【正文】 設(shè)備。 國(guó)內(nèi)外研究情況 攪拌設(shè)備 使用歷史悠久，應(yīng)用范圍廣 ， 但對(duì)攪拌操作的科學(xué)研究 有限 。 隨著鉆井工程的日益完善以及對(duì)安全性能的要求越來(lái)越高，鉆井液在鉆井中必不可少，為使鉆 井液工作正常，在鉆井過(guò)程中對(duì) 鉆井液 攪拌器工況參數(shù)的檢測(cè)必不可少。而密度過(guò)低則容易發(fā)生井噴、井塌（尤其負(fù)壓鉆井）及攜屑能力下降等。有鉆井液攪拌器工況參數(shù)檢測(cè)方法研究 2 時(shí)候也 用來(lái)平衡地層構(gòu)造應(yīng)力，控制和減輕井塌。鉆井液?jiǎn)挝惑w積的質(zhì)量稱為鉆井液的密度。 攪拌器 主要用于鉆井液的攪拌混合，以防鉆井液固相顆粒在其罐式循環(huán)系統(tǒng)中沉積，使循環(huán)鉆井液性能穩(wěn)定，混合均 勻，且使鉆井液密度適合鉆井要求，從而能使鉆井液正常循環(huán)。尤其是隨著石油勘探開(kāi)發(fā)工作的發(fā)展，勘探領(lǐng)域越來(lái)越廣，鉆井深度不斷增加，鉆遇的地層日益復(fù)雜，鉆井液作業(yè)越來(lái)越得到普遍的重視， 并提出了更嚴(yán)格的要求，鉆井必須使用優(yōu)質(zhì)鉆井液。 在石油鉆井施工中，鉆井液被譽(yù)為“鉆井的血液”是鉆井過(guò)程正常運(yùn)行部可缺少的物質(zhì)，它能起到平衡地層壓力、攜帶懸浮鉆屑、清洗井底、保護(hù)井壁、冷卻鉆頭、潤(rùn)滑鉆具及傳遞動(dòng)力等作用。流體作用是攪拌裝置所受載荷的基礎(chǔ)，而扭矩、彎矩、推理 、軸承的載荷、齒輪箱的載荷等，都是由于流體作用力產(chǎn)生的。攪拌器是 向 介質(zhì)輸入機(jī)械能量，使其形成適宜 流場(chǎng) 的 器件。為了達(dá)到這一要求必須對(duì)攪拌器所能承受的載荷有比較詳細(xì)的了解。 研究背景 機(jī)械攪拌設(shè)備廣泛應(yīng)用于眾多工業(yè)過(guò)程，如流體混合，汽液分離，固液懸浮以及傳熱等過(guò)程。 由于 在鉆井過(guò)程中對(duì) 鉆井液 密度的要求比較嚴(yán)格 ，一旦發(fā)生 鉆井液 性能 失效，往往造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，導(dǎo)致 鉆井施工 人 員 傷亡等災(zāi)難性事故，對(duì)環(huán)境也會(huì)造成很大的破壞 ， 所以 鉆井液 攪拌器的工作性能和效率是安全生產(chǎn)的必要環(huán)節(jié)之一 。 wireless strain sensor。torque。論文研究成 果為今后固控固控裝備工況參數(shù)的整體監(jiān)測(cè)，拓展鉆錄井參數(shù)類別提供了有實(shí)用意義的方法。構(gòu)建了無(wú)線傳輸系統(tǒng)，使用力控 開(kāi)發(fā)了上位機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)了模擬攪拌器的人機(jī)界面及數(shù)據(jù)顯示功能。詳細(xì)闡述了無(wú)線應(yīng)變傳感器及測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程。 本論文在廣泛調(diào)研 和分析 國(guó)內(nèi)外攪拌器檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，融合現(xiàn)代傳感器 和 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)，提出了一種基于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)?鉆井液 攪拌器 工況參數(shù) 檢測(cè)方法，設(shè)計(jì)并完成了用于鉆井液攪論 文 題 目 鉆 井 液 攪 拌 器 工 況 參 數(shù) 檢測(cè) 方 法 研 究 拌器檢測(cè)的無(wú)線應(yīng)變傳感器，組建了攪拌器無(wú)線 扭矩 測(cè)試系統(tǒng) 、超聲 波測(cè)距系統(tǒng) ，可實(shí)現(xiàn)鉆井 施工 與 檢測(cè)參數(shù) 同步進(jìn)行。 Master’s Thesis 摘要 在石油工程鉆井 施工 中，鉆井液攪拌器是非常重要的 固控準(zhǔn)備之一 。針對(duì)目前對(duì)鉆井 裝備 工況參數(shù)檢測(cè)設(shè)備 不足 的現(xiàn)象 。 論文在歸納分析 了攪拌器測(cè)試方法 ，分別從硬件和軟件兩個(gè)方面 進(jìn)行研究?；谀K化設(shè)計(jì)，使用高性能單片機(jī)設(shè)計(jì)了攪拌器無(wú)線應(yīng)變傳感器的信號(hào)調(diào)理單元 、微處理單元、無(wú)線收發(fā)單元并進(jìn)行標(biāo)定和調(diào)試。 本文提出 的 攪拌器工況參數(shù)整體檢測(cè)和無(wú)線傳輸方法，可對(duì)攪拌器工況參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí) 檢測(cè)， 還 對(duì)鉆井液密度的同步測(cè)試方法進(jìn)行了初步探索 。 關(guān)鍵詞 ： 攪拌器 ； 扭矩 ； 超聲波 測(cè)距； 無(wú)線應(yīng)變傳感器 ； 鉆井液 Abstract Drilling fluid blender is one of the most important Solids Control Equipments of the drill operation facilities in Petroleum engineering drilling construction. Aiming the shortage of Drilling equipments and working parameters testing equipments. On the bases of extensive research and analysising in the domestic and foreign blender detection method, plus techniques such as Modern sensor and wireless data transmission, this thesis puts forward a method of Drilling fluid blender working parameters test on account of Wireless data transmission. Designed and finished the Wireless strain sensor which used in drilling fluid blender detection and formed the blender wireless torque test system、 ultrasonic distance system, which synchronized the drilling construction and inspection parameters. This thesis analyzes blender testing method from two aspects respectively in hardware and software. Expounded the design and development process of wireless strain sensor and test system. In modular design, using high performance microprocessor design the blender wireless strain sensor signal disposal unit, micro