泥浆液位显示报警装置和井筒泥浆液位的监控方法 技术领域：
本发明涉及一种用于石油天然气钻井和起下钻过程中对泥浆罐群和井筒的泥浆液位进行显示报警的装置；本发明还涉及一种利用上述泥浆液位显示报警装置对井筒的泥浆液位进行监控的方法。背景技术：
现有的钻井泥浆液位监控装置，包括泥浆池液面监测报警装置和泥浆自动灌注系统等多种机型，如中国专利局以公开号CN1033858A公开的一种《起下钻泥浆自动灌注的方法和系统》，一是在钻井全过程中对循环罐群泥浆液位变化监测，同时对溢流管液流监测，以便在发现井涌和井漏异常时及时采取措施处理；二是在钻井起钻、井漏下钻和停钻过程中向井筒灌注一定量泥浆，用以补给因钻具起出和井漏引起的井筒液位降低，使井筒内泥浆保持一定的液柱压力，防止井筒液柱压力与地层压力失去平衡而发生井壁垮塌卡钻和井下油气喷出等事故发生；其中，泥浆池液面监测报警装置和泥浆自动灌注系统使用的泥浆液位报警装置由箱体、电器线路控制板、十芯插座、绿色泥浆液位指示灯、红色井涌指示灯、黄色井漏指示灯、报警喇叭所组成，利用它对钻井过程中出现的井涌、井漏现象，以及起下钻自动灌注泥浆过程中溢流管液流出现异常进行声光同时报警，但该泥浆液位报警装置仅采用红色、黄色指示灯亮进行显示和报警，不直观形象，特别是在钻井现场因噪音大操作者不能听到报警声响时，仅凭红色、黄色指示灯亮无法对井涌、井漏报警进行判别，从而不能及时地对井涌和井漏进行处理，留下了许多安全隐患。
同时，利用原有的报警装置对井筒泥浆液位进行监控的方法采用一次性及时自动控制报警，可靠性差，有时会把检查液位传感器浮子罐液无变化、罐泥浆处理加液增加、罐除砂放液减少等正常现象当成井涌和井漏错误地进行报警，误报井涌或井漏还将给其他岗位的操作人员带来不必要的精神压力，甚至影响正常的岗位操作，为以后钻遇油气层出现井涌、井漏报警时的快捷控制操作埋下隐患，也会因监测失误或者滞后报警给钻井、设备、人生安全带来威胁；此外，该方法没有自动记录报警时间、报警数据，对于岗点监测、措施决策、事故分析无据可查。因此只能沿用传统的多岗点人工监测进行报警，从而留下了许多安全隐患。发明内容：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺点而提供一种直观形象、能准确及时地对井涌、井漏现象进行判别和报警、可靠性高的泥浆液位显示报警装置；本发明所要解决地另一技术问题是提供一种利用该报警装置对井筒液位进行监控的方法，该方法的可靠性高且大大有益于钻井的安全生产。
本发明采用的技术方案是：
一种用于石油天然气钻井的泥浆液位显示报警装置，包括嵌有透明钢化玻璃的箱体、固定于箱体内的电器线路控制板及与其相连的十芯插座、绿色泥浆液位指示灯、红色井涌指示灯、黄色井漏指示灯、井涌报警器和井漏报警器，其中电器线路控制板是由振荡器，译码驱动器，三极管组件，绿色发光二极管组件，红色发光二极管组件，黄色发光二极管组件，二极管组件，电阻，电阻组件所组成，其中：
a.绿色发光二极管组件的阳极并联连接后经电阻与十芯插座的触头8相连，绿色发光二极管组件的阴极并联连接后与十芯插座的触头2相连，绿色发光二极管组件排列成一组水平长条形成绿色泥浆液位指示灯；
b.红色发光二极管组件的阳极依次连接电阻组件后并联连接并与十芯插座的触头3相连，红色发光二极管组件的阴极依次与三极管组件的集电极、二极管组件的阳极相连，二极管组件的阴极并联连接后与十芯插座的触头5相连，三极管组件的发射极并联连接后与十芯插座的触头2相连，三极管组件的基极与译码驱动器的触头1～8依次相连，振荡器与译码驱动器的电源线并联连接后与十芯插座的触头4相连，振荡器与译码驱动器的地线并联连接后与十芯插座的触头2相连，振荡器的信号输出端与译码驱动器的信号输入端相连，红色发光二极管组件自下至上排列成一对向上的箭头形成红色井涌指示灯；
