【導(dǎo)讀】錄井軟件系統(tǒng)是綜合錄井儀的重要組成部分,它是數(shù)據(jù)處理的核心。方向發(fā)展,資源共享率更高,具有多元化、多任務(wù)的處理功能。但是目前，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)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。然后從三個(gè)方面對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行研究分析：①。系統(tǒng)的物理架構(gòu)、運(yùn)行架構(gòu)、邏輯架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分析。通過(guò)對(duì)以上三個(gè)方面的研究，本文取得了以下三個(gè)方面的成果：。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集卡的優(yōu)選，設(shè)計(jì)了一套基于RS-485總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，設(shè)置虛擬仿真數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)硬件系統(tǒng)的綜合錄井教學(xué)培訓(xùn)。通過(guò)對(duì)套接字理論的學(xué)習(xí)，礎(chǔ)和巨大的市場(chǎng)潛力。

　　

【正文】 、桶 這些 盛泥漿的容器的截面一定時(shí)， 該 容器中泥漿體積是泥漿液位的單值函數(shù)。 我們可以通過(guò) 測(cè) 量出 各個(gè)容器 當(dāng) 中的泥漿液位， 來(lái) 換算出泥漿體積。 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。 該 傳感器中的濾波裝置 的 作用是 可從來(lái)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 。 脈沖波從發(fā)射到液面、再返回到傳感 器所用的時(shí)間經(jīng)溫度補(bǔ)償后，轉(zhuǎn)換成可顯示的距離，并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鬏敵觥?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(guò)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)。 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)的泥漿池體積 傳感器 后， 本文 最終選擇了北京鴻泰順達(dá)科技有限公司生產(chǎn)的 SK8C05 型傳感器。 它是一種將傳感器與電信號(hào)處理結(jié)合在一起的超聲波液位傳感器。 可以用于 測(cè)量敞開(kāi)或密封容器中的液體液位。它應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域。 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。( 3dB) ⑤ 工作溫度 范圍 ： 40～ 60℃ (4～ 140176。F) ⑥ 精度： % ⑦ 分辨率： 3mm(″) 圖 215 泥漿池體積 傳感器 4）安裝位置 泥漿池體積傳感器一般垂直安裝于各種鉆井液罐（池）內(nèi)，并且應(yīng)安裝在遠(yuǎn)離攪拌器的地方。 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)。在通常情況下，應(yīng)保持泵入井內(nèi)的泥漿密度和從井內(nèi)返出的泥漿密度相等。但是當(dāng)?shù)貙邮^(guò)大或者鉆入造漿地層時(shí)，會(huì)造成密度的增加；而當(dāng)有流體侵入時(shí)，這時(shí)返出的泥漿密度會(huì)減小。因此，通過(guò)監(jiān)測(cè)泥漿密度的變化可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)井內(nèi)異常，并且這也是預(yù)防井噴、井漏等事故發(fā)生的一種重 要手段。 1）測(cè)量原理 泥漿密度傳感器測(cè)量泥漿密度通常是采用的差壓式原理進(jìn)行測(cè)量 ，當(dāng)兩只帶有波紋膜片的法蘭浸沒(méi)于泥漿中時(shí)，由于兩只法蘭在泥漿中所處的深度不同，其表面所受的壓力也不同，從而使兩膜片間產(chǎn)生壓力差；該壓力差經(jīng)兩根毛細(xì)管傳遞給可變電容元件，使可變電容中間膜片變形，引起電容量變化。