过电缆分别与所述第一精敏气压计、所述第一信号接收器和所述第一信号发射器连接，所述第二中心处理器通过电缆分别与所述第二信号接收器、所述第二精敏气压计、所述第二信号发射器和所述电磁铁连接。
[0012] 其中，所述井口气压测量模块和所述井筒环空液面测量模块均采用两个半圆形外壳部分组成且一端通过连接轴连接为一体，使得所述井口气压测量模块和所述井筒环空液面测量模块均可以通过调节闭合程度实现对不同钻杆尺寸的宽范围调整。
[0013] 采用所述第一精敏气压计和所述第二精敏气压计测定两个部位的压力，保证测量精度在0.1m以内。
[0014] 该装置采用内嵌的高能蓄电池，解决了井下电能传输的难题。
[0015] 在所述第一半圆环形外壳和所述第二半圆环形外壳的下端面上、在所述第三半圆环形外壳和第四半圆环形外壳的上端面上均凹陷形成有用于内嵌各器件的内槽，所述第一高能蓄电池和第二高能蓄电池、第一中心处理器和第二中心处理器、第一信号接收器和第二信号接收器、第一信号发射器和第二信号发射器、第一精敏气压计和第二精敏气压计内嵌在半圆环形外壳内并形成密封。
[0016] 所述第二信号接收器与第一信号发射器设置在同一轴线上；所述第二信号发射与第一信号接收器设置在同一轴线上，以增强信号传输的稳定性；具体地，上述两部分的信号接收器和信号发射器尽量保持相对应或同一轴线上，能尽量保持同一轴线的话那最好；但考虑到工程实际，操作过程中很难保证始终在同一轴线的对应位置，因此只要能保证上述两部分的信号接收器和信号发射器保持相对应位置，使信号顺利传输。所述两个半圆环形永磁铁与所述第一半圆环形外壳和所述第二半圆环形外壳的上端面之间，所述第一电磁铁与所述第四半圆环形外壳之间，以及所述第二电磁铁与所述第三半圆环形外壳之间均采用抗高温抗水胶固定连接；具体地，可以选用可用于塑料、金属等材料粘结的型号为HR-5198的胶，其主要成分为α-氰基丙稀酸酯，最高抗105℃的胶水，满足上述结构的粘结要求。
[0017] 所述井筒环空液面测量模块的第三半圆环形外壳和第四半圆环形外壳为采用低密度耐腐蚀材料制成的半圆环形空心壳体，使所述井筒环空液面测量模块可以漂浮于液体表面，具体地，采用361L不锈钢这种防生锈材料制成壳体结构来实现漂浮和承载电子器件功能。
[0018] 所述第二信号接收器与第一信号发射器之间、所述第二信号发射器与第一信号接收器之间均采用电磁波进行信号传输，提高了测量信号的稳定性和有效性。具体地，所述第二信号接收器、所述第一信号发射器、所述第二信号发射器和所述第一信号接收器均可使用现有装置实现功能，使所述第一信号接收器和第二信号接收器具有电磁波接收、电磁波-电信号转换和电信号传输功能；所述第二信号发射器和所述第一信号发射器具有电磁波发射、电磁波-电信号转换和电信号传输功能。
[0019] 一种使用所述的可回收气压式井筒环空液面检测装置的检测方法：
[0020] 向计算机终端设定合适的数据测试间隔时间以发出测试指令，通过井口气压测量模块和井筒环空液面气压测量模块分别测定出各时间段井口部位环空内的气压P1和井筒内环空液面的气压P2，并将测得井口部位环空内的气压P1和井筒内环空液面气压P2通过井口气压测量模块回传给计算机终端，计算出各时间段井筒液面深度变化Δh，并与所测井的井涌的环空液面变化阀值C1进行比较：当Δh<0，且|Δh|>C1，则说明有井涌溢流危险，应要立即启动预防措施。
[0021] 具体地，包括如下具体步骤：
[0022] S1、将井口气压测量模块和井筒环空液面气压测量模块安装在钻杆上并与计算机终端形成连接：
[0023] S2、井口部位环空内的气压P1的测定：