c.黄色发光二极管组件的阳极依次连接电阻组件后并联连接并与十芯插座的触头10相连，黄色发光二极管组件的阴极依次与三极管组件的集电极、二极管组件的阳极相连，二极管组件的阴极并联连接后与十芯插座的触头6相连，三极管组件的发射极并联连接后与十芯插座的触头2相连，三极管组件的基极与译码驱动器的触头1～8依次相连，振荡器与译码驱动器的电源线并联连接后与十芯插座的触头4相连，振荡器与译码驱动器的地线并联连接后与十芯插座的触头2相连，振荡器的信号输出端与译码驱动器的信号输入端相连，黄色发光二极管组件自上至下排列成一个向下箭头形成黄色井漏指示灯；
d.井涌报警器的高频线与十芯插座的触头7相连，井漏报警器的低频线与十芯插座的触头9相连，井涌报警器和井漏报警器的接地线并联连接后与十芯插座的触头1相连。
一种利用上述的泥浆液位显示报警装置对井筒泥浆液位监控的方法，在钻井和起下钻过程中监测显示泥浆罐群液位和溢流管出口液流，且打印机按照预置的间隔时间定时自动打印钻井泥浆罐各罐储液量、罐群总储液量及变化量数据报表，并能在起钻、井漏下钻和停钻过程中自动控制泵向井筒灌注泥浆，在出现井涌、井漏异常时进行声光同时报警，其中：
a.钻井泥浆罐群总储液量在一定时间内的增加变化量第一次达到控制器预置的井涌上限，泥浆液位显示报警装置上部的红色井涌指示灯亮进行井涌异常显示，增加变化量连续达到控制器预置的井涌上限，上部红色井涌指示灯变为闪亮，同时泥浆液位显示报警装置的井涌报警器发出高频变化警报声进行井涌报警；
b.钻井泥浆罐群总储液量在一定时间内的减少变化量第一次达到控制器预置的井漏下限，泥浆液位显示报警装置下部的黄色井漏指示灯亮进行井漏异常显示，减少变化量连续达到控制器预置的井漏下限，下部黄色井漏指示灯变为闪亮，同时泥浆液位显示报警装置的井漏报警器发出低频变化报警声进行井漏报警；
c.钻井控制过程中溢流管内无泥浆液流时间到控制器预置的井筒液位异常定时，泥浆液位显示报警装置中部的绿色泥浆液位指示灯闪亮进行井筒液位异常显示；
d.起下钻控制过程中电磁流量计检测的灌注泵流量信号传送到控制器处理，并在控制器累积灌液量显示窗用数码管显示井筒环形空间的累积灌注液量；
e.起下钻控制过程中溢流管内泥浆液流时间到控制器预置的溢流管液流定时，泥浆液位显示报警装置上部的红色井涌指示灯亮进行井涌异常显示，出现井涌异常显示后溢流管内泥浆液流延时20秒，上部红色井涌指示灯变为闪亮，同时泥浆液位显示报警装置的井涌报警器发出高频变化警报声进行井涌报警；
f.起下钻控制过程中灌注泵向井筒环形空间一次灌液量达到控制器调定的井漏限量，泥浆液位显示报警装置下部的黄色井漏指示灯出现闪亮，同时泥浆液位显示报警装置的井漏报警器发出低频变化报警声进行井漏报警；
其中，本泥浆液位显示报警装置对井筒泥浆液位监控的方法，在井筒液位异常显示，井涌、井漏异常显示与报警，起下钻控制灌注泥浆时，打印机按控制器的指令分别实时自动打印井筒液位异常显示数据报表，井涌异常显示数据报表，井涌异常报警数据报表，井漏异常显示数据报表，井漏异常报警数据报表，起下钻控制每次灌液量和累积灌液量数据报表。
其中：
a.井涌报警时泥浆液位显示报警装置上部红色井涌指示灯的一对向上红色箭头标志为由下排朝上排流动状态闪亮；
b.井漏报警时泥浆液位显示报警装置下部黄色井漏指示灯的向下黄色箭头标志为由上排朝下排流动状态闪亮。
本发明相对于现有技术的优点在于：
