【正文】 (3) 傳感器供電 傳感器供電單元主要由開關(guān)電源組成。 (2) 脈沖信號調(diào)理 脈沖信號傳感器可主要分為絞車傳感器、轉(zhuǎn)盤傳感器和泵沖傳感器。 (1) 4～ 20mA 直流信號調(diào)理 根據(jù)錄井儀器的不同可將 4～ 20mA 信號常規(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。由計算機執(zhí)行整機程序控制 ，沒有使用 計算機時 也可以用 程序控制器單元來執(zhí)行。第二路是 烴組分分析， 它是用來 將樣品氣中的烴類組分 進行 進一步 的 定性、定量分析， 通常 只 對 C1～ C5各組分 進行分析 。其工作過程 是 把 經(jīng)脫氣器脫出的氣體 首先通過 電磁泵抽送到分析器中 ，然后 進行分析。 (6) 氣測儀工作原理 氣測儀整機 包括 分析器、程序控制器、微電流放大器。 (5) 空氣壓縮機 空氣壓縮機 是用來 為氣體分析儀器提供壓縮空氣 作為載氣或助燃氣 。 比較 常用 的 鑒定器 一般 分為積分型和微分型兩類。 而 氣相色譜法 按照 固定相物理狀態(tài) 的不同 又可進一步分為 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。 在色譜法分析中有流動相和固定相 兩種相 。 (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。 (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儀提供樣品氣的設(shè)備。 其主要硬件設(shè)備 由 全烴檢測儀、非烴組分檢測儀、烴類組分檢測儀、脫氣 器、硫化氫檢測儀、氫氣發(fā)生器 以及 空氣壓縮機等 組成 。油田氣主要 是由 C重?zé)N及少量 H CO CO、 N H2S 等氣體 組成 。 ％ ⑤ 溫度補償范圍： 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)流動管線關(guān)閉的時候，保護罩不能接觸振動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。該 傳感器沒有電極老化問題 ， 二位手動量程開關(guān)組合 。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。產(chǎn)品有溫度自動補償功能。 2）傳感器優(yōu)選 在綜合參考了國內(nèi)多 個 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。 該傳感器是通過 監(jiān)視泥漿的溫度， 從而使溫度系數(shù) 通過 被測溫度下泥漿的電導(dǎo)率 得到 校正， 使其補償?shù)皆撃酀{在 25℃時的電導(dǎo)率值。 然后 通過泥漿中的感生電流，再 傳遞 到傳感器的副級線圈， 而 副級線圈接收信號的大小 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 。 1）測量原理 通過兩個磁環(huán)線圈組成電導(dǎo)率傳感器的原副級線圈，該線圈處于一個軸上，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。 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)計與開發(fā) 20 （ 11） 泥漿電導(dǎo)率傳感器 泥漿電導(dǎo)率是檢測泥漿中礦化度的 一種 基本方法， 并且也 是 一個用于 分析評價地層流體性質(zhì)的重要參數(shù)。 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處； c、不能夠?qū)鞲衅髂┒朔旁诳赡苡袔r屑沉淀的地方。 3） 傳感器技術(shù)指標(biāo) ① 測溫范圍： 50～ 500℃ （熱電阻） ② 精度等級： 級 ③ 電源電壓 ： 24VDC 177。該產(chǎn)品采用進口防水接線盒，不銹鋼材質(zhì)，超短探頭，適用于對安裝尺寸有特殊要求的場合。 2） 傳感器優(yōu)選 在綜合參考了國內(nèi)多 個 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 。 若出口的溫度顯著增大時，則反映井下有壓力異常層。 必 須在泥漿保持均勻的 地方才能 進行入口測量， 而且 一般不 采 取 連續(xù)測量 的方式 ， 只有 當(dāng)泥漿性能不 是很 穩(wěn)定 的 時 候 ， 才要求 連續(xù)測量； 必須在泥漿循環(huán)的過程中并且 能檢測到井涌 和 有變化的地方進行出口測量，要求在噴出管處或靠近井的出口 的地方 安裝 傳感器 。 該 產(chǎn)品采用國際先進技術(shù)，國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)元器件，從而大大增強了產(chǎn)品的穩(wěn)定 性 ，同時節(jié)約了企業(yè)的投入成本。 它 是 根據(jù)阿基米德原理，采用電子技術(shù)，即一個電容式差壓傳感器及其連接，插入過程中的一對感壓膜片，兩個膜片之間有一個溫度傳感器以補償過程液體的溫度變化。 