CN112360439B - 一种钻井井下气侵监测、智能井控系统及实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻井井下气侵监测、智能井控系统及实施方法，属于油气钻井的技术领域，本发明重新设计旋流发生器有效提高了旋流发生器的寿命和超声波监测气侵的精度；将井下气侵程度分为三个井控风险等级，并通过地下监测信号传输通路向地面发送井下气侵井控风险等级和井筒压力信息，为地面实施合理的井控预案提供了可靠依据和宝贵时间；对于低风险气侵和中风险气侵，系统自动判别气侵程度并实时控制封隔器的开度，利用减小环空流道截面面积产生的压降实现对井筒压力和气侵的实时控制；对于高风险气侵，系统可自动封隔井筒、环空并构建加重钻井液泵入通道，实现井筒环空压力与地层压力恢复平衡，更加智能高效，减少了风险及井控成本。

Description

一种钻井井下气侵监测、智能井控系统及实施方法

技术领域

本发明涉及一种钻井井下气侵监测、智能井控系统及实施方法，属于油气钻井领域。

背景技术

智能钻井技术是钻井工程领域未来的发展方向，现有的钻井工艺技术正逐渐向信息化、自动化和智能化的方向发展。在井控领域，气侵的早期监测和控制至关重要，也是近年来研究的热点之一。如何尽早、准确地探测到井下气侵并快速实施有效的井控措施，是当前面临的技术难题。

中国专利文献CN111255443A公开了一种井下气侵智能控制系统，利用监测钻井液的粘度和电阻率变化判别出气侵与否，利用封隔器暂时封隔气侵钻井液，利用旁通电磁阀实现钻井井底管柱与环形空间的连通，方便替换钻井液来避免井喷事故。但是专利文献CN111255443A只能判断气侵的发生并直接实施“暂时封隔井筒并注入加重钻井液”这一种措施，无法判断气侵程度并根据气侵程度实施不同级别的井控措施，而注入加重钻井液比较浪费时间并且成本较高，是针对较大井控风险而迫不得已采取的一项井控措施，应用到中低风险的气侵，增加了控制时间和经济成本；另外也无法做到对井下的气侵程度和井控风险级别的实时监测。

中国专利文献CN202010209748.8针对超声波对气泡和岩屑分辨率不高的难题，提出了基于井下气固分离的监测方案，大幅提高了超声波对气侵气体的识别精度，但是，专利文献CN202010209748.8技术方案中气固分离系统只是气侵早期的监测方案，而从“监测到气侵的发生”至“成功实施有效井控措施”之间，还存在一段人工判断和操作的过程，降低了气侵井控的效率并增大了不确定性。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出了一种钻井井下气侵监测、智能井控系统及实施方法，主要目的是利用超声波气侵监测装置配合环空气固分离装置实时监测整个环空的含气率，判断出气侵程度从而得出井控风险等级，根据井控风险等级进行相应的井控措施。当气侵量为地面可控风险时，根据压力传感器监测的压力信息和气侵程度监测结果，调整封隔器的开度，利用减小的环空流道截面面积产生压力降，进而增加封隔器下部环空内的流体压力，阻止地层气体的进一步侵入；当气侵量达到地面不可控风险时，完全开启封隔器对井筒环空进行封隔，同时打开新的钻井液循环通道，注入合理的加重钻井液。另外，本发明所述系统可自主判别封隔器两侧压力和加重钻井液产生的液柱压力是否能够控制气侵，并自动开启封隔器和原有通道恢复正常钻井液循环，实现了井控风险的分级监测和智能控制，提高了井控的效率。

本发明所述系统还可以通过地下监测信号传输通路向地面传输井下监测到的压力和井控风险等级信息。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种钻井井下气侵监测、智能井控系统，包括井筒、钻柱，所述钻柱为中空结构，设为第一通道，所述钻柱和井筒之间为环空，还包括第一压力传感器、封隔器、第二压力传感器、气侵监测装置、环空气固分离装置、第一电磁阀、第二电磁阀、电控模块、地面泵压监控系统和保护罩；所述钻柱自上而下依次设置有封隔器、气侵监测装置和环空气固分离装置，所述封隔器、环空气固分离装置与钻柱外壁固定连接，所述封隔器上方和下方分别设置有第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器固定设置在钻柱侧壁上；

所述保护罩设置在钻柱内部并与钻柱内壁固定连接，所述保护罩外侧形成第二通道，所述钻柱侧壁设有第三通道，所述第二通道、第三通道均与第一通道连通，所述气侵监测装置和电控模块固设于保护罩内；