本发明因为将泥浆液位显示报警装置的绿色泥浆液位指示灯排列成一组水平长条形，将红色井涌指示灯排列成一对向上的箭头，将黄色井漏指示灯排列成一个向下的箭头，在井涌报警、井漏报警时，红色井涌指示灯和黄色井漏指示灯分别进行流动闪亮，同时井涌报警器和井漏报警器也分别进行高频变化警报声的井涌报警和低频变化报警声的井漏报警，所以十分直观形象，在环境噪音大时易于判别井涌和井漏现象，可靠性高；此外，本发明利用上述的泥浆液位显示报警装置对井筒泥浆液位监控的方法，在钻井过程中的井涌、井漏显示报警，及溢流管无泥浆液流的显示，和起下钻过程中的井涌、井漏显示报警十分可靠，并能在任何异常现象发生时实时打印相关数据资料进行事故分析，因此可有效地防止井筒液柱压力与地层压力失去平衡而发生井壁垮塌卡钻和井下油气喷出等事故的出现，并能有效监控井筒泥浆液位，减轻操作和监测人员的劳动强度，以确保井筒、设备和人员生命安全。附图说明：
图1为泥浆液位显示报警装置示意图；
图2为泥浆液位显示报警装置仰视图及十芯插座的放大图；
图3为泥浆液位指示灯电路图；
图4为井涌、井漏指示灯显示报警电路图；
图5为井涌、井漏报警器接线图；
图6为钻井泥浆液位显示报警控制示意图及电位计侧视图；
图7为起下钻泥浆液位显示报警控制示意图。具体实施方式：
一种用于石油天然气钻井的泥浆液位显示报警装置，包括嵌有透明钢化玻璃2的箱体1、固定于箱体1内的电器线路控制板3及与其相连的十芯插座4、绿色泥浆液位指示灯5、红色井涌指示灯6、黄色井漏指示灯7、井涌报警器20和井漏报警器21，其中，电器线路控制板3由振荡器8，译码驱动器9，三极管组件10、11，绿色发光二极管组件12，红色发光二极管组件13，黄色发光二极管组件14，二极管组件15、16，电阻17，电阻组件18、19所组成，其中：
a.绿色发光二极管组件12的阳极并联连接后经电阻17与十芯插座4的触头8相连，绿色发光二极管组件12的阴极并联连接后与十芯插座4的触头2相连，绿色发光二极管组件12排列成一组水平长条形成绿色泥浆液位指示灯5；
b.红色发光二极管组件13的阳极依次连接电阻组件18后并联连接并与十芯插座4的触头3相连，红色发光二极管组件13的阴极依次与三极管组件10的集电极、二极管组件15的阳极相连，二极管组件15的阴极并联连接后与十芯插座4的触头5相连，三极管组件10的发射极并联连接后与十芯插座4的触头2相连，三极管组件10的基极与译码驱动器9的触头1～8依次相连，振荡器8与译码驱动器9的电源线并联连接后与十芯插座4的触头4相连，振荡器8与译码驱动器9的地线并联连接后与十芯插座4的触头2相连，振荡器8的信号输出端与译码驱动器9的信号输入端相连，红色发光二极管组件13自下至上排列成一对向上的箭头形成红色井涌指示灯6；
c.黄色发光二极管组件14的阳极依次连接电阻组件19后并联连接并与十芯插座4的触头10相连，黄色发光二极管组件14的阴极依次与三极管组件11的集电极、二极管组件16的阳极相连，二极管组件16的阴极并联连接后与十芯插座4的触头6相连，三极管组件11的发射极并联连接后与十芯插座4的触头2相连，三极管组件11的基极与译码驱动器9的触头1～8依次相连，振荡器8与译码驱动器9的电源线并联连接后与十芯插座4的触头4相连，振荡器8与译码驱动器9的地线并联连接后与十芯插座4的触头2相连，振荡器8的信号输出端与译码驱动器9的信号输入端相连，黄色发光二极管组件14自上至下排列成一个向下箭头形成黄色井漏指示灯7；
d.井涌报警器20的高频线与十芯插座4的触头7相连，井漏报警器21的低频线与十芯插座4的触头9相连，井涌报警器20和井漏报警器21的接地线并联连接后与十芯插座4的触头1相连。
实施例1.钻井过程罐群泥浆液位自动显示报警及井筒41液位异常显示：
