【正文】 能發(fā)生的事故類(lèi)型井漏井漏是最直觀的一種鉆井事故，通過(guò)地面鉆井液量的連續(xù)觀察能夠很容易發(fā)現(xiàn)。井涌在地層壓力的作用下，鉆井液和地層內(nèi)的流體涌出井口的現(xiàn)象稱之為井涌。⑥起鉆時(shí)，特別是鉆頭出現(xiàn)“泥包”時(shí)，起鉆的抽吸作用誘發(fā)井涌。對(duì)鉆井液鹽侵進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)所依據(jù)的主要參數(shù)是鉆井液電導(dǎo)率。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施，會(huì)導(dǎo)致平衡鉆井失控，造成井涌、井噴等惡性事故的發(fā)生。如果地層壓力高于鉆井液液柱壓力，且相差過(guò)大，油氣水侵會(huì)迅速發(fā)生，出現(xiàn)井涌現(xiàn)象。硬件系統(tǒng)總體框架如圖31所示，主要包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：傳感器環(huán)節(jié)。圖31 硬件系統(tǒng)總體框架圖 傳感器選型及安裝 傳感器選型依據(jù)根據(jù)鉆井液池的監(jiān)測(cè)需求確定相應(yīng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)后，如何根據(jù)監(jiān)測(cè)參數(shù)具體的測(cè)量精度、測(cè)量方法以及測(cè)量環(huán)境合理地選用合適的傳感器，是對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。但值得注意的是，傳感器的靈敏度越高，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也更容易混入其中，進(jìn)而被放大系統(tǒng)放大，從而影響測(cè)量精度。影響傳感器穩(wěn)定性的因素除了傳感器本身結(jié)構(gòu)以外，更主要的是傳感器的使用環(huán)境。因此，傳感器的精度只需滿足其需要的精度要求就可以了，也不必選得過(guò)高。已知兩壓力感應(yīng)元件間的壓差D。是一種用于連續(xù)在線測(cè)量液體濃度和密度的設(shè)備，可直接用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。 精度： 濕度范圍：090% 安裝位置 圖33 質(zhì)量流量計(jì)安裝 鉆井液體積傳感器測(cè)量鉆井液體積變化，可以監(jiān)測(cè)是否有鉆井液漏失和地層流體進(jìn)入，及時(shí)預(yù)測(cè)井涌、井漏、井噴。變送器將超聲波在發(fā)射與接收過(guò)程中所產(chǎn)生的信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。智能型超聲波液位傳感器是在超聲波液位傳感器的基礎(chǔ)上，使用微處理器作為控制核心而研制開(kāi)發(fā)的，具有傳統(tǒng)超聲. 傳感器選型 本系統(tǒng)選擇恩普儀表公司的EPM系列超聲波液位計(jì)，此液位傳感器內(nèi)置溫度補(bǔ)償，功率自適應(yīng)，采用多項(xiàng)自研的專(zhuān)利技術(shù)，擁有全新的信號(hào)處理技術(shù)，極大的提高了儀表的測(cè)量精度，對(duì)干擾回波有明顯得抑制功能。 測(cè)量范圍：0～3m、0～6m、0～10m 方向角：4～6（全角） 模擬輸出：4～20mA 供電電壓：四線制DC24V70mA/AC220V3W二線制DC24V安裝位置鉆井液體積傳感器是聲波發(fā)射和接收裝置，傳感器聲波探頭安裝在鉆井液罐上，安裝時(shí)必須要先在每個(gè)液罐面上遠(yuǎn)離攪拌的桿、鉆井液流動(dòng)比較平穩(wěn)地方焊割開(kāi)一合適的口子。測(cè)量原理電容式靶式流量計(jì)主要由測(cè)量管（外殼）、新型電容、力傳感器、阻流件、積算顯示和輸出部分組成。 A ——阻流件對(duì)測(cè)量管軸向投影面積(mm2) F——阻流件（靶）所受的作用力（kg）。KBL系列靶式流量計(jì)則以先進(jìn)的壓敏電阻應(yīng)變片技術(shù)為基本，加之更為科學(xué)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，極大地提高了測(cè)理精度及可靠性；同時(shí)采用數(shù)字技術(shù)和微電子技術(shù)，將檢測(cè)到的傳感信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?20mA信號(hào)正比輸出，現(xiàn)場(chǎng)直觀液晶顯示瞬時(shí)流量和累積流量。 