所述第一通道或第二通道设置有第一电磁阀，所述第三通道设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀位于第一电磁阀上方；

所述地面泵压监控系统用于接收地下监测信号传输通路向地面传输井下监测到的压力信息和井控风险等级信息；所述压力信息包括第一压力传感器和第二压力传感器分别对应采集的压力信息；所述电控模块预存有限定压降P’，所述电控模块用于根据井控风险等级、第一压力传感器和第二压力传感器实测封隔器上下两侧的压差与限定压降P’的大小，自动控制封隔器的开闭、及开闭程度和第一电磁阀、第二电磁阀的开闭。

本发明的技术方案通过气侵监测装置及环空气固分离装置，可实现对环空内的钻井液的含气量进行实时监控，得出气侵井控风险等级；然后结合压力传感器测定的封隔器上下两侧的压降变化与限定压降P’的大小，自动控制封隔器的开闭、及开闭程度和第一通道、第二通道或第三通道的开闭。

本发明的技术方案还有：所述地下监测信号传输通路包括：光纤信号传输通路。

本发明的技术方案还有：所述地下监测信号传输通路包括：受控于电控模块的第一电磁阀通过编码器将井下井控风险等级信息、监测到的压力信息、调整封隔器的开度信息形成可传输的二进制编码，然后控制第一电磁阀的开合将所述二进制编码信号传输至地面；再通过地面的所述地面泵压监控系统进行解码，形成井下井控风险等级信息、监测到的压力信息、调整封隔器的开度信息。

本发明通过地下监测信号传输通路将井下井控风险等级信息、监测到的压力信息、调整封隔器的开度信息等上传至地面，实现了对气侵程度的准确判断和智能分级控制更加准确及时，效率更高。

本发明的技术方案还有：所述环空气固分离装置包括旋流发生器，所述旋流发生器设有若干个螺旋状流道，所述旋流发生器为圆柱状结构，其中，D1为钻柱外径尺寸，D2为螺旋状流道内径尺寸，D3为旋流发生器外径尺寸，满足D3>D2>D1。

所述旋流发生器使钻井液产生旋涡，从而使井下气液固三相流发生分流，一部分流体将岩屑维持在井筒壁附近，同时利用旋流的离心力将气泡集中于钻杆附近，实现了井下岩屑和气泡的有效分离；所述旋流发生器采用圆柱状的结构设计，整体的强度显著提升，在产生旋流分离固体和气体的同时，减小了气体对旋流发生器本体的侵蚀，减少了维修成本。

本发明的技术方案还有：所述气侵监测装置包括超声波监测气侵模块，所述超声波监测气侵模块包括若干个超声波双晶探头，所述超声波双晶探头紧贴钻柱内壁固定。

超声波双晶探头发射超声波的同时接收返回的信号，提高了气侵监测的效率。

一种所述钻井井下气侵监测、智能井控系统的实施方法，包括以下步骤：

步骤1：气侵井控风险的判定及信息传输

（1.1）：通过气侵监测装置监测井下气侵数据及对应的井控风险等级；其中所述井控风险等级可以通过预设的参数范围进行自动判定为低风险气侵、中风险气侵和高风险气侵，其中低风险气侵和中风险气侵均为地面可控风险，高风险气侵为地面不可控风险，所述判定算法可以加载至气侵监测装置中或者加载至电控模块中；例如：设定参数范围含气量为a≤含气量≤b，即：当超声波双晶探头测得的含气量＜a时，判定为井控风险等级为低风险气侵；当超声波双晶探头测得的含气量a≤含气量≤b时，判定为井控风险等级为中风险气侵；其中低风险气侵和中风险气侵均为地面可控风险；当超声波双晶探头测得的含气量＞b时，判定为井控风险等级为高风险气侵；其中，高风险气侵为地面不可控风险；a、b的具体数值需要根据实际钻井情况进行确定，但是a、b具体数值的确定方法不是本发明保护的内容，在此不做赘述；

（1.2）：当监测到井控风险等级为低风险气侵、中风险气侵和高风险气侵时，所述电控模块接收第一压力传感器和第二压力传感器的压力信息，并记录封堵器上下的压力差信息，即第一压力传感器和第二压力传感器的压力差；