在钻井过程中，起下钻/钻井钮子开关42掷于“钻井”位置，控制器33接通220V控制电源，按下电源按钮43，控制器33经电缆44、泥浆液位显示报警装置34的十芯插座4的8号触头接通24V电压，绿色泥浆液位指示灯5亮，按动复位按钮45，泥浆液位显示报警装置34进入泥浆罐22、23群液位自动显示报警控制状态。钻井泥浆罐22、23群浮子46检测的液位高度信号，通过连接皮带47、皮带轮48、传信轴49传动，转变为各个电位计50电阻信号，经电缆51、52，汇线盒53，电缆54，传送到控制器33计算处理，并在控制器33储备罐液量显示窗55用数码管循环显示钻井泥浆罐各罐储液量、罐群总储液量及一定时间内的变化量。打印机40按照控制器33预置的间隔时间定时自动打印钻井泥浆罐各罐储液量、罐群总储液量及一定时间内的变化量数据报表。
井涌显示报警：
泥浆罐23中泥浆，由钻井泵56经吸入管57吸入加压，进入高压循环管汇58、水龙带59、水龙头60、方钻杆61、钻杆62、钻铤63，经钻头64水眼、井筒41、溢流管35带出岩屑，由振动筛65、泥浆罐22净化处理后流入泥浆罐23进行下一轮钻井泥浆循环。钻遇高压石油天然气储层，油气压力大于循环泥浆液柱压力，地层66中石油天然气流体将进入井筒41，钻井循环泥浆罐22、23群总储液量要逐渐增加，当罐群总储液量在一定时间内的增加变化量达到控制器33预置的井涌上限，控制器33经电缆44、十芯插座4的3号触头和4号触头接通24V电压，5号触头接地，泥浆液位显示报警装置34红色井涌指示灯6亮进行井涌异常显示，打印机40实时自动打印井涌异常显示数据报表，以提请操作和监测人员注意，加强各岗点检查，认真校对泥浆液位数据。地层66中石油天然气流体连续进入井筒41，钻井循环泥浆罐22、23群总储液量在一定时间内的增加变化量连续达到控制器33预置的井涌上限，十芯插座4的4号触头接通24V电压，同时5号触头接地断开，泥浆液位显示报警装置34的红色井涌指示灯6变为由下排朝上排流动状态闪亮，下第一排亮后朝上第二排亮，第二排亮后第三排亮，依次到第八排亮后又第一排亮，红色井涌指示灯6闪亮同时十芯插座4的7号触头接通12V电压，井涌报警器20发出高频变化警报声进行井涌报警，打印机40实时自动打印井涌报警数据报表，各岗人员应按《钻井井控技术规程》要求及时采取措施，防止井喷恶性事故发生。
井漏显示报警：
钻遇低压石油天然气储层，油气压力小于循环泥浆液柱压力，井筒41泥浆将先流入地层66，钻井循环泥浆罐22、23群总储液量逐渐减少，当罐群总储液量在一定时间内的减少变化量达到控制器33预置的井漏下限，控制器33经电缆44、十芯插座4的10号触头和4号触头接通24V电压，6号触头接地，泥浆液位显示报警装置34的黄色井漏指示灯7亮进行井漏异常显示，打印机40实时自动打印井漏异常显示数据报表，以提请操作和监测人员注意，认真校对泥浆液位数据，仔细分析泥浆气浸情况。井筒41泥浆连续进入地层66，钻井循环泥浆罐22、23群总储液量在一定时间内的减少变化量连续达到控制器33预置的井漏下限，十芯插座4的4号触头接通24V电压，同时6号触头接地断开，泥浆液位显示报警装置34的黄色井漏指示灯7变为由上排朝下排移动状态闪亮，上第一排亮后朝下第二排亮，第二排亮后第三排亮，依次到第八排亮后又第一排亮，黄色井漏指示灯7闪亮同时十芯插座4的9号触头接通12V电压，井漏报警器21发出低频变化报警声进行井漏报警，打印机40实时自动打印井漏报警数据报表，各岗人员应按《钻井井控技术规程》要求及时采取措施，防止井壁垮塌卡钻或油气喷出事故发生。
溢流管35泥浆断流自动显示：
