【正文】 交變電磁場(chǎng)。適用于國(guó)內(nèi)各類鉆井、 錄井儀綜合錄井模擬仿真與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā) 12 器配備。 鉆進(jìn)中，通過觀察立壓的變化可以判斷地層中的流體是否侵入到井內(nèi)。 套管壓力的 測(cè)量 原理與立管壓力完全相同。 入口流量通過泵沖數(shù)計(jì)算得出，而出口流量則是由流量計(jì)測(cè)量而得。 SK8L02是電流型流量傳感器，已通過防爆認(rèn)證，其輸出為 4～ 20mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào) 。 圖 214 泥漿流量傳感器 安裝位置示意圖 （ 8） 泥漿池體積傳感器 在泥漿循環(huán)過程中， 想要及時(shí)發(fā)現(xiàn)泥漿增加或減少，一般采用的方法是 連續(xù)地監(jiān)測(cè)綜合錄井模擬仿真與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā) 16 泥漿體積， 這種方法 是保證鉆 井安全 ， 預(yù)報(bào)井噴、井漏必不可少的資料。 超聲波液位傳感器的特點(diǎn)是精度高和使用壽命長(zhǎng)，它是一種非接觸式的傳感器，通過非接觸測(cè)量物體的距離，具有安裝簡(jiǎn)單，拆裝容易以及使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 17 圖 216泥漿池體積 傳感器 安裝位置示意圖 （ 9）泥漿密度傳感器 泥漿密度不僅是反映鉆井安全的一項(xiàng)重要參數(shù)，同時(shí)也是一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)鉆井平衡，提高鉆井效率的重要泥漿參數(shù)。 它 是 根據(jù)阿基米德原理，采用電子技術(shù)，即一個(gè)電容式差壓傳感器及其連接，插入過程中的一對(duì)感壓膜片，兩個(gè)膜片之間有一個(gè)溫度傳感器以補(bǔ)償過程液體的溫度變化。 2） 傳感器優(yōu)選 在綜合參考了國(guó)內(nèi)多 個(gè) 廠家生產(chǎn)的 泥漿 溫度傳感器后， 本文 最終選擇了西安新敏電子科技有限公司生產(chǎn)的 SBWZP231D 超短型溫度變送器 。 圖 220 泥漿溫度傳感器 安裝位置示意圖 綜合錄井模擬仿真與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā) 20 （ 11） 泥漿電導(dǎo)率傳感器 泥漿電導(dǎo)率是檢測(cè)泥漿中礦化度的 一種 基本方法， 并且也 是 一個(gè)用于 分析評(píng)價(jià)地層流體性質(zhì)的重要參數(shù)。 2）傳感器優(yōu)選 在綜合參考了國(guó)內(nèi)多 個(gè) 廠家生產(chǎn)的泥漿電導(dǎo)率傳感器后， 本文 最終選擇了 北京科思佳公司生產(chǎn)的 k425912 型電導(dǎo)率傳感器。 ％ ⑤ 溫度補(bǔ)償范圍： 0～ 90℃ ⑥ 變送器工作溫度 范圍 ： 20～ 70℃ 或 45～ 70℃ ⑦ 探頭（傳感器）工作溫度 范圍 ： 20～ 80℃ 圖 221 泥漿電導(dǎo)率傳感器 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 21 4）安裝位置 該傳感器一般都安裝在泥漿循環(huán)通暢，并且沒有巖屑或固體沉淀的 地方；并且應(yīng)當(dāng)注意當(dāng)流動(dòng)管線關(guān)閉的時(shí)候，保護(hù)罩不能接觸振動(dòng)篩或泥漿槽前的泥漿池壁；而入口傳感器應(yīng)盡量安裝在接近泥漿泵吸入的地方。 (2) 色譜柱 色譜法 早期 是 一種用來分離 植物葉綠素 和 葉黃素的方法。 (5) 空氣壓縮機(jī) 空氣壓縮機(jī) 是用來 為氣體分析儀器提供壓縮空氣 作為載氣或助燃?xì)?。由計(jì)算機(jī)執(zhí)行整機(jī)程序控制 ，沒有使用 計(jì)算機(jī)時(shí) 也可以用 程序控制器單元來執(zhí)行。 (3) 傳感器供電 傳感器供電單元主要由開關(guān)電源組成。第二路是 烴組分分析， 它是用來 將樣品氣中的烴類組分 進(jìn)行 進(jìn)一步 的 定性、定量分析， 通常 只 對(duì) C1～ C5各組分 進(jìn)行分析 。 比較 常用 的 鑒定器 一般 分為積分型和微分型兩類。 (1) 脫氣器 脫氣器是一種將天然氣及其他氣體從循環(huán)鉆井液中分離出來，然后通過樣氣管線為氣測(cè)儀提供樣品氣的設(shè)備。該 傳感器沒有電極老化問題 ， 二位手動(dòng)量程開關(guān)組合 。 該傳感器是通過 監(jiān)視泥漿的溫度， 從而使溫度系數(shù) 通過 被測(cè)溫度下泥漿的電導(dǎo)率 得到 校正， 使其補(bǔ)償?shù)皆撃酀{在 25℃時(shí)的電導(dǎo)率值。 b、必須安裝在泥漿快速循環(huán)、暢流的地方，盡量避免將其安裝在鉆井液滯留不動(dòng)處； c、不能夠?qū)鞲衅髂┒朔旁诳赡苡袔r屑沉淀的地方。 若出口的溫度顯著增大時(shí)，則反映井下有壓力異常層。 2） 傳感器優(yōu)選 在綜合參考了國(guó)內(nèi)多 個(gè) 廠家生產(chǎn)的泥漿密度傳感器后， 本文 最終選擇了北京世通科創(chuàng)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的 TQ883 型差壓式密度計(jì)。( 3dB) ⑤ 工作溫度 范圍 ： 40～ 60℃ (4～ 140176。 該 傳感器中的濾波裝置 的 作用是 可從來自聲波、電波噪聲及轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌器漿葉噪聲的各種假回波中分辨出從液面上返回的真回波 。 出口流量計(jì) ① 傳感器的測(cè)量原則是流量處于片流狀態(tài)下，但是不能形成漩渦產(chǎn)生氣泡從而影響測(cè)量的效果；其前端的直線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短。 2） 傳感器優(yōu)選 在綜合參考了國(guó)內(nèi)多 個(gè) 廠家生產(chǎn)的 泥漿流量 傳感器后， 本文 最終選擇了上海神開 公司生產(chǎn)銷售的 SK8L02 流量傳感器， 該傳感器屬于 擋板式傳感器 。另外，還須注意轉(zhuǎn)換器的自由端應(yīng)朝上，根據(jù)傳感器電橋電阻的變化情況來獲得壓力資料。該傳感器 的 測(cè)量電阻是一塊壓力感應(yīng)膜片 ， 是 根據(jù) 惠斯登電橋的原理制成的 。要求： ① 滾筒參數(shù)準(zhǔn)確； ② 鋼絲繩排列整齊； ③ 坐卡瓦時(shí)懸重門限合理； ④ 當(dāng)被安裝在浮動(dòng)式鉆井船上的時(shí)候 ，應(yīng)考慮上下浮動(dòng)和船體移動(dòng)的補(bǔ)償裝置。傳感器電流信號(hào)經(jīng)長(zhǎng)線傳輸仍穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)。 圖 28轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器安裝位置示意圖 （ 5） 絞車傳感器 1）測(cè)量原理 該傳感器包括一個(gè)定子部件及一個(gè)轉(zhuǎn)子部件。 10， 177。 2） 傳感器優(yōu)選 在綜合參考了國(guó)內(nèi)多 個(gè) 廠家生產(chǎn)的鉆盤扭矩傳感器后， 本文 最終選擇了北京世通科創(chuàng)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的 TQ661 型扭矩傳感器。 綜合錄井模擬仿真與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā) 10 圖 26轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速傳感器安裝位置示意圖 （ 4）轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器 鉆盤扭矩是反映鉆頭使用情況及地層變化的一項(xiàng)重要參數(shù)。 它是反映鉆進(jìn)效率的重要參數(shù)：當(dāng) 井下鉆頭磨損加劇 時(shí)， 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 的測(cè)量值會(huì) 緩慢下降 ， 是進(jìn)行鉆井狀態(tài)判斷、鉆井參數(shù)優(yōu)選及氣測(cè)資料環(huán)境因素校正和地層可鉆性校正的不可或缺的資料。