[0024] 计算机终端向井口气压测量模块发出井口环空气压测定指令，经的第一中心处理器处理，向第一精敏气压计发出电信号测定指令，第一精敏气压计接收到指令信号后立即开始测定井口环空部位气压P1，其中计算机终端每发出一次指令，第一精敏气压计将进行三次气压测量，将得到三个气压值，即P11、P12和P13通过电信号传回第一中心处理器，并回传到计算机终端显示和记录P1，最终测定的气压结果P1是由测量的三次气压值取平均值得到：
[0025]
[0026] 式中，P11、P12和P13分别代表计算机发出一次指令第一精敏气压计所测量的三个气压值，P1为井口环空部位气压值；
[0027] S3、井筒内环空液面气压P2测定与回传：
[0028] 计算机终端向井口气压测量模块发出测定井筒环空液面处气压的指令，经第一中心处理器处理，向第一信号发射器发出电信号测试指令，第一信号发射器接收到电信号测试指令后转换成电磁波信号在井筒环空中向井下传播至井筒环空液面气压测量模块的第二信号接收器，第二信号接收器接收测试指令的电磁波信号后转换成电信号测试指令传给第二中心处理器，第二中心处理器将电信号测试指令传送给第二精敏气压计，第二精敏气压计接收到测试指令信号后立即进行气压测量；同样的，计算机终端每发出一次指令，第二精敏气压计会进行三次测压，将得到三次气压测量值，即P21、P22和P23通过电信号传回第二中心处理器，继而通过电信号传给第二信号发射器，第二信号发射器接收到电信号后转换为电磁波信号，电磁波沿井筒环空向上传播，由第一信号接收器接收并立即转换成为电信号传送到第一中心处理器，并回传到计算机终端显示和记录P2，最终测定的气压结果P2由测量的三次气压值取平均值得到：
[0029]
[0030] 式中，P21、P22和P23分别代表计算机发出一次指令第二精敏气压计所测量的三个气压值；P2为井口环空液面位置气压值；
[0031] S4、井筒环空液面位置h计算：
[0032] 由于井口部位环空内的气压P1和井口环空液面位置气压P2这两个压力之差是由于井口到井筒液面这一段气柱产生的，因此计算机终端通过下式计算得到井筒液面深度：
[0033]
[0034] 式中，P1和P2分别为井口位置和井筒内环空液面处的气压测量值；ρ为常温常压下的气体密度，约为1.29Kg/m3；g为重力加速度，大小约为9.81m/s2；
[0035] S5、测量液面变化并预测井涌溢流可能性：
[0036] 根据步骤S2～S4测量得到的数值可以计算得到初始的环空液面深度h1；通过计算机终端设定每次测量的间隔时间Δt，使得经过Δt时间后，计算机终端再次自动发出指令重复步骤S2～S4的测量，并计算得到经过时间Δt后的液面位置h2，得到Δt时间内的井筒环空液面的变化Δh：
[0037] Δh＝h2-h1，
[0038] 当Δh<0，且|Δh|>C1，则说明有井涌溢流危险，其中，C1为井涌的环空液面变化阀值；
[0039] 其中，井涌的环空液面变化阀值C1要根据环空尺寸和溢流量阀值Q进行设置，环空横截面积小则C1大；相反，环空横截面积大则C1小；
[0040] 间隔时间Δt依据根据现场的具体情况来设置并可以进行修改和调整，初始设置Δt可以略大，具体观察若判断有溢流风险，则可设置的时间间隔小一些，随着情况的变化适时调整。
[0041] S6、井筒环空液面气压测量模块回收：
[0042] 当井筒环空液面测量完毕后，计算机终端发出指令，回收指令电信号经井口气压测量模块内的第一中心处理器传送给第一信号发射器，第一信号发射器接收回收指令电信号后转换为电磁波信号并发出，电磁波信号沿井筒环空向下传播至第二信号接收器，第二信号接收器接收电磁波信号并转换成电信号发送给第二中心处理器，第二中心处理器传送电信号给电磁铁，电磁铁带磁，受到井口气压测量模块永磁铁吸引作用将该测量模块吸附到钻杆外壁上，上提钻杆实现该装置的回收。