公稱壓力：～42MPa%FS 輸出信號(hào)：4～20mA二線制；脈沖0～1000HZ；RS232/RS485　　但對(duì)于直管型流量計(jì)，水平安裝時(shí)應(yīng)該要避免將其安裝到最高點(diǎn)上，以避免氣團(tuán)存積己連接傳感器和工藝管道內(nèi)，并且安裝一定要做到無(wú)應(yīng)力安裝，特別對(duì)某些直管型側(cè)量管的流量傳感器更應(yīng)該注意。熱電阻的受熱部份(感溫元件)是用細(xì)金屬絲均勻地雙繞在絕緣材料制成的骨架上。熱電阻式溫度傳感器傳感器技術(shù)指標(biāo) 抗振動(dòng)等級(jí)：至少40g加速度（102000Hz）=給初級(jí)線圈提供一個(gè)20kHz的交變電流驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在其周?chē)a(chǎn)生一個(gè)交變電磁場(chǎng)，在次級(jí)線圈中感應(yīng)出電流。綜上所述，次級(jí)線圈感應(yīng)電勢(shì)的大小，完全取決于閉合導(dǎo)線的電阻值。 傳感器選型本系統(tǒng)采用北京科思佳公司生產(chǎn)的k2425911型電導(dǎo)率傳感器。變送器信號(hào)采用的是二線制方式輸出，輸出的電流信號(hào)為4 20mA，該標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)可以免受外部電磁信號(hào)的干擾，方便遠(yuǎn)距離的傳輸、檢測(cè)和控制。如圖35所示：圖35 鉆井液電導(dǎo)率傳感器安裝 現(xiàn)場(chǎng)傳感器安裝位置示意圖圖314 現(xiàn)場(chǎng)傳感器安裝示意圖 數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)采集模塊選型依據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊的選擇對(duì)數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換的精確性有很大影響，選用數(shù)據(jù)采集模塊時(shí)應(yīng)要考慮的因素有以下四點(diǎn):通道數(shù)：指的是輸入通道數(shù)量。該模塊支持C++Builder、VB、Delphi、Labview、VC、LabWindows/CVI、組態(tài)軟件等語(yǔ)言的平臺(tái)驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)易示例程序（了解板卡的工作流程，包括板卡的各種初始化設(shè)置，數(shù)據(jù)的讀取）高級(jí)演示程序（包括波形顯示、連續(xù)不間斷大容量存盤(pán)、高級(jí)數(shù)據(jù)分析等功能）工程級(jí)源代碼開(kāi)放，可直接編譯通過(guò)。、0～10V轉(zhuǎn)換精度：13位(Bit)，第13位為符號(hào)位采樣速率：最高系統(tǒng)通過(guò)率500KHz，不提供精確的硬件分頻功能說(shuō)明：各通道實(shí)際采樣速率 = 采樣速率 / 采樣通道數(shù)模擬輸入通道總數(shù)：32路單端，16路雙端采樣通道數(shù)：軟件可選擇，通過(guò)設(shè)置首通道(FirstChannel)和末通道(LastChannel)來(lái)實(shí)現(xiàn)的說(shuō)明：采樣通道數(shù) = LastChannel – FirstChannel + 1通道切換方式：首末通道順序切換AD轉(zhuǎn)換時(shí)間：程控放大器類(lèi)型：AD8251(兼容AD8250)程控增益：8倍(AD8251)或10倍(AD8250)模擬輸入阻抗：20MΩ非線性誤差：177。 圖332 AD單端輸入連接方式 AD雙端輸入連接方式　　雙端輸入方式是指使用正負(fù)兩個(gè)通路實(shí)現(xiàn)某個(gè)信號(hào)的輸入，該方式也叫差分輸入方式。PCI8735板可按下圖連接成模擬電壓雙端輸入方式，可以有效抑制共模干擾信號(hào)，提高采集精度。 　啟動(dòng)采樣保持器采樣 判斷A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，若轉(zhuǎn)換完畢，程序轉(zhuǎn)入7 若轉(zhuǎn)換仍在進(jìn)行，程序返回5RS422是經(jīng)過(guò)RS232發(fā)展而來(lái)的，為了改進(jìn)RS232通信距離短、速率低等的不足，為RS422定義了一種平衡通信接口，把傳輸速率提高至10Mb/s，傳輸距離也達(dá)到4000英尺（速率低于100kb/s時(shí)），并允許在一條平衡總線上連接最多有10個(gè)接收器。