井下检测系统采用两种方法测量钻井液（钻井泥浆）流速，时差法通过两只中心对正且安装距离为L 的超声波传感器A 和B 交替地发送和接收超声波信号，可以得到时间差与钻井液流速的关系： 2
V t =∆汕头马会
（1）其中S 为超声波在钻井液中的传播速度，通过换算可以
得到。因此，只要准确计时出时间差，就可得到钻井液流速[1]。
频差法检测原理是基于物理学中声波的多普勒效应，在系统通过安装在测量短节管壁内侧的一对超声波传感器发射和接收超声波信号，由于多普勒效应会导致接收到的超声
信号频率与发射的超声信号频率存在一个频率差，而这个频率差与钻井液的流速有如下关系[2]：
2sin T C
V f f θ
=
欧丽尔∆
(2)
C 是超声波在透声材料中的速度，θ为超声波入射角度，这个角度可以通过设计确定。f T 为发射信号频率。因此，只要测出接收端超声波的频率，就可计算出收发信号的频率差Δf，即可得到钻井液的流速。由两通道得到的两组数据可以相互验证和比对，提高了系统的可靠性和适应性[3]-[5]。
2 系统结构及安装设计
睡眠日记检测系统短节安装在钻杆前端，检测电路、供电电池及
Accurate monitoring of the location of drilling fluid losses is very important for plugging operation. In this paper, the ultrasonic measurement method is used to detect the flow velocity change that is caused by drilling fluid losses, then the drilling fluid losses position can be determined by comparing with the time-depth record at the wellhead. The down hole monitoring system is installed in the front of drill pipe. While drilling, multi group ultrasonic sensors of heat resistant and compression can improve the reliability and adaptability of detection in bad environment. The detection circuit takes di
gital signal processor as the core to realize the real-time measurement of drilling fluid flow rate and the functions of data processing, storage and playback. In circuit design, two kinds of measurement system are used to verify and complement each other. The time-difference measurement system uses the technology of picoseconds time-interval to improve detection accuracy of losses position. The frequency- difference measurement system is not easily disturbed and has good adaptability. The system has been tested in the laboratory and the results show that the system realizes the function of velocity measurement and works stably. This study lays a foundation for further research of this technology.
Keywords: drilling fluid losses; frequency-difference detection; ultrasound sensor; digital signal processor(DSP)
李森科基金项目：本文获2017年国家级大学生创新训练计划项目“钻井液漏失检测装置”资助。
它控制时差法与频差法两个测量通道及各功能模块的工作并对信号进行处理。时差检测电路的功能是测量超声信号在钻井液顺向及逆向的传输时间差，频差检测电路功能是测量
图4 频差传感器及电路板
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4 系统软件设计
监测系统的功能是通过硬件电路与软件程序相配合来
实现的，系统的主程序流程图如图5所示。在系统上电后对各功能模块进行初始化配置。系统分为两种模式工作，一种模式是通讯模式在这种模式下可完成上位机对井下设备参数的设置，井下系统将测量结果通过接口上传给计算机以便调试使用。第二种模式为工作模式，在这种模式下测量的
数据只进行存储。测量过程中DSP 通过SPI
图2 系统电路结构框图
图5 系统主程序流程图
5 模拟试验及分析
5.1 室内钻井液流速检测试验平台
系统需要通过室内试验来检验其在模拟环境中对钻井液流速测量的准确度以及系统工作的稳定性。室内试验平台主要包括：变频器、螺杆泵、质量流量计、储液罐、移动水槽及管道。试验时先将配置好的模拟钻井液加入到储液罐中，再启动螺杆泵将模拟钻井液泵入到管道中，钻井液通过水槽形成模拟环空钻井液流，流过系统测量短节后流回储液罐，不断循环。放置在移动水槽中系统测量短节实时测量模拟钻井液的流速，在试验中可以调节变频器控制螺杆泵的转速来改变管道中钻井液的流速，管道中钻井液的实际流速值则通过精度为±0.1%的质量流量计测得，通过比对即可得到系统流速测量的准确度。
5.2 试验数据与结果分析
室内试验是在常温、常压下进行的，通过调节变频器得
测量系统可以同时使用两种测量方式测量钻井液的流速，并且达到的一定的测量精度，取得了良好的效果，表明系统所使用的体制和方法是可行的，这种技术相比于传统的钻井液漏失检测方法具有优势。由于室内的试验环境与现场的环境
还有较大的差别，系统还需要改进与完善以适应现场环境。
参考文献
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[3]梁建军，阮锋，肖民.制造工艺对LCD 端子PIN 角接触
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