【正文】 ，鉆具在井內(nèi) 轉(zhuǎn)動摩擦阻力就大。而且密度過大易壓漏地層，破壞油氣滲透率，甚至還會把油氣壓死，增大了發(fā)現(xiàn)油氣藏的困難。 鉆井液電導(dǎo)率鉆井液電導(dǎo)率的變化可以表征鉆井液黏土顆粒表面電位的變化、鉆井液濾液化學(xué)需氧量COD值的變化和鉆井液濾液礦化度的變化。測定鉆井液的電導(dǎo)率主要目的是修正測井時地層的電導(dǎo)率值，近而判斷巖石巖性、油氣水顯示。 鉆井液體積在鉆井液循環(huán)過程中，測量鉆井液體積變化，及時發(fā)現(xiàn)鉆井液增加或減少。 鉆井液流量在鉆井液循環(huán)過程中，鉆井液出口流量變化，與出口流量對比，可以監(jiān)測是否有泥漿漏失和地層流體進(jìn)入，及時預(yù)報井漏、井涌、井噴提供有利依據(jù)。 鉆井液對石油鉆井的影響為了防止和盡量減少油氣層的損失，保護(hù)油氣藏，鉆井液與鉆遇的油氣必須相配伍，也就是根據(jù)地層測試和鉆井的要求配制出優(yōu)質(zhì)的鉆井液。 當(dāng)鉆井鉆到儲油層時，對鉆井液的要求也不同，鉆井液必須滿足鉆井工程和地質(zhì)的要求，不然將對油氣層遭到破壞。 鉆井液各項參數(shù)變化時可能發(fā)生的事故類型井漏井漏是最直觀的一種鉆井事故，通過地面鉆井液量的連續(xù)觀察能夠很容易發(fā)現(xiàn)。綜合錄井儀實時監(jiān)測與井漏有關(guān)的各項參數(shù)的變化，并連續(xù)準(zhǔn)確計量鉆井液體積，可直接反映參數(shù)的趨勢性變化，又快又準(zhǔn)地判斷井漏的發(fā)生；在掌握區(qū)域和鄰井資料的情況下，抓住漏前預(yù)兆，可更準(zhǔn)確預(yù)報井漏。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。②鉆井液密度因地層流體的不斷侵入而降低，形成負(fù)壓，負(fù)壓加劇地層流體的侵入又進(jìn)一步加大負(fù)壓形成惡性循環(huán)，最后形成井涌。⑥起鉆時，特別是鉆頭出現(xiàn)“泥包”時，起鉆的抽吸作用誘發(fā)井涌。同時，含鹽膏地層在受到鉆井液浸泡時會發(fā)生膨脹，已鉆開的鹽膏層在上覆地層壓力的作用下會發(fā)生塑性流動，造成井眼縮徑，可能導(dǎo)致鉆具阻卡乃至卡鉆事故的發(fā)生。對鉆井液鹽侵進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)報所依據(jù)的主要參數(shù)是鉆井液電導(dǎo)率。鉆具上提、下放過程中可能會出現(xiàn)卡、阻現(xiàn)象，超拉力變化明顯，幅度較大油氣水侵油氣水侵是在地層壓力大于鉆井液液柱壓力的情況下，儲層中的油氣水進(jìn)入鉆井液，影響鉆井液性能的一種現(xiàn)象，視流體性質(zhì)不同，通常叫油、氣侵或水侵。如果不能及時發(fā)現(xiàn)并采取措施，會導(dǎo)致平衡鉆井失控，造成井涌、井噴等惡性事故的發(fā)生。一旦油氣水侵發(fā)生，綜合錄井參數(shù)會有一系列的變化顯示，大鉤負(fù)荷增大、鉆井液密度減小、粘度增大、氣測烴類異常。如果地層壓力高于鉆井液液柱壓力，且相差過大，油氣水侵會迅速發(fā)生，出現(xiàn)井涌現(xiàn)象。本章將從傳感器的選型、數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)通信的實現(xiàn)等方面介紹該系統(tǒng)的硬件設(shè)計。硬件系統(tǒng)總體框架如圖31所示，主要包括以下幾個環(huán)節(jié)：傳感器環(huán)節(jié)。主要包括多路選擇開關(guān)、放大濾波、A/D轉(zhuǎn)換電路等，并能完成多路數(shù)據(jù)的采集、放大和數(shù)模轉(zhuǎn)換；信號傳輸環(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)測需求確定相應(yīng)的監(jiān)測參數(shù)后，如何根據(jù)監(jiān)測參數(shù)具體的測量精度、測量方法以及測量環(huán)境合理地選用合適的傳感器，是對監(jiān)測參數(shù)進(jìn)行測量時首先要解決的問題。在考慮到以上問題之后才能確定選用何種哪種類型的傳感器，再然后就是考慮傳感器的具體性能指標(biāo)和參數(shù)。但值得注意的是，傳感器的靈敏度越高，與被測量無關(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，從而影響測量精度。線性范圍傳感器的線性范圍就是指輸出與輸入成正比的區(qū)間，但是任何傳感器都不能保證它絕對的線性度，所以當(dāng)要求測量的精度比較低時，在一定范圍內(nèi)，可將非線性誤差比較小的傳感器近似看作是線性的，這樣就可以為測量帶來更多的方便。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。精度　　精度是傳感器非常重要的一個性能指標(biāo)，它關(guān)系到整個監(jiān)測系統(tǒng)的測量精度。因此，傳感器的精度只需滿足其需要的精度要求就可以了，也不必選得過高。