當(dāng)泥漿泵工作時(shí)，傳感器活塞開始作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng) 安裝在活塞上的金屬片，使其交替地通過探測(cè)頭的前方，這樣就會(huì)產(chǎn)生一系列高低電壓相間的脈沖信號(hào)從探測(cè)頭電路輸出，然后通過信號(hào)處理放大器和單穩(wěn)線路對(duì)這些脈沖信號(hào)加以處理，最終得到“探測(cè) ” （低電壓）和“不探測(cè) ” （高電壓）的脈沖信號(hào) , 這樣就能間接測(cè)量出泵沖速率。 該產(chǎn)品的輸出統(tǒng)一采用了 4～ 20mA 二線制的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其外殼采用耐腐蝕不銹鋼以及德國(guó) Hirschmann 接頭。 當(dāng)懸吊系統(tǒng) 的 重量發(fā)生變化時(shí)，利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng) ， 作用于死繩上的拉力將 隨之 發(fā)生變化，這種拉力的變化又 會(huì) 轉(zhuǎn)化為液壓油倉油壓的變化，油壓的變化迫使感應(yīng)膜片變形，測(cè)量電阻阻西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 7 值發(fā)生變化，最終破壞電橋平衡而產(chǎn)生電壓信號(hào)。傳感器是綜合錄井儀 中 最基礎(chǔ) 的 部分， 所以 其性能的好壞 將 直接影響數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量。 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) 本文 應(yīng)用 LabVIEW 開發(fā)了 一套 綜合錄井模擬仿真與應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了 脫機(jī) 培訓(xùn)的目的，為大面積培訓(xùn)錄井技術(shù)人員提供了應(yīng)用平臺(tái)。設(shè)計(jì)一套滿足錄井現(xiàn)場(chǎng)需求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案和數(shù)據(jù)庫的選擇建立。國(guó)內(nèi)錄井軟件的研發(fā)人員在吸取進(jìn)口錄井軟件的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)錄井的實(shí)際狀況，由油田 單位同大專院校和科研單位相結(jié)合，以局、部級(jí)科研項(xiàng)目的形式研發(fā) 出了很多國(guó)產(chǎn)的錄井監(jiān)控軟件。在重要參數(shù)設(shè)置或錄井狀態(tài)切換時(shí)，如果出現(xiàn)誤操作或其它原因造成使數(shù)據(jù)庫 中記錄了異常的數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)操作人員通過對(duì)相關(guān)資料的查詢，使其能正確編譯 [9]。 國(guó)內(nèi)外綜合錄井 軟件 的發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 在國(guó)外，由于信息化發(fā)展很快，因此，許多知名的公司都自己研發(fā)錄井軟件系統(tǒng)。 利用仿真軟件動(dòng)態(tài)模擬 綜合錄井 現(xiàn)場(chǎng)可以使錄井人員不用到錄井現(xiàn)場(chǎng)接觸現(xiàn)場(chǎng)錄井儀器， 便可 熟練掌握綜合錄井系統(tǒng)的操作使用方法，在 不影響鉆井施工的情況下 , 實(shí)時(shí) 分析系統(tǒng)的工作狀態(tài) , 防止事故的發(fā)生 ,改進(jìn)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié) , 使 系統(tǒng)的性能和運(yùn)行效率不斷提高 。并且通過這種方式一次性參加學(xué)習(xí)和操作的人員有限，不能做到大范圍的推廣。 但由于綜合錄井相應(yīng)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)高，設(shè)備投資大，因而對(duì)技術(shù)人員的基本技能也相應(yīng)地 提高了 。 （ 3）運(yùn)用 LabVIEW、 SQL Server 2020 數(shù)據(jù)庫等多個(gè)開發(fā)工具，設(shè)計(jì)和開發(fā)了一套基于計(jì)算機(jī)的模擬仿真軟件，該軟件 采用模塊化設(shè)計(jì)， 具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)輸出 以及脫機(jī)培訓(xùn) 等功能。 針對(duì)這一問題，本文設(shè)計(jì)開發(fā)了一套 綜合錄井模擬仿真與應(yīng)用系統(tǒng)。但是目前，國(guó)內(nèi)外還沒有能夠同時(shí)滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用和仿真培訓(xùn)的綜合錄井軟件。通過對(duì)套接字理論的學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)了一套基于 Winsock 實(shí)現(xiàn)的適用于錄井現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集軟件。在鉆井過程中，采用 綜合錄井技術(shù)可以實(shí)時(shí)的獲取各項(xiàng)參數(shù)資料， 將各項(xiàng)參數(shù)作為可靠的第一手資料提供給油氣田勘探和開發(fā)是非常重要的一件事 。在錄井現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)際操作 不僅容易造成儀器儀表的損傷，減少儀器的使用壽命，而且容易影響錄井進(jìn)程從而影響鉆井施工，造價(jià)非常的昂貴。因此，利用仿真軟件動(dòng)態(tài)模擬出現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用情況 將會(huì)是未來綜合錄井軟件系統(tǒng)發(fā)展的方向。 因而， 基于本文研制的綜合錄井模擬仿真與應(yīng)用系統(tǒng)既可滿足錄井現(xiàn)場(chǎng)需求，又可滿足綜合錄井教學(xué)需求，具有 重要 的理論研究?jī)r(jià)值、廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)和巨大的市場(chǎng)潛力。它的數(shù)據(jù)庫操作包括數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)圖形化編輯程序、數(shù)據(jù)庫備份程序、鉆井?dāng)?shù)據(jù)重計(jì)算程序、數(shù)據(jù)庫編輯程序等。 在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有很多油田和廠家投入大力量來研發(fā)綜合錄井儀與相關(guān)的產(chǎn)品。 論文研究思路及主要內(nèi)容 研究思路 本文在廣泛調(diào)研國(guó)內(nèi)外綜合錄井 軟件 發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有的綜合錄井技術(shù)及配套裝備， 對(duì)系統(tǒng)的整體架構(gòu)以及物理架構(gòu)、運(yùn)行架構(gòu)、邏輯架構(gòu)和數(shù)據(jù)架構(gòu)進(jìn)行 分析設(shè)計(jì)。 （ 3） 綜合錄井 模擬仿真與應(yīng)用系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 仿真軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是 綜合錄井 模擬仿真與應(yīng)用系統(tǒng) 開發(fā)工作中的主要內(nèi)容， 運(yùn)用 LabVIEW、 SQL Server 2020 數(shù)據(jù)庫等多個(gè)開發(fā)工具，設(shè)計(jì)和開發(fā)了一套基于計(jì)算機(jī)的模擬仿 真軟件，該軟件具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)輸出 以及脫機(jī)培訓(xùn)等功能，既 能 滿足錄井現(xiàn)場(chǎng)需求，又能滿足綜合錄井教學(xué)培訓(xùn)需求。 綜合錄井傳感器 優(yōu)選 及安裝位置 傳感器的主要作用是把現(xiàn)場(chǎng)的錄井參數(shù)轉(zhuǎn)化為電量，并對(duì)其進(jìn)行初步處理 [11]?；菟沟请姌虻臏y(cè)量電阻是一塊壓力感應(yīng)膜片。