壓裂施工砂密度計的對比研究探討

趙振江

摘要：混砂車是壓裂施工中的核心設備，其中混砂車密度計隨車配備的類型皆不盡相同，可以分為三種類型：TN密度計、邁克II型密度計、國產SCMDQ618型密度計。本文將根據TN密度計、邁克II型密度計、國產SCMDQ618型密度計這三種類型密度計的使用情況進行分析。

關鍵詞：密度計;通訊端口;信號傳輸

1.密度計的功能原理及調試方法研究

1.1基本原理

密度計的工作原理基本相同，當攜砂液經過放射源釋放的γ射線時，射線的強度隨密度的變化而相應變化，放射源探頭將這一變化轉化為標準的電壓值供密度計使用，密度計接收到變化的電壓后，通過單片機計算便會在其顯示屏上顯示出相應的砂比密度值，并向儀表車輸出一個標準的電流信號，供施工數據采集管理系統使用。

1.2性能參數

密度計通電運行后，會實時顯示所監測到砂比數據，操作人員可根據密度計顯示的數據增加或減少加砂量以滿足生產的需要。

1.3接線定義

這三種密度計的接線端均位于本機的底部，目前我們所使用的端口主要有三處，分別為電源接線端口，信號輸入端口和信號輸出端口。為方便日后密度計的統一使用，這三種密度計的接線端口定義基本相同。

2.調試方法的研究

2.1邁克II型密度計

首先將密度計通電，進入工作界面后，在其數字鍵盤上輸入52回車2次（清除上一次的輸入）.等inproc閃爍出現ETT60一9，按下表步驟輸入數字。

輸完后按6回車2次（以保存程序）出現ETT60一10.繼續輸入79回車.這時要等2一3分鐘.等電子顯示器出現P1一1.00時，這說明輸入調整完了，已進入監測狀態。輸入“79回車”指令代表管線充滿水的狀態下調整密度計的0點;輸入“5回車”輸出設定最大進行測試;輸入“8回車”輸出設定為最小進行測試;4.輸入“9回車”清除所有保存的數據;輸入“39回車”顯示選擇性顯示;輸入“40回車”顯示原始的顯示。

2.2TN型密度計

首先打開TN密度表的電源，等待十分鐘時間預熱。載入油田數據。輸入代碼：1016（英制單位）1014（公制單位），輸入方法：按下Exit Setup 按鈕，輸入代碼，例如1016。按向下箭頭“↓”，然后按下向右箭頭“→”，執行命令。此命令將使通道一顯示PSA，通道2顯示PPG，通道三顯示SGU;輸入代碼：048003。此命令要求輸入管匯的內徑大小。輸入方法：按下Exit Setup 按鈕，輸入代碼，例如048003。按向下箭頭“↓”，然后輸入管匯內徑大小，例如8.00 （英寸），按下Exit Setup 保存設置并退出;輸入代碼：154002。設置通道一為 Solids/Carrier。輸入方法：按下Exit Setup 按鈕，輸入代碼，例如154002。按向下箭頭“↓”，然后按下“→”，直到選則顯示為Solids/Carrier。按下Exit Setup 保存設置并退出;輸入代碼：114033。設置通道三最大值為 2.0 g/ml。輸入方法：按下Exit Setup 按鈕，輸入代碼，例如114033。按向下箭頭“↓”，然后輸入 2.000 。按下Exit Setup 保存設置并退出;

執行完以上命令，將管匯中充滿水，確定管匯中沒有空氣及沉砂。輸入代碼：121。 此命令開始標校密度計。輸入方法：按下Exit Setup 按鈕，輸入代碼，例如121。按向下箭頭“↓”，然后按下“→”，選擇執行標校命令。 標校過程需要126 秒。標校過程完成后，TN表會重啟，顯示標校之后的示數;