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)。 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)。 TQ883 型液體在線 密度變送器是一種連續(xù)在線測(cè)量液體密度的設(shè)備，可直接用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程 。 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(guò)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(guò)程液體的溫度變化。一個(gè)專用軟件計(jì)算測(cè)量介質(zhì)密度。 該 產(chǎn)品采用國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)元器件，從而大大增強(qiáng)了產(chǎn)品的穩(wěn)定 性 ，同時(shí)節(jié)約了企業(yè)的投入成本。 3） 傳感器技術(shù)指標(biāo) ① 密度量程： 0～ 2 g/cm3； 0～ 3 g/cm3（可選） ② 輸出 信號(hào) ： 4～ 20mA ③ 電源電壓 ： 16～ 30VDC，推薦使用 24VDC ④ 精度： ； g/cm3； g/cm3（可選） ⑤ 分辨率： g/cm3 綜合錄井模擬仿真與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) 18 ⑥ 工作 溫度范圍： 30～ 150℃ （可選） 圖 217泥漿密度傳感器 4） 安裝位置 密度傳感器 在正常工作時(shí)應(yīng) 垂直安裝 于 泥漿 當(dāng) 中， 從而使 兩個(gè)壓力感應(yīng)元件 處于不同的深度 。 必 須在泥漿保持均勻的 地方才能 進(jìn)行入口測(cè)量， 而且 一般不 采 取 連續(xù)測(cè)量 的方式 ， 只有 當(dāng)泥漿性能不 是很 穩(wěn)定 的 時(shí) 候 ， 才要求 連續(xù)測(cè)量； 必須在泥漿循環(huán)的過(guò)程中并且 能檢測(cè)到井涌 和 有變化的地方進(jìn)行出口測(cè)量，要求在噴出管處或靠近井的出口 的地方 安裝 傳感器 。 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(guò)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) 。 若出口的溫度顯著增大時(shí)，則反映井下有壓力異常層。 1）測(cè)量原理 一個(gè)具有熱敏特性的鉑絲 安裝在 泥漿溫度傳感器的探頭內(nèi)部，當(dāng)泥 漿溫度變化時(shí)，熱敏元件的電阻值 會(huì) 隨著 泥漿 溫度的變化而變化， 因而 輸出的電流信號(hào) 也會(huì)隨之 發(fā)生變化， 再 通過(guò)前置電路 把 這一信號(hào)處理成標(biāo)準(zhǔn) 的 電流信號(hào)（ 420mA） 后傳 輸給計(jì)算機(jī)。 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 。 SBWZP231D 超短型一體化溫度變送器采用進(jìn)口溫度傳感器，配合精密放大電路，變送輸出 4～ 20mA 或 1～ 5VDC的標(biāo)準(zhǔn)信西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 19 號(hào)。該產(chǎn)品采用進(jìn)口防水接線盒，不銹鋼材質(zhì)，超短探頭，適用于對(duì)安裝尺寸有特殊要求的場(chǎng)合。 能 廣泛應(yīng)用于石油化工、紡織、橡膠、建材、電力、冶金、醫(yī)藥、食品等各種工業(yè)溫度控制領(lǐng)域。 3） 傳感器技術(shù)指標(biāo) ① 測(cè)溫范圍： 50～ 500℃ （熱電阻） ② 精度等級(jí)： 級(jí) ③ 電源電壓 ： 24VDC 177。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。 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。 ② 使用入口溫度傳感器時(shí)應(yīng)注意： a、如果使用的是潛入管式溫度計(jì)，應(yīng)注意將其放置在泥漿池內(nèi)泥漿不停攪拌的地方，盡量靠近泥漿泵抽吸接頭； b、如果使用的是熱靈敏探頭，則需要使用一個(gè)特殊的外絕熱環(huán)將它直接 固定在立管上。 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(kāi)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)。電解質(zhì)溶液 和 金屬導(dǎo)體 同樣都 是電的良導(dǎo)體， 每 當(dāng)電流 通過(guò) 電解質(zhì)溶液時(shí)， 都會(huì) 呈現(xiàn)出一定的電阻。 1）測(cè)量原理 通過(guò)兩個(gè)磁環(huán)線圈組成電導(dǎo)率傳感器的原副級(jí)線圈，該線圈處于一個(gè)軸上，并且封裝外殼所采用的絕緣材料是耐高溫、耐酸堿、耐磨損的。 當(dāng) 傳感器 的 探頭 浸入到 泥漿中時(shí) ，在原級(jí)線圈中 會(huì)有 20KHZ 的交流信號(hào)通過(guò)， 從而使 感生電流出現(xiàn)在呈現(xiàn)閉環(huán)狀態(tài)的泥漿中 。 然后 通過(guò)泥漿中的感生電流，再 傳遞 到傳感器的副級(jí)線圈， 而 副級(jí)線圈接收信號(hào)的大小 是隨著 泥漿的導(dǎo)電能力（即電導(dǎo)率） 的 大小 成 正比 變化的 。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。 該傳感器是通過(guò) 監(jiān)視泥漿的溫度， 從而使溫度系數(shù) 通過(guò) 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。傳感器信號(hào) 通過(guò) 電導(dǎo)率變送器對(duì) 其 進(jìn)行整形放大處理， 從而 輸出與電導(dǎo)率 相一致的 420mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。 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。該 傳感器系電磁感應(yīng)式電導(dǎo)率傳感器。產(chǎn)品有溫度自動(dòng)補(bǔ)償功能。當(dāng)對(duì)液體在線檢測(cè)時(shí)，可將被檢測(cè)液體的電導(dǎo)率自動(dòng)補(bǔ)償?shù)綐?biāo)準(zhǔn)25℃ 時(shí)的電導(dǎo)率值。因此，本產(chǎn)品除能在正常環(huán)境下工作外 ， 還適應(yīng)于在晝夜溫差較大的環(huán)境下工作或者在一些特殊加熱環(huán)境下工作。變送器信號(hào)采用二線制方式輸出，輸出的電流信號(hào)為 4 ～ 20mA，該信號(hào)可以免受外部電磁信號(hào)的干擾，易于遠(yuǎn)距離的傳輸、檢測(cè)和控制 。該 傳感器沒(méi)有電極老化問(wèn)題 ， 二位手動(dòng)量程開(kāi)關(guān)組合 。 3） 傳感器技術(shù)指標(biāo) ① 電源電壓 ： 24VDC ② 輸出信號(hào) ： 4～ 20mA ③ 輸出接線方式：二線制；三線制 ④ 線性精度： 177。 ％ 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(méi)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。 圖 222 泥漿電導(dǎo)率傳感器 安裝位置示意圖 綜合錄井氣測(cè)系統(tǒng)組成 石油、天然氣 都 具有可燃、揮發(fā)、吸附、導(dǎo)熱、溶解等性質(zhì)。油田氣主要 是由 C重?zé)N及少量 H CO CO、 N H2S 等氣體 組成 。氣體檢測(cè)是一種地球化學(xué)測(cè)井方法 ，它通過(guò)直接發(fā)現(xiàn)并評(píng)價(jià)油氣層的 方法 對(duì)鉆井液中石油、天然氣含量及 其 組分 進(jìn)行 分析。 其主要硬件設(shè)備 由 全烴檢測(cè)儀、非烴組分檢測(cè)儀、烴類組分檢測(cè)儀、脫氣 器、硫化氫檢測(cè)儀、氫氣發(fā)生器 以及 空氣壓縮機(jī)等 組成 。 下面 分別 介紹 幾個(gè)主要的分析檢測(cè)單元及 其 檢測(cè)原理。 (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(lái)，然后通過(guò)樣氣管線為氣測(cè)儀提供樣品氣的設(shè)備。 