钻遇地下漏层，钻井泵56流量小于地层66漏失速度，溢流管35将出现断流，溢流管35内无泥浆液流时间到控制器33预置的井筒液位异常定时，控制器33经电缆44、十芯插座4的8号触头接通的24V电压的通断变化，使绿色泥浆液位指示灯5闪亮进行井筒41泥浆液位异常显示，打印机40实时自动打印井筒41泥浆液位异常显示数据报表，各岗人员应及时分析原因，防止井壁垮塌卡钻事故发生。如果井筒41泥浆液位异常显示前曾出现井涌、井漏异常显示与报警，必须采取相应措施防范，以确保钻井安全生产。
实施例2.起下钻过程罐群泥浆液位及井筒41泥浆液位自动显示报警：
起下钻过程中，钻井泵56停止运转，方钻杆61卸开下端丝扣和水龙头60放于鼠洞内，钻井泥浆不进行循环，泥浆液位显示报警装置用实施例1同样方法进行罐群泥浆液位自动显示报警。接通380V动力电源，起下钻/钻井钮子开关42转掷于“起下钻”位置，泥浆液位显示报警装置34进入起下钻过程罐群泥浆液位自动显示报警控制状态，同时进入井筒泥浆液位自动显示报警控制状态。
井筒41泥浆液位数据自动显示打印：
在起钻过程中，钻杆62、钻铤63，钻头64起出，井筒41内液位降低，必须及时向井筒环行空间39灌注补给泥浆。在井漏下入钻头64、钻铤63，钻杆62，或在停钻处理井漏时，井筒41泥浆液位因漏失会降低，也应向井筒环行空间39灌注补给一定量泥浆，使井筒41液柱压力达到油气层平衡压力，以确保井筒41、设备和岗位人员生命安全。
在起钻、井漏下钻和停钻自动灌注补给泥浆过程中，灌注泵37向井筒环形空间39每次灌注泥浆时，电磁流量计36检测的灌注泵37流量信号传送到控制器33处理，并在控制器33累积灌液量显示窗38用数码管显示井筒环形空间39的累积灌注液量，灌注泵37停止运转，打印机40实时自动打印起下钻控制每次灌液量和累计灌液量数据报表，以方便监测人员校对起出和下入井筒41的钻具和灌注补给井筒环形空间39的实际液量。
溢流管35连续液流井涌显示报警：
在起钻、井漏下钻和停钻过程中，井筒41泥浆静液柱压力小于储层油气压力时，地层66中石油天然气流体将进入井筒41，并向上从溢流管35顶出泥浆，溢流管35内泥浆液流时间到控制器33预置的溢流管35液流定时，控制器33经电缆44、十芯插座4的3号触头、4号触头接通24V电压，5号触头接地，泥浆液位显示报警装置34的红色井涌指示灯6亮进行井涌异常显示，打印机40实时自动打印井涌异常显示数据报表，以提请各岗操作和监测人员注意，加强观察，校对泥浆液位数据，认真作好防止井喷准备。出现井涌异常显示后溢流管35内泥浆液流延时20秒，十芯插座4的4号触头接通24V电压，同时5号触头接地断开，泥浆液位显示报警装置34红色井涌指示灯6变为由下排朝上排流动状态闪亮，下第一排亮后朝上第二排亮，第二排亮后第三排亮，依次到第八排亮后又第一排亮，红色井涌指示灯6闪亮同时十芯插座4的7号触头接通12V电压，井涌报警器20发出高频变化警报声进行井涌报警，打印机40实时自动打印井涌报警数据报表，各岗人员应迅速采取相应措施，防止井喷恶性事故发生。
溢流管35无液流井漏报警：
在起钻、井漏下钻和停钻自动灌注补给泥浆过程中，灌注泵37向井筒环形空间39一次灌液量达到控制器33调定的井漏限量，十芯插座4的4号、10号触头接通24V电压，6号触头接地断开，泥浆液位显示报警装置34的黄色井漏指示灯7出现由上排朝下排移动状态闪亮，上第一排亮后朝下第二排亮，第二排亮后第三排亮，依次到第八排亮后又第一排亮，黄色井漏指示灯7闪亮同时十芯插座4的9号触头接通12V电压，井漏报警器21发出低频变化报警声进行井漏报警，打印机40实时自动打印井漏报警数据报表，井筒41泥浆液位降低过大，井筒41泥浆静液柱压力小于设计压力，岗位人员应注意防止由此原因产生的井壁垮塌卡钻或油气喷出事故，以便作好钻井安全生产。