[0043] 综上所述，该可回收气压式井筒环空液面检测装置通过分别固定在进口处地面表层的一部分和依靠浮力作用漂浮在井筒内的井壁与钻杆之间的环空内的另一部分的相互配合，多次测量环空液面与井口之间的距离，进而推算出环空液面的上升距离，以实现对井筒环空内的液面实现检测，进而为修井作业和关井工况下的井漏或井涌检测提供设备和技术支持，从而安全、高效地为修井或关井工况下的作业提供保障，提高钻井复杂工况监测的及时性和准确性。
[0044] 与现有技术相比，该可回收气压式井筒环空液面检测装置精度高，易操作，适应范围广，稳定性强，自动化程度高；利用该装置及其检测方法可以精确测量井口和井筒环空液面处的气压，对比计算测量的两气压值可以实现环空液面的测量；可以满足井涌溢流检测需要，不仅可以用于测定井筒环空液面位置，还可以用于关井期间或修井作业下井涌溢流监测预报；此外，本装置为可回收式测量装置，重复利用性强，可以有效节约钻井成本。
附图说明
[0045] 图1为本发明的可回收气压式井筒环空液面检测装置安装在钻杆上测定高压易井涌地层液面变化时的的结构示意图；
[0046] 图2为本发明的可回收气压式井筒环空液面检测装置的井口气压测量模块的结构示意图；
[0047] 图3为本发明的可回收气压式井筒环空液面检测装置的井筒环空液面气压测量模块的结构示意图；
[0048] 图4为使用本发明的可回收气压式井筒环空液面检测装置进行检测的流程示意图。
具体实施方式
[0049] 下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但这些实施例绝非对本发明有任何限制。
[0050] 实施例1
[0051] 如图1～3所示，该可回收气压式井筒环空液面检测装置包括设置在井口处的井口气压测量模块4、套装在钻杆上且设置在井筒与钻杆之间的环空液面处的井筒环空液面测量模块10和计算机终端13，其中：
[0052] 如图1所示，钻杆2下放到井筒11内，钻杆2上端连接有水龙头1，钻杆一部分位于井筒11内，另一部分位于地表5上，钻杆2上设有钻机回旋装置3和钻井液出流管线12，所述钻机回旋装置3位于地表上方，所述井口气压测量模块4通过永磁铁14的磁力吸附作用固定在钻机地面部分的钻井回旋装置3的底面上，且与钻杆外壁不相接触；所述井筒环空液面测量模块10套装在所述钻杆2上并沿井筒下落至漂浮在井筒内的液体表面，其中：
[0053] 如图2所示，所述井口气压测量模块4包括第一半圆环形外壳15a、第二半圆环形外壳15b和分别固定在所述第一半圆环形外壳15a和所述第二半圆环形外壳15b上端面上的两个半圆环形永磁铁14，且所述第一半圆环形外壳15a和所述第二半圆环形外壳15b的一端端部通过第一连接轴19连接为一体；在所述第一半圆环形外壳15a和所述第二半圆环形外壳15b的下端面上均向内凹陷形成有多个用于设置各个器件的内槽，在所述第一半圆环形外壳15a的下端面上设置有第一高能蓄电池20、第一中心处理器21和第一信号接收器16，在所述第二半圆环形外壳15b的下端面上设置有第一信号发射器18和第一精敏气压计17，各个器件设置在下断面的凹槽内并形成密封，防止受到损坏；
[0054] 如图3所示，所述井筒环空液面测量模块10包括第三半圆环形外壳24a、第四半圆环形外壳24b和分别固定在所述第三半圆环形外壳24a和第四半圆环形外壳24b内壁上的第一电磁铁29a和第二电磁铁29b，所述第三半圆环形外壳24a和第四半圆环形外壳24b的一端端部通过第二连接轴25连接为一体；在所述第三半圆环形外壳24a和第四半圆环形外壳24b的上端面上均向内凹陷形成有多个用于设置各个器件的内槽，在所述第三半圆环形外壳24a的上端面设置有第二信号接收器22和第二精敏气压计23，在所述第四半圆环形外壳24b的上端面上设置有第二中心处理器28、第二信号发射器27和第二高能蓄电池26；