RS485轉(zhuǎn)RS232模塊但是一般的計(jì)算機(jī)上的通訊接口電路只有RS232接口，所以為了建起數(shù)據(jù)采集端口和工控機(jī)的數(shù)據(jù)通信的橋梁，就需要將RS485標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為RS232標(biāo)準(zhǔn)。 支持多種傳輸速率和數(shù)據(jù)格式 內(nèi)置看門(mén)狗 數(shù)據(jù)采集總體框架 數(shù)據(jù)采集與通信通過(guò)分布式數(shù)據(jù)采集、RS 485串口通信方式以及RS485轉(zhuǎn)換RS232模塊最終實(shí)現(xiàn)將各個(gè)傳感器輸出的標(biāo)準(zhǔn)420mA信號(hào)傳輸入工控機(jī)中。本系統(tǒng)采用力控Forcecontrol ，該軟件具有強(qiáng)大的界面顯示功能、良好的開(kāi)放性和豐富的功能模塊等優(yōu)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井過(guò)程中溢流、漏失等井下復(fù)雜情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 封裝性（易學(xué)易用）。 SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介SQL(Structured Query Language)，結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言。SQL Server 2008是一個(gè)重大的產(chǎn)品版本，它是至今為止最強(qiáng)大和最全面的SQL Server版本。使得用戶可以降低開(kāi)發(fā)和管理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的時(shí)間和成本。SQL Server 2008 中包括一系列管理和開(kāi)發(fā)工具，這些工具可改進(jìn)在多個(gè)站點(diǎn)上安裝、部署、管理和使用 SQL Server 的過(guò)程。因此，本系統(tǒng)通過(guò)用戶和密碼驗(yàn)證的認(rèn)證手段來(lái)判斷哪些用戶是合法的，只有合法用戶才可以使用本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員可以根據(jù)實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線及時(shí)的了解各被測(cè)參數(shù)的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)曲線的走勢(shì)分析參數(shù)之后的變化趨勢(shì)。專(zhuān)家報(bào)表記錄了鉆井過(guò)程中被測(cè)參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，并且允許工作人員以多種文件格式導(dǎo)入導(dǎo)出這些數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)用戶的需要對(duì)報(bào)表進(jìn)行查詢和打印。軟件數(shù)據(jù)采集功能的實(shí)現(xiàn)如圖410所示：圖410 軟件數(shù)據(jù)采集功能實(shí)現(xiàn)流程MODBUS協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言，通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。系統(tǒng)將彈出如下窗口，并依次完成I/O設(shè)備的設(shè)置。標(biāo)度變換公式為： （41）表示測(cè)量參數(shù)物理量值，表示參數(shù)量程最大值，表示參數(shù)量程最小值；表示對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換后的裸數(shù)據(jù)；表示量程起點(diǎn)對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換后的裸數(shù)據(jù)；表示測(cè)量值對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換后的裸數(shù)據(jù)。圖412：圖412 報(bào)警記錄