2） 傳感器優(yōu)選 在綜合參考了國內(nèi)多 個 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。 1）測量原理 泥漿密度傳感器測量泥漿密度通常是采用的差壓式原理進行測量 ，當(dāng)兩只帶有波紋膜片的法蘭浸沒于泥漿中時，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。但是當(dāng)?shù)貙邮^大或者鉆入造漿地層時，會造成密度的增加；而當(dāng)有流體侵入時，這時返出的泥漿密度會減小。 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重要參數(shù)，同時也是一項實現(xiàn)鉆井平衡，提高鉆井效率的重要泥漿參數(shù)。( 3dB) ⑤ 工作溫度 范圍 ： 40～ 60℃ (4～ 140176。它應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域。 它是一種將傳感器與電信號處理結(jié)合在一起的超聲波液位傳感器。 超聲波液位傳感器的特點是精度高和使用壽命長，它是一種非接觸式的傳感器，通過非接觸測量物體的距離，具有安裝簡單，拆裝容易以及使用維護方便等優(yōu)點。 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 。 我們可以通過 測 量出 各個容器 當(dāng) 中的泥漿液位， 來 換算出泥漿體積。 這里就 超聲波式傳感器 做個簡要介紹 。 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)測綜合錄井模擬仿真與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā) 16 泥漿體積， 這種方法 是保證鉆 井安全 ， 預(yù)報井噴、井漏必不可少的資料。 出口流量計 ① 傳感器的測量原則是流量處于片流狀態(tài)下，但是不能形成漩渦產(chǎn)生氣泡從而影響測量的效果；其前端的直線長度應(yīng)盡量短。其測量的最大套管直徑為 。 ④ 測量范圍：改變檔板后加重塊質(zhì)量改變量程，無絕對定標(biāo) 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 15 ⑤ 電流型傳感器輸出電流： 4～ 20mA 電流型傳感器電源： +15～ 36VDC ⑥ 測量精度：滿量程的177。 SK8L02是電流型流量傳感器，已通過防爆認證，其輸出為 4～ 20mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號 。 2） 傳感器優(yōu)選 在綜合參考了國內(nèi)多 個 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 。另一種是超聲波式傳感器，其工作原理是，通過對泥漿回流管內(nèi)的泥漿液位的測量來計算出泥漿回流的百分比。 1）測量原理 流量傳感器通常都是檢測流量的相對變化，其值一般是用百分比表示的。 入口流量通過泵沖數(shù)計算得出，而出口流量則是由流量計測量而得。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。 3） 傳感器技術(shù)指標(biāo) ① 工作 溫度范圍 ： 45℃ ～ 60℃ ② 最大壓力 ： 120MPa ③ 檢測設(shè)備 時的精確率 :177。該 儀表是引進美國先進 技術(shù) 設(shè)計生產(chǎn)的，它打破了傳統(tǒng)的泥漿壓力表單指針指示對微量壓差判讀不準(zhǔn)確的弊端，一根指針指示測得壓力值，另一根指針將測得壓力值按 4:1 的比例進行放大處理，能觀察到壓力的微量變化值，使判讀更加準(zhǔn)確可靠 。 套管壓力的 測量 原理與立管壓力完全相同。該傳感器 的 測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 。 測量變化的套壓參數(shù)，可以檢測出井筒內(nèi)的壓力變 化，為處理工程事故和測試、計算地層壓力梯度提供依據(jù)。 并且 它還可以反映鉆具刺穿、鉆頭水眼堵塞 、 鉆具斷裂或脫落 以 及泵故障等 許 多種地下或地面 的 情況 ， 是反映鉆井安西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 13 全的重要參數(shù) 。 鉆進中，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)。要求： ① 滾筒參數(shù)準(zhǔn)確； ② 鋼絲繩排列整齊； ③ 坐卡瓦時懸重門限合理； ④ 當(dāng)被安裝在浮動式鉆井船上的時候 ，應(yīng)考慮上下浮動和船體移動的補償裝置。10176。12 脈沖 /圈 ， 相位差： 90176。適用于國內(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)計與開發(fā) 12 器配備。傳感器電流信號經(jīng)長線傳輸仍穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強。 