[0055] 所述计算机终端13通过数据连接总线30与第一中心处理器21连接，所述第一中心处理器21通过电缆分别与所述第一精敏气压计17、所述第一信号接收器16和所述第一信号发射器18连接，所述第二中心处理器28通过电缆分别与所述第二信号接收器22、所述第二精敏气压计23、所述第二信号发射器27和所述电磁铁连接；
[0056] 所述第二信号接收器22与第一信号发射器18设置在同一轴线上；所述第二信号发射27与第一信号接收器16设置在同一轴线上。
[0057] 所述两个半圆环形永磁铁14与所述第一半圆环形外壳15a和所述第二半圆环形外壳15b的上端面之间，所述第一电磁铁29a与所述第四半圆环形外壳24b之间，以及所述第二电磁铁29b与所述第三半圆环形外壳24a之间均采用型号为HR-5198的抗高温抗水胶固定连接。
[0058] 所述井筒环空液面测量模块10的第三半圆环形外壳24a和第四半圆环形外壳24b为采用361L不锈钢材料制成的半圆环形空心壳体，满足承载电子器件和漂浮在井筒液面上的要求。
[0059] 所述第二信号接收器22与第一信号发射器18之间、所述第二信号发射27与第一信号接收器16之间均采用电磁波进行信号传输。
[0060] 实施例2
[0061] 如图1所示可以看出当钻头8钻至高压地层9时，地层中的高压流体会在压差作用下流进井筒，并沿着井筒向上运移扩散，如果在没有采取任何检测或防控措施的话，钻井液7很可能上行喷出井眼，造成井涌或井喷事故，因此，如图4所示，采用上述实施例1的可回收气压式井筒环空液面检测装置对施工作业井筒是否存在井涌溢流危险进行检测，具体检测方法包括如下步骤：
[0062] 其中，该井筒环空尺寸为φ340×149mm，溢流量阀值Q为2.2m3，因此该井涌的环空液面变化阀值C1为30m；
[0063] S1、将井口气压测量模块4和井筒环空液面气压测量模块10安装在钻杆上并与计算机终端13形成连接：
[0064] (i)井口气压测量模块4的安装：调节该装置的第一半圆环形外壳15a和第二半圆环形外壳15b到开启度并套装在钻杆2上并通过永磁铁14将井口气压测量模块4固定到钻机地面部分的钻井回旋装置3的底面上，同时保证第一半圆环形外壳15a和第二半圆环形外壳15b的内壁与钻杆壁没有接触；
[0065] (ii)井筒环空液面气压测量模块10的安装：在关井时或修井前的工况下，由于没有钻井液循环，将井筒环空液面气压测量模块10的第三两半圆环形外壳29a和第四两半圆环形外壳29b打开到合适程度，套装到钻杆2外壁上并在自身重力作用下逐渐下落到环空液面时漂浮在井筒环空液面上；
[0066] (iii)将井口气压测量模块第一中心处理器21通过数据连接总线30与计算机终端13连接，保证数据连接总线30实现输入和输出电信号双向传输；
[0067] S2、井口部位环空内的气压P1测定：
[0068] 装置安装好后，计算机发出井口环空气压测定指令，经井口气压测量模块4的第一中心处理器21处理，并激发第一精敏气压计17，测定井口环空部位气压P1；计算机每发出一次指令，第一精敏气压计17将进行三次气压的测量，得到三个气压值，即P11、P12和P13分别为101.320KPa、101.318KPa和101.319KPa，电信号将测得三次气压值传到井口气压测量模块的第一中心处理器21，经处理后回传到计算机终端13并显示和记录P1；最终测定的气压结果P1是由测量的三次气压值取平均值得到：
[0069]
[0070] 式中，P11、P12和P13分别代表计算机发出一次指令第一精敏气压计17所测量的三个气压值，P1为井口环空部位气压值；
[0071] S3、井筒内环空液面气压P2测定与回传：