步骤2：井下气侵分级控制

（2.1）：当气侵监测装置监测到井控风险等级为低风险气侵或中风险气侵时，第一压力传感器和第二压力传感器实时监测封隔器上下两侧的压力差与限定压降P’对比，若所述压力差小于限定压降P’时，提高封隔器的开度，直至气侵监测装置监测不到气侵的发生为止，即监测到的钻井液的含气量为0时，此时井下气侵井控成功；根据监测到的封堵器上下两侧的压力变化调整封隔器的开度，环空流道截面面积的减小会增加钻井液的流动阻力，从而提高封隔器下方钻井液的压力，阻止地层气体进一步侵入井筒，实现对气侵的控制：气侵监测装置对气侵进行实时监测，若封隔器开启后还能监测到气侵，说明封隔器开度不够，没有完全压住地层的气体，进一步提高封隔器的开度，直至超声波双晶探头监测不到气侵的发生为止，即监测到的钻井液的含气量为0时，此时井下气侵井控成功；

（2.2）：当气侵监测装置监测到井控风险等级为高风险气侵时，第一电磁阀关闭，同时第二电磁阀和封隔器完全开启，此时，环空及钻柱被封隔器和第一电磁阀临时封隔，阻止了气侵钻井液进一步向上流动，为地面配置合理密度的加重钻井液提供了时间；同时，随着气侵的发展，在封隔器以下有限的空间内，钻井液的压力会增大，井筒和地层的压力达到平衡，第二压力传感器测得一个恒定的压力值P；将调配好的加重钻井液通过钻柱的第一通道和第三通道泵入封隔器上部的环形空间，第一压力传感器和第二压力传感器实时监测封隔器上下两侧的压力差与限定压降P’对比，若所述压力差小于限定压降P’时，关闭封隔器，同时开启第一电磁阀并关闭第二电磁阀，直至气侵监测装置监测不到气侵的发生为止，即监测到的钻井液的含气量为0时，此时井下气侵井控成功。

本发明通过上述步骤1和步骤2重构井筒压力平衡从而抑制了地层气体的侵入，具体实现了：对于步骤（1.1）中的中风险气侵和低风险气侵，通过实时监测气侵程度和封隔器上下两侧环空内的压力，对封隔器的开度进行实时控制，进而实时控制井筒压力，实现井筒压力与地层压力的动态平衡，有效抑制了地层气体侵入环空内，实现安全钻穿高压气层；

另外所述系统的实施方法还包括以下步骤：

步骤3：重构钻井液正常循环，具体步骤如下：

（3.1）当步骤（2.1）中气侵监测装置监测不到气侵的发生时，逐步减小封隔器的开度，超声波双晶探头实时监测气侵程度，若无气侵发生，进一步减小封隔器开度，直至封隔器回归原始状态；若超声波双晶探头又监测到气侵，重复步骤（2.1）的操作，直至封隔器回归原始状态，实现钻井液的正常循环；

（3.1）当步骤（2.2）中第一压力传感器和第二压力传感器监测的井筒压力差值小于限定压差P’，同时超声波双晶探头监测不到气侵时，关闭封隔器，同时开启第一电磁阀并关闭第二电磁阀，从而重新构建正常的钻井液循环。

本发明的有益效果：

（1）本发明通过设计旋流发生器，使井下气液固三相流发生分流，一部分流体将岩屑维持在井筒壁附近，同时利用旋流的离心力将气泡集中于钻杆附近，实现了井下岩屑和气泡的有效分离，且结构简单、无损耗件，可大幅提高旋流发生器的寿命和超声波监测气侵的精度；（2）将井下气侵程度分为三个井控风险等级，并利用地下监测信号传输通路向地面发送井下气侵井控风险等级和井筒压力信息，为地面实施合理的井控预案提供了可靠依据和宝贵时间；（3）对于中低风险气侵，系统自动判别气侵程度并实时控制封隔器的开度，利用减小环空流道截面面积产生的压降实现对井筒压力和气侵的实时控制；对于地面不可控风险的井下气侵，即高风险气侵，系统可自动封隔井筒、环空并构建加重钻井液泵入通道，在井下有效压住气侵的同时，地面工程师可依据井下压力监测信息准确配置合理的加重钻井液，待加重钻井液泵入井筒环空，使井筒压力与地层压力恢复平衡，系统自动关闭封隔器并恢复钻井液的正常循环，更加智能化，减少了风险及井控成本；（4）实现了气侵的井下精确监测、井控风险的快速上报和气侵的分级智能控制，较常规气侵监测和井控技术，具有显著的精度、时效性和可靠性的优势。