因此， TJY06 系列壓力傳感器可以被廣泛地應(yīng)用在工業(yè)控制、礦山、油田、食品、汽車、醫(yī)用秒表等眾多行業(yè)。 1）測(cè)量原理 泵沖速率傳感器包括一 個(gè)長(zhǎng)柱形外殼和鄰近探頭。 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 9 圖 24 泵沖速 傳感器 安裝位置示意圖 (3) 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速傳感器 鉆盤轉(zhuǎn)速是指單位時(shí)間內(nèi)鉆盤轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，單位為 r/min。 圖 25 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速傳感器 3）安裝位置 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速傳感器一般都選用非接觸磁性傳感器，被安裝在傳動(dòng)軸附近或轉(zhuǎn)盤下面，它是通過測(cè)量每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)來獲得轉(zhuǎn)速的，并且也可以直接從頂驅(qū)獲得信號(hào) 。該壓力傳感器利用的惠斯登電橋原理及半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，并且最終扭矩信號(hào)被轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)輸出。 5， 177。它們 也可 以 直接從 頂驅(qū)獲得信號(hào)。該傳感器采用一體化機(jī)械結(jié)構(gòu)，防漏水，可靠性、安全性好， 安裝簡(jiǎn)便，也便于維修時(shí)拆換。 ⑥ 工作 溫度 范圍 ： 20～ 85℃ 圖 29 絞車傳感器 4）安裝位置 絞車傳感器一般都被安裝在鉆機(jī)絞車軸端，它是通過測(cè)量單位井深的鉆進(jìn)時(shí)間來獲得鉆時(shí)資料的。 1） 測(cè)量原理 進(jìn)入與立管直接相連的壓力轉(zhuǎn)換器中的高壓鉆井液，轉(zhuǎn)換成油壓傳遞給壓力傳感器，該轉(zhuǎn)換器與傳感器是通 過高壓軟管相連或直接相連的。1% ④ 輸出信號(hào)： 4～ 20mA 圖 211 立管壓力傳感器 4） 安裝位置 立管壓力傳感器一般安裝于轉(zhuǎn)盤面上的立管處；而套管壓力傳感器則通常安裝于防噴四通或者是放噴管匯上。如：回流管內(nèi)沒有泥漿的時(shí)侯，泥漿回流為 O；但是當(dāng)回流管內(nèi)泥漿液位達(dá)到管半徑 (即半管 )的時(shí)侯，計(jì)算出泥漿回流為 50%；而當(dāng)泥漿全部充滿回流管內(nèi)時(shí) (即滿管 )，這時(shí)計(jì)算出的泥漿回流為 100%。在預(yù)報(bào)井漏或井涌方面可做到實(shí)時(shí)準(zhǔn)確 。 一系列超聲波脈沖由探頭發(fā)射 出去后 ， 在 遇到液面后返回， 最后 被傳感器接收。 3） 傳感器技術(shù)指標(biāo) ① 電源電壓 ： 12～ 24VDC， 波動(dòng) ② 輸出 信號(hào) ： 4～ 20mA ③ 測(cè)量范圍（液體） :～ 5m(～ ) ④ 定向波束角： 10176。這樣壓差就轉(zhuǎn)化成了電容量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成4— 20mA 的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。 圖 218泥漿密度傳感器 安裝位置示意圖 （ 10） 泥漿溫度傳感器 泥漿溫度是反映地層溫度梯度的 一個(gè) 參數(shù) ，它是指 在地面 測(cè)量 的進(jìn)出口泥漿溫度，通過對(duì) 泥漿溫度 的 變化 ， 可 以 判斷地層壓力變化情況 以及 井下浸入流體的性質(zhì) 。10% ④ 輸出信號(hào)： 4～ 20mA 或 1～ 5VDC ⑤ 負(fù)載電阻： 0～ 500Ω ⑥ 工作 溫度 范圍 ： 20～ 80℃ 圖 219 泥漿溫度傳感器 4）安裝位置 ① 使用出口溫度傳感器時(shí)應(yīng)注意： a、傳感器必須在泥漿中浸入至少 20cm。有一體化的溫度傳感器 即 熱敏電阻 安裝于泥漿電導(dǎo)率 傳感器內(nèi)部。變送器信號(hào)采用