processing unit, wireless transceiver unit to calibrate and debug. Constructs the wireless transmission system, using force control developed PC program, realized the simulation blender humanmachine interface and data display function. The proposed blender working parameters overall detection and wireless transmission method, may Working parameters of blender detection in real time. Also discussed synchronization test methods of drilling mud density. This Research results for futurel solid control equipment condition monitoring, expand the overall parameters of drilling mud logging parameter category offers a practical method. Key words： blender。ultrasonic distance。 drilling fluid I 目 錄 第一章 緒論 .................................................................................................................. 1 研究背景 .......................................................................................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究情況 ............................................................................................. 2 研究方法及意義 ............................................................................................. 3 第二章 總體方案設(shè)計(jì) .................................................................................................. 5 攪拌器檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 .......................................................................... 5 攪拌器性能指標(biāo) .............................................................................................. 5 攪拌器檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能 .......................................................................... 6 攪拌器檢測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) .............................................................................. 7 電機(jī)功率的測(cè)量方案 ........................................................................... 8 攪拌軸扭矩的測(cè)量方案 ..................................................................... 10 鉆井液液位高度的測(cè)量方案 ............................................................. 13 數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸方案的設(shè)計(jì) ............................................................................ 14 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ................................................................................................ 18 扭矩測(cè)量傳感器的設(shè)計(jì) ................................................................................ 18 電阻應(yīng)變片的工作原理 ..................................................................... 18 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 ..................................................................... 20 穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) .................................................................................... 23 放大電路及濾波電路設(shè)計(jì) ................................................................ 24 無(wú)線 RF收發(fā)器件的選型 ................................................................... 28 超聲波測(cè)量泥漿高度的設(shè)計(jì) ....................................................................... 32 攪拌軸轉(zhuǎn)速測(cè)量的設(shè)計(jì) ............................................................................... 35 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................ 38 測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集 ....................................................................................... 38 攪拌軸扭矩測(cè)試數(shù)據(jù)采集 ................................................................