附图说明

图1为本发明所述井下气侵监测及智能井控系统结构示意图。

图2为本发明所述旋流发生器三维正视图；

图3为本发明所述旋流发生器三维俯视图；

图中：1钻柱；2第一通道；3第一压力传感器；4封隔器；5第二压力传感器；6气侵监测装置；6-1超声波双晶探头；7环空气固分离装置；7-1旋流发生器；7-2螺旋状流道；8第一电磁阀；9第二电磁阀；10电控模块；11地面泵压监控系统；12保护罩；13第二通道；14第三通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

如图1~图3所示，一种钻井井下气侵监测、智能井控系统，包括井筒、钻柱1，所述钻柱1为中空结构，设为第一通道2，所述钻柱1和井筒之间为环空，所述系统还包括第一压力传感器3、封隔器4、第二压力传感器5、气侵监测装置6、环空气固分离装置7、第一电磁阀8、第二电磁阀9、电控模块10、地面泵压监控系统11和保护罩12；所述钻柱1自上而下依次设置有封隔器4、气侵监测装置6和环空气固分离装置7，所述封隔器4、环空气固分离装置7与钻柱1外壁固定连接，所述封隔器4上方和下方分别设置有第一压力传感器3和第二压力传感器5，所述第一压力传感器3和第二压力传感器5固定设置在钻柱1侧壁上。

所述保护罩12设置在钻柱1内部并与钻柱1内壁固定连接，所述保护罩12外侧形成第二通道13，所述钻柱1侧壁设有第三通道14，所述第二通道13、第三通道14均与第一通道2连通，所述气侵监测装置6和电控模块10固设于保护罩12内。

所述第一通道2或第二通道13设置有第一电磁阀8，所述第三通道14设置有第二电磁阀9，所述第二电磁阀9位于第一电磁阀8上方。

所述地面泵压监控系统11用于接收地下监测信号传输通路向地面传输井下监测到的压力信息和井控风险等级信息；所述压力信息包括第一压力传感器3和第二压力传感器5分别对应采集的压力信息；所述电控模块10预存有限定压降P’，所述电控模块10用于根据井控风险等级、第一压力传感器3和第二压力传感器5实测封隔器4上下两侧的压差与限定压降P’的大小，自动控制封隔器4的开闭、及开闭程度和第一电磁阀8、第二电磁阀9的开闭。

所述地下监测信号传输通路可采用光纤信号传输通路。

所述地下监测信号传输通路也可采用以下方式：受控于电控模块10的第一电磁阀8通过编码器将井下井控风险等级信息、监测到的压力信息、调整封隔器4的开度信息形成可传输的二进制编码，然后控制第一电磁阀8的开合将所述二进制编码信号传输至地面；再通过地面的所述地面泵压监控系统11进行解码，形成井下井控风险等级信息、监测到的压力信息、调整封隔器4的开度信息。

所述环空气固分离装置7包括旋流发生器7-1，所述旋流发生器7-1设有若干个螺旋状流道7-2，所述旋流发生器7-1为圆柱状结构，其中，D1为钻柱1外径尺寸，D2为螺旋状流道7-2内径尺寸，D3为旋流发生器7-1外径尺寸，满足D3>D2>D1。

所述气侵监测装置6包括超声波监测气侵模块，所述超声波监测气侵模块包括若干个超声波双晶探头6-1，所述超声波双晶探头6-1紧贴钻柱1内壁固定。

一种所述钻井井下气侵监测、智能井控系统的实施方法，包括以下步骤：

步骤1：气侵井控风险的判定及信息传输

（1.1）：通过气侵监测装置6监测井下气侵数据及对应的井控风险等级；其中所述井控风险等级可以通过预设的参数范围进行自动判定为低风险气侵、中风险气侵和高风险气侵，其中低风险气侵和中风险气侵均为地面可控风险，高风险气侵为地面不可控风险，所述判定算法可以加载至气侵监测装置6中或者加载至电控模块10中。

（1.2）：当监测到井控风险等级为低风险气侵、中风险气侵和高风险气侵时，所述电控模块10接收第一压力传感器3和第二压力传感器5的压力信息，并记录封堵器4上下的压力差信息，即第一压力传感器3和第二压力传感器5的压力差。

步骤2：井下气侵分级控制

（2.1）：当气侵监测装置6监测到井控风险等级为低风险气侵或中风险气侵时，第一压力传感器3和第二压力传感器5实时监测封隔器4上下两侧的压力差与限定压降P’对比，若所述压力差小于限定压降P’时，提高封隔器4的开度，直至气侵监测装置6监测不到气侵的发生为止，即监测到的钻井液的含气量为0时，此时井下气侵井控成功。