測量原理 壓差式鉆井液密度傳感器是由兩個壓力感應(yīng)元件和一個電容感應(yīng)元件組成，見右圖正常工作時，密度傳感器垂直安裝在鉆井液中，兩個壓力感應(yīng)元件在鉆井液中的深度是不同的。已知兩壓力感應(yīng)元件間的壓差D。傳感器選型 本系統(tǒng)采用成都新明程電子公司的XMC型密度傳感器。是一種用于連續(xù)在線測量液體濃度和密度的設(shè)備，可直接用于工業(yè)生產(chǎn)過程中。 傳感器技術(shù)指標(biāo) 精度： 儀表電源：24VDC 濕度范圍：090% 安裝位置 圖33 質(zhì)量流量計安裝 鉆井液體積傳感器測量鉆井液體積變化，可以監(jiān)測是否有鉆井液漏失和地層流體進(jìn)入，及時預(yù)測井涌、井漏、井噴。傳感器由超聲波發(fā)射、接收裝置和變送器組成。變送器將超聲波在發(fā)射與接收過程中所產(chǎn)生的信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號。響應(yīng)時間短可以方便的實現(xiàn)無滯后的實時測量。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，此液位傳感器內(nèi)置溫度補償，功率自適應(yīng)，采用多項自研的專利技術(shù)，擁有全新的信號處理技術(shù)，極大的提高了儀表的測量精度，對干擾回波有明顯得抑制功能。具有安全、清潔、精度高、壽命長、穩(wěn)定可靠、安裝維護(hù)方便、讀數(shù)簡捷等特點。 測量范圍：0～3m、0～6m、0～10m 測量精度：～％ 方向角：4～6（全角） 顯示：自帶LCD顯示液位高度或空間距離 模擬輸出：4～20mA 防護(hù)等級：IP65 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，安裝時必須要先在每個液罐面上遠(yuǎn)離攪拌的桿、鉆井液流動比較平穩(wěn)地方焊割開一合適的口子。 探頭信號線與入口接線盒相連接。測量原理電容式靶式流量計主要由測量管（外殼）、新型電容、力傳感器、阻流件、積算顯示和輸出部分組成。V2/2式中：F ——阻流件所受的作用力（kg） A ——阻流件對測量管軸向投影面積(mm2) v ——介質(zhì)在測量管中的平均流速(m/s)阻流件(靶)接受的作用力F，經(jīng)剛性連接的傳遞件（測桿）傳至電容力傳感器，電容力傳感器產(chǎn)生電壓信號輸出：V=KF式中：V——電容力傳感器輸出的電壓（mV）， F——阻流件（靶）所受的作用力（kg）。這種靶式流量傳感器在錄井過程中主要用于測量鉆井液出口流量的相對變化，其精度較低。KBL系列靶式流量計則以先進(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，極大地提高了測理精度及可靠性；同時采用數(shù)字技術(shù)和微電子技術(shù)，將檢測到的傳感信號轉(zhuǎn)變?yōu)?20mA信號正比輸出，現(xiàn)場直觀液晶顯示瞬時流量和累積流量。傳感器技術(shù)指標(biāo) 公稱壓力：～42MPa 精　度：177。%FS 殼　體：碳鋼；不銹鋼(或按用戶要求提供)(襯氟) 輸出信號：4～20mA二線制；脈沖0～1000HZ；RS232/RS485　　為了保證使用流量傳感器時里面不會存積氣體或者液體殘值，對于彎管型流量計，側(cè)量氣體時，彎管應(yīng)朝上，側(cè)量液體，彎管應(yīng)朝下。但對于直管型流量計，水平安裝時應(yīng)該要避免將其安裝到最高點上，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應(yīng)力安裝，特別對某些直管型側(cè)量管的流量傳感器更應(yīng)該注意。測量原理 工業(yè)用熱電阻分鉑熱電阻和銅熱電阻兩大類。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。傳感器選型 本系統(tǒng)選擇上海坦?jié)娗餇栯娖骺萍脊镜腤ZP鎧裝式PT100熱電阻溫度傳感器，此傳感器可對200~600℃溫度范圍內(nèi)的氣體、液體介質(zhì)和固體表面進(jìn)行自動檢測，并且可直接用銅導(dǎo)線和二次儀表相連接使用，由于它具有良好的電輸出特性，可為顯示儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器、 掃描器、數(shù)據(jù)記錄儀以及電腦提供精確的輸入值。熱電阻式溫度傳感器傳感器技術(shù)指標(biāo) 規(guī)范：DIN EN 60751（符合IEC751） 抗振動等級：至少40g加速度（102000Hz） 響應(yīng)時間：水= 安裝位置 圖39 超聲波液位傳感器安裝位置 鉆井液電導(dǎo)率傳感器監(jiān)測鉆井液電導(dǎo)率的變化，根據(jù)變化趨勢監(jiān)測是否有地層流體進(jìn)入，判斷侵入鉆井液中地層流體的性質(zhì)。給初級線圈提供一個20kHz的交變電流驅(qū)動信號，在其周圍產(chǎn)生一個交變電磁場，在次級線圈中感應(yīng)出電流。設(shè)想有一根導(dǎo)線通過兩磁環(huán)而閉合，那么初級線圈中磁通的變化