2） 傳感器優(yōu)選 在綜合參考了國內(nèi)多 個 廠家生產(chǎn)的 絞車 傳感器后， 本文 最終選擇了蚌埠賽英 電子科技發(fā)展有限公 司生產(chǎn)的絞車傳感器。傳感器轉(zhuǎn)子部件在大鉤運動時會隨滾筒一起轉(zhuǎn)動，隨著轉(zhuǎn)子齒輪的齒與齒之間相互交替地通過探測頭前方，會不斷的有高低電壓相間的脈沖信號從探測頭電路中輸出。鄰近探測頭由一個振蕩器組成，它實際上是一個無觸點開關(guān)，振蕩線圈感應(yīng)面前方將會產(chǎn)生一交變電磁場。 圖 28轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器安裝位置示意圖 （ 5） 絞車傳感器 1）測量原理 該傳感器包括一個定子部件及一個轉(zhuǎn)子部件。 1000 Nm ② 輸出信號 ： 4～ 20mA ③ 電源電壓 ： 24VDC ④ 工作溫度范圍 ： 40～ 80℃ ⑤ 最大負載：量程的 倍 ⑥ 精度： ， ， 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 11 圖 27鉆盤扭矩傳感器 4）安裝位置 機械傳動鉆機 被 安裝在轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鏈條上 ， 以測量鏈條張力 獲得扭矩 ； 而 電動鉆機 則被安裝在驅(qū)動轉(zhuǎn)盤的電動機動力電纜上，通過 測量電流強度 來獲得扭矩。 200， 177。 50， 177。 10， 177。 3） 傳感器技術(shù)指標(biāo) ① 測量范圍 ： 0177。采用非接觸式傳遞方式，是用無線供電和無線輸出的形式的工作原理為動態(tài)扭矩測量解決了一些其它測量方式存在的弊端。綜合了國內(nèi)外扭矩傳感器的優(yōu)點。 2） 傳感器優(yōu)選 在綜合參考了國內(nèi)多 個 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。隨著轉(zhuǎn)盤扭矩的增大，柴油機的負荷也會隨之增大，鏈條被拉緊時，承壓輪向下移動，使處于承壓室內(nèi)的液壓油通過擠壓而達到加壓的目的，再經(jīng)液壓軟管將壓力傳遞給壓力傳感器。壓力轉(zhuǎn)換器包括承壓輪、承壓室、液壓軟管及支架。下面對液壓式傳感器作個簡要的介紹。 綜合錄井模擬仿真與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與開發(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重要參數(shù)。 2） 傳感器優(yōu)選 由于測量轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速傳感器和測量泥漿泵沖的傳感器相同，這里就不再重復(fù)介紹了。這些脈沖信號經(jīng)濾波處理后也可以指示瞬時轉(zhuǎn)速?；魻栐瓤梢杂媚M指針表顯示又可以實現(xiàn)數(shù)字顯示。 它是反映鉆進效率的重要參數(shù)：當(dāng) 井下鉆頭磨損加劇 時， 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 的測量值會 緩慢下降 ， 是進行鉆井狀態(tài)判斷、鉆井參數(shù)優(yōu)選及氣測資料環(huán)境因素校正和地層可鉆性校正的不可或缺的資料。當(dāng)其進行測量時，活 塞拉桿上 所得到的脈沖數(shù)要用 2 除 以它 ， 而傳動軸端上的 則要乘以傳動系數(shù)。 SK8B03 泵沖傳感器為二線制無觸點接近開關(guān)式 傳感器 。該傳感器 用于測量泵沖程或轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 ， 具有電源電壓范圍寬、 重復(fù)定位精度高、頻率響應(yīng)快、使用壽命長、耐震動、耐腐蝕、防水等優(yōu)點。當(dāng)泥漿泵工作時，傳感器活塞開始作往復(fù)運動，從而帶動 安裝在活塞上的金屬片，使其交替地通過探測頭的前方，這樣就會產(chǎn)生一系列高低電壓相間的脈沖信號從探測頭電路輸出，然后通過信號處理放大器和單穩(wěn)線路對這些脈沖信號加以處理，最終得到“探測 ” （低電壓）和“不探測 ” （高電壓）的脈沖信號 , 這樣就能間接測量出泵沖速率。因而，將采集的泵沖數(shù)據(jù) 經(jīng)過一定的處理， 即 可根據(jù)用戶的需要 計算出泥漿泵累計泵沖數(shù)、泥漿入口流量、泥漿總注入量等參數(shù)。 圖 22 大鉤負荷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)計與開發(fā) 8 （ 2）泵沖速傳感器 泵沖速是指泥漿泵在單位時間內(nèi)作用的次數(shù)，不僅是計算泥漿遲到時間及泥漿入口排量的重要參數(shù)， 而且對于判斷泵障礙，結(jié)合立管壓力等綜合參數(shù)分析判斷井下鉆具事故具有重要意義。 3）傳感器主要技術(shù)指標(biāo) ① 電源電壓 ： 15～ 30VDC ② 輸出信號： 4～ 20mA ③ 連 接：二線制 ④ 線性和遲滯：≤ %FS（