[0072] 计算机终端13向井口气压测量模块4发出测定井筒环空液面处气压的指令，经第一中心处理器21处理，向第一信号发射器18发出电信号测试指令，第一信号发射器18接收到电信号测试指令后转换成电磁波信号在井筒11环空中向井下传播至井筒环空液面气压测量模块10的第二信号接收器22，第二信号接收器22接收测试指令的电磁波信号后转换成电信号测试指令传给第二中心处理器28，第二中心处理器28将电信号测试指令传送给第二精敏气压计23，第二精敏气压计23接收到测试指令信号后立即进行气压测量；同样的，计算机终端13每发出一次指令，第二精敏气压计23会进行三次测压，将得到三次气压测量值P21、P22和P23分别为102.819KPa、102.817KPa和102.818KPa通过电信号传回第二中心处理器23，继而通过电信号传给第二信号发射器27，第二信号发射器27接收到电信号后转换为电磁波信号，电磁波沿井筒环空向上传播，由第一信号接收器16接收并立即转换成为电信号传送到第一中心处理器21，并回传到计算机终端13显示和记录P2，最终测定的气压结果P2由测量的三次气压值取平均值得到：
[0073]
[0074] 式中，P21、P22和P23分别代表计算机发出一次指令第二精敏气压计23所测量的三个气压值；P2为井口环空液面位置气压值。
[0075] S4、计算井筒环空液面位置h：
[0076] 通过该装置的井口气压测量模块4和井筒液面气压测量模块10已经测量得到了井口位置气压P1和井筒内环空液面位置的气压P2，P1和P2两个压力之差就是由于井口到井筒液面这一段气柱产生的，因此，通过下式计算得到井筒液面深度，即井筒液面至地面的距离：
[0077]
[0078] 式中，P1和P2分别为井口位置和井筒内环空液面处的气压测量值；ρ为常温常压下的气体密度，约为1.29Kg/m3；g为重力加速度，大小约为9.81m/s2；
[0079] 因此：
[0080] S5、测量液面变化，预测井涌溢流可能
[0081] 依据S2～S4步骤的测量，计算得到初始的环空液面深度h1；设定计算机终端两次测量的间隔时间Δt＝2min，即每经过2min时间后，计算机会自动发出指令进行S2～S4的测量步骤，得到经过时间2min后的液面位置h2，利用下式得到Δt＝2min时间内的井筒环空液面的变化：
[0082] Δh＝h2-h1
[0083] 如果Δh<0，且|Δh|>C1，即30m则说明有井涌溢流危险。
[0084] 某时刻t，计算机再次自动发出指令进行S2～S4的测量步骤：
[0085] 经步骤S2测定：井口压力P’11、P’12和P’13分别为：101.319KPa、101.318KPa和101.317KPa，因此P’2为102.275KPa；
[0086] 经步骤S3测定：井筒内换空处压力P’21、P’22和P’23分别为：102.275KPa、102.274KPa和102.276KPa，因此P’2为102.275KPa；
[0087] 经步骤S4计算：Δh＝h1-h2≈42.8729m＞C130m，说明井涌溢流发生，应立即启动防范预案；
[0088] S6、回收井筒环空液面气压测量模块：
[0089] 当井筒环空液面测量完毕后，计算机终端13发出指令，回收指令电信号经井口气压测量模块4内的第一中心处理器21传送给第一信号发射器18，第一信号发射器18接收回收指令电信号后转换为电磁波信号并发出，电磁波信号沿井筒环空向下传播至第二信号接收器27，第二信号接收器27接收电磁波信号并转换成电信号发送给第二中心处理器28，第二中心处理器28传送电信号给电磁铁，电磁铁带磁，受到井口气压测量模块4永磁铁4吸引作用将该测量模块吸附到钻杆外壁上，上提钻杆实现该装置的回收。