脫氣器主要有電動(dòng)式連續(xù)鉆井液脫氣器 、 浮子式連續(xù)鉆井液脫氣器、定量脫氣器 以及 熱真空蒸餾脫氣器。 (2) 色譜柱 色譜法 早期 是 一種用來(lái)分離 植物葉綠素 和 葉黃素的方法。 因?yàn)槠?分離出來(lái)的物質(zhì)是有顏色 的，故名色譜法。 在色譜法分析中有流動(dòng)相和固定相 兩種相 。 根據(jù) 流動(dòng)相物理狀態(tài)的不同 來(lái)進(jìn)行 分類， 可以將 色譜法分為 液 相 色譜法和 氣 相色譜法。 而 氣相色譜法 按照 固定相物理狀態(tài) 的不同 又可進(jìn)一步分為 氣 液 色譜法和氣 固 色譜法； 如果 按 照 方法的物理、化學(xué)分類， 又可將色譜法 分為 分配 色譜和 吸附 色譜。 (3) 鑒定器 鑒定器是 用來(lái) 鑒別各組分濃度及含量的 一種 儀器 ，它是通過(guò)把 色譜柱流出 的 組分 改變成電信號(hào) 來(lái)實(shí)現(xiàn)的 ，它是色譜儀中 最為 關(guān)鍵 的 部件之一。 比較 常用 的 鑒定器 一般 分為積分型和微分型兩類。 綜合錄井模擬仿真與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) 22 (4) 氫氣發(fā)生器 氫氣發(fā)生器 是一種為 氣體分析儀器提供氫氣作 為 燃?xì)?用 的 儀器 。 (5) 空氣壓縮機(jī) 空氣壓縮機(jī) 是用來(lái) 為氣體分析儀器提供壓縮空氣 作為載氣或助燃?xì)?。 它包括 單項(xiàng)電機(jī)、儲(chǔ)氣罐、氣體泵、穩(wěn)壓閥、壓力表、高低壓力臨界值調(diào)節(jié)裝置。 (6) 氣測(cè)儀工作原理 氣測(cè)儀整機(jī) 包括 分析器、程序控制器、微電流放大器。 氣測(cè)儀 主要 是用來(lái)對(duì) 氣體進(jìn)行定性、定量分析 ，這些氣體是由 鉆井液所攜帶出來(lái)的。其工作過(guò)程 是 把 經(jīng)脫氣器脫出的氣體 首先通過(guò) 電磁泵抽送到分析器中 ，然后 進(jìn)行分析。一般 氣體分 為 三路 進(jìn)行 分析：第一路 是 全烴分析， 它是用來(lái) 連續(xù)監(jiān)測(cè)樣品氣中 所含 烴類氣體 的多少。第二路是 烴組分分析， 它是用來(lái) 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 。第三路 是 熱導(dǎo)組分分析， 它是用來(lái) 將樣品氣中的非烴類氣體 進(jìn)行 進(jìn)一步 的 定性、定量分析， 通常也只對(duì) H CO2及烴類甲烷氣（ CH4）進(jìn)行分析 。由計(jì)算機(jī)執(zhí)行整機(jī)程序控制 ，沒(méi)有使用 計(jì)算機(jī)時(shí) 也可以用 程序控制器單元來(lái)執(zhí)行。 綜合錄井儀器儀表接口設(shè)計(jì) 儀器數(shù)據(jù)采集接口在儀器總體結(jié)構(gòu)中處于傳感器和數(shù)據(jù)采集機(jī)之間，其功能主要包括以下幾個(gè)方面：為傳感器提供工作電源；完成 4～ 20mA 電流型傳感器信號(hào)的類型轉(zhuǎn)換，并在前面板顯示信號(hào)的通斷狀態(tài)；完成絞車信號(hào)傳感器信號(hào)的整形、鑒相和信號(hào)通斷等調(diào)理功能；為傳感器信號(hào)采集計(jì)算機(jī)提供輸入信號(hào)。 (1) 4～ 20mA 直流信號(hào)調(diào)理 根據(jù)錄井儀器的不同可將 4～ 20mA 信號(hào)常規(guī)傳感器分為鉆井液密度、鉆井液電導(dǎo)率、鉆井液溫度、鉆井液流量、硫化氫以及立壓、套壓傳感器。 信號(hào)調(diào)理的主要內(nèi)容是：信號(hào)去噪、信號(hào)通訊輸出、信號(hào)斷路指示以及防爆安全隔離等。 (2) 脈沖信號(hào)調(diào)理 脈沖信號(hào)傳感器可主要分為絞車傳感器、轉(zhuǎn)盤(pán)傳感器和泵沖傳感器。信號(hào)調(diào)理主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容：對(duì)泵沖、轉(zhuǎn)盤(pán)傳感器信號(hào)進(jìn)行信號(hào)去噪和施密特整形、信號(hào)斷路指示；對(duì)絞車傳感器進(jìn)行信號(hào)去噪、施密特整形、信號(hào)鑒相、信號(hào)通訊輸出、信號(hào)斷路指示；信號(hào)防爆安全隔離。 (3) 傳感器供電 傳感器供電單元主要由開(kāi)關(guān)電源組成。其