（2.2）：当气侵监测装置6监测到井控风险等级为高风险气侵时，第一电磁阀8关闭，同时第二电磁阀9和封隔器4完全开启，此时，环空及钻柱1分别被封隔器4和第一电磁阀8临时封隔，阻止了气侵钻井液进一步向上流动，为地面配置合理密度的加重钻井液提供了时间；同时，随着气侵的发展，在封隔器4以下有限的空间内，钻井液的压力会增大，环空和地层的压力达到平衡，第二压力传感器5测得一个恒定的压力值P；将调配好的加重钻井液通过钻柱1的第一通道2和第三通道14泵入封隔器4上部的环形空间，第一压力传感器3和第二压力传感器5实时监测封隔器4上下两侧的压力差与限定压降P’对比，若所述压力差小于限定压降P’时，关闭封隔器4，同时开启第一电磁阀8并关闭第二电磁阀9，直至气侵监测装置6监测不到气侵的发生为止，即监测到的钻井液的含气量为0时，此时井下气侵井控成功。

步骤3：重构钻井液正常循环，具体步骤如下：

（3.1）当步骤（2.1）中气侵监测装置6监测不到气侵的发生时，逐步减小封隔器4的开度，超声波双晶探头6-1实时监测气侵程度，若无气侵发生，进一步减小封隔器4开度，直至封隔器4回归原始状态；若超声波双晶探头6-1又监测到气侵，重复步骤（2.1）的操作，直至封隔器4回归原始状态，实现钻井液的正常循环。

（3.1）当步骤（2.2）中第一压力传感器3和第二压力传感器5监测的井筒压力差值小于限定压差P’，同时超声波双晶探头6-1监测不到气侵时，关闭封隔器4，同时开启第一电磁阀8并关闭第二电磁阀9，从而重新构建正常的钻井液循环。

Claims (6)

1.一种钻井井下气侵监测、智能井控系统的实施方法，该实施方法依赖于钻井井下气侵监测、智能井控系统，所述钻井井下气侵监测、智能井控系统包括井筒、钻柱（1），所述钻柱（1）为中空结构，设为第一通道（2），所述钻柱（1）和井筒之间为环空，同时还包括第一压力传感器（3）、封隔器（4）、第二压力传感器（5）、气侵监测装置（6）、环空气固分离装置（7）、第一电磁阀（8）、第二电磁阀（9）、电控模块（10）、地面泵压监控系统（11）和保护罩（12）；所述钻柱（1）自上而下依次设置有封隔器（4）、气侵监测装置（6）和环空气固分离装置（7），所述封隔器（4）、环空气固分离装置（7）与钻柱（1）外壁固定连接，所述封隔器（4）上方设置有第一压力传感器（3），所述封隔器（4）下方设置有第二压力传感器（5），所述第一压力传感器（3）和第二压力传感器（5）固定设置在钻柱（1）侧壁上；

所述保护罩（12）设置在钻柱（1）内部并与钻柱（1）内壁固定连接，所述保护罩（12）外侧形成第二通道（13），所述钻柱（1）侧壁设有第三通道（14），所述第二通道（13）、第三通道（14）均与第一通道（2）连通，所述气侵监测装置（6）和电控模块（10）固设于保护罩（12）内；

所述第一通道（2）或第二通道（13）设置有第一电磁阀（8），所述第三通道（14）设置有第二电磁阀（9），所述第二电磁阀（9）位于第一电磁阀（8）上方；

所述地面泵压监控系统（11）用于接收地下监测信号传输通路向地面传输井下监测到的压力信息和井控风险等级信息；所述压力信息包括第一压力传感器（3）和第二压力传感器（5）分别对应采集的压力信息；所述电控模块（10）预存有限定压降P’，所述电控模块（10）用于根据井控风险等级、第一压力传感器（3）和第二压力传感器（5）实测封隔器（4）上下两侧的压差与限定压降P’的大小，自动控制封隔器（4）的开闭、及开闭程度和第一电磁阀（8）、第二电磁阀（9）的开闭；其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：气侵井控风险的判定及信息传输

（1.1）：通过气侵监测装置（6）监测井下气侵数据及对应的井控风险等级；其中所述井控风险等级能够通过预设的参数范围进行自动判定为低风险气侵、中风险气侵和高风险气侵，其中低风险气侵和中风险气侵均为地面可控风险，高风险气侵为地面不可控风险，判定算法能够加载至气侵监测装置（6）中或者加载至电控模块（10）中；