標校過程完成后，如果有“Cal point pending”的消息出現。（如果沒有則跳過這一步。）輸入代碼：49。輸入方法，按下Exit Setup 按鈕，輸入代碼，49。按向下箭頭“↓”，然后按下“→”，選擇執行命令。 然后輸入代碼：086003。按下Exit Setup 按鈕，輸入代碼，086003。按向下箭頭“↓”，然后輸入1.000。按下Exit Setup 保存設置并退出。輸入代碼：025012。模擬輸入一對應SGU通道三的顯示。 輸入方法：按下“→”，進入設置，按下“→”進入“Other Functions” 直到出現“Modify or re-assign Current Outputs”。 然后按下“↓”進入功能菜單，一直按直到出現“Mea 1： Lb/usg SolAdd”。 輸入3 ，之后按下Exit Setup 保存設置并退出。

此時測量輸出端“DF”的電流為6mA，為使輸出電流為4mA。需要按兩次“→”，直到出現“Set up additional measurement （readouts）”字樣，按“↓”直到出現， Modify Steup of measurement 2 g/L”字樣，按“→”進入調整，然后按“↓”直到出現“Mea #2 reading for 20.00mA output”字樣，輸入2100g/L，再向下按直到出現“Mea #2 reading for 4mA output”字樣，輸入1000g/L，調整后按“Exit Setup”保存退出。同樣原理將通道3“Mea #3”的輸出電流4-20mA 對應值改為1g/mL-2.1g/mL。到此，TN密度表設置完畢。

2.3國產SCMDQ618型密度計

開機后，在操作界面模式選項里選擇“電壓密度”，點擊“OK”后，屏幕回到主畫面，觸擊“密度”按鈕，進入“電流密度參數”設定。輸入電流：4-20mA ，對應密度量程：0-2400kg/m3。

輸入完畢后，點擊屏幕右側“電壓密度”按鈕， 密度計的“電壓密度”輸出端口的A角為+15V，B角為-15V，這兩個電壓進入中子源探頭，中子源探頭的E角輸出一個變化的電壓值給密度計。經過實際測量，管線充滿液時，中子源探頭E角輸出一個1.410V電壓，此時應在密度計“電壓密度設置中將第7項的電壓值填入“1.410”，密度值中填入“0”。

在中子源插入一塊200的鐵板，此時“電壓密度設置”界面右下角“當前電壓”值變為1.285左右（不穩定）。這時在“電壓密度設置”界面的第6項輸入電壓值1.285，密度值輸入200。在中子源插入一塊1200的鉛板，此時“電壓密度設置”界面右下角“當前電壓”值變為0.856左右（不穩定），這時在“電壓密度設置”界面的第6項輸入電壓值0.856，密度值輸入1200。

同樣道理，插入多大的鉛板，其電壓值是多少，就相應的在“電壓”，“密度值”上面填好即可。

3.現場應用

以杏3-20-丙15壓裂施工井為例，加砂過程中，使用邁克II型密度計測量出的砂比線性較好，每次提高砂比的階段基本趨于平穩，偶爾有砂比數值上的波動。以南1-40-P132井為例，加砂過程中，使用TN型密度計測量出的砂比曲線非常平滑，砂比在每一階段的波動都很小。以金88井為例，使用國產SCMDQ618型密度計測量出的砂比線性不是十分理想，砂比數值在每個階段的波動較大。

4.結論

通過現場施工的比對，TN密度計跟其它兩種密度計相比具有測量精度高，靈敏度高，性能穩定可靠的特點，使用它測量出的砂比曲線較為工作人員的滿意和甲方的認可。而國產SCMDQ618型密度計是國內生產廠家根據密度計工作原理開發研制的，在價格上具有很大優勢而且較其它兩種密度計相比，其具有通俗易懂菜單設置及標定系統，一旦系統出現故障，國產SCMDQ618型密度計重新校正調試要比其他兩種密度計更為便捷。

參考文獻：

[1]鄧延華.《石油礦場機械》.石油礦場機械雜志編輯部，2003年第06期.

[2]蔣正.《鉆采工藝》.石油工業出版社，2003年第04期.