（1.2）：当监测到井控风险等级为低风险气侵、中风险气侵和高风险气侵时，所述电控模块（10）接收第一压力传感器（3）和第二压力传感器（5）的压力信息，并记录封隔器（4）上下的压力差信息，即第一压力传感器（3）和第二压力传感器（5）的压力差；

步骤2：井下气侵分级控制

（2.1）：当气侵监测装置（6）监测到井控风险等级为低风险气侵或中风险气侵时，第一压力传感器（3）和第二压力传感器（5）实时监测封隔器（4）上下两侧的压力差与限定压降P’对比，若所述压力差小于限定压降P’时，提高封隔器（4）的开度，直至气侵监测装置（6）监测不到气侵的发生为止，即监测到的钻井液的含气量为0时，此时井下气侵井控成功；

（2.2）：当气侵监测装置（6）监测到井控风险等级为高风险气侵时，第一电磁阀（8）关闭，同时第二电磁阀（9）和封隔器（4）完全开启，此时，环空及钻柱（1）分别被封隔器（4）和第一电磁阀（8）临时封隔，阻止了气侵钻井液进一步向上流动，为地面配置合理密度的加重钻井液提供了时间；

同时，随着气侵的发展，在封隔器（4）以下有限的空间内，钻井液的压力会增大，环空和地层的压力达到平衡，第二压力传感器（5）测得一个恒定的压力值P；将调配好的加重钻井液通过钻柱（1）的第一通道（2）和第三通道（14）泵入封隔器（4）上部的环形空间，第一压力传感器（3）和第二压力传感器（5）实时监测封隔器（4）上下两侧的压力差与限定压降P’对比，若所述压力差小于限定压降P’时，关闭封隔器（4），同时开启第一电磁阀（8）并关闭第二电磁阀（9），直至气侵监测装置（6）监测不到气侵的发生为止，即监测到的钻井液的含气量为0时，此时井下气侵井控成功。

2.根据权利要求1所述的钻井井下气侵监测、智能井控系统的实施方法，其特征在于：所述地下监测信号传输通路包括：光纤信号传输通路。

3.根据权利要求1所述的钻井井下气侵监测、智能井控系统的实施方法，其特征在于：所述地下监测信号传输通路包括：受控于电控模块（10）的第一电磁阀（8）通过编码器将井下井控风险等级信息、监测到的压力信息、调整封隔器（4）的开度信息形成可传输的二进制编码信号，然后控制第一电磁阀（8）的开合将所述二进制编码信号传输至地面；再通过地面的所述地面泵压监控系统（11）进行解码，形成井下井控风险等级信息、监测到的压力信息、调整封隔器（4）的开度信息。

4.根据权利要求1所述的钻井井下气侵监测、智能井控系统的实施方法，其特征在于：所述环空气固分离装置（7）包括旋流发生器（7-1），所述旋流发生器（7-1）设有若干个螺旋状流道（7-2），所述旋流发生器（7-1）为圆柱状结构，其中，D1为钻柱（1）外径尺寸，D2为螺旋状流道（7-2）内径尺寸，D3为旋流发生器（7-1）外径尺寸，满足D3>D2>D1。

5.根据权利要求1-4任一所述的钻井井下气侵监测、智能井控系统的实施方法，其特征在于：所述气侵监测装置（6）包括超声波监测气侵模块，所述超声波监测气侵模块包括若干个超声波双晶探头（6-1），所述超声波双晶探头（6-1）紧贴钻柱（1）内壁固定。

6.根据权利要求1所述的钻井井下气侵监测、智能井控系统的实施方法，其特征在于：还包括以下步骤：

步骤3：重构钻井液正常循环，具体步骤如下：

（3.1）当步骤（2.1）中气侵监测装置（6）监测不到气侵的发生时，逐步减小封隔器（4）的开度，超声波双晶探头（6-1）实时监测气侵程度，若无气侵发生，进一步减小封隔器（4）开度，直至封隔器（4）回归原始状态；若超声波双晶探头（6-1）又监测到气侵，重复步骤（2.1）的操作，直至封隔器（4）回归原始状态，实现钻井液的正常循环；

（3.2）当步骤（2.2）中第一压力传感器（3）和第二压力传感器（5）监测的井筒压力差值小于限定压差P’，同时超声波双晶探头（6-1）监测不到气侵时，关闭封隔器（4），同时开启第一电磁阀（8）并关闭第二电磁阀（9），从而重新构建正常的钻井液循环。

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