基于多傳感器鉆井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

劉 佳，李喬喬

（1.廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院，廣東廣州 510900；2.新鄉(xiāng)航空工業(yè)(集團(tuán))有限公司，河南新鄉(xiāng) 453000）

0 引言

基于多傳感器的鉆井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量顯示鉆（修）井作業(yè)過(guò)程中的大鉤懸重和鉆壓、轉(zhuǎn)盤(pán)扭矩、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速、立管壓力、吊鉗扭矩、泥漿回流、1#泵沖速、2#泵沖速、1#～8#泥漿罐體積、總罐體積、游車高度、井深、鉆頭位置、深度等多個(gè)參數(shù)的變化情況，對(duì)鉆井過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，幫助司鉆掌握鉆井工況。實(shí)時(shí)預(yù)警工程參數(shù)的異常變化，為科學(xué)、安全鉆井提供技術(shù)保障。鉆井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試在現(xiàn)場(chǎng)安裝施工完成后進(jìn)行，主要包括前臺(tái)觸顯單元、后臺(tái)監(jiān)控單元、總線模塊安裝、傳感器接線及校驗(yàn)、絕緣、接地、上電檢驗(yàn)、參數(shù)調(diào)試等內(nèi)容。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試采用目測(cè)、儀表測(cè)試、逐點(diǎn)模擬、實(shí)際關(guān)斷校驗(yàn)等方法。

1 系統(tǒng)組成

基于多傳感器的鉆井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由傳感器單元、總線模塊單元（包括模擬量模塊、開(kāi)關(guān)量模塊、脈沖模塊、報(bào)警模塊）、前臺(tái)觸顯單元、后臺(tái)監(jiān)控單元、報(bào)警單元、連接電纜等組成（圖1）。

2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試準(zhǔn)備

數(shù)字萬(wàn)用表、500 V 兆歐表、手壓泵、活塞式壓力計(jì)、秒表、卷尺、0～10 VDC 電壓源、4～20 mA 電流源、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試工具。

3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試程序

3.1 安裝檢查

檢查儀器現(xiàn)場(chǎng)布置是否合理，外表面無(wú)機(jī)械損傷，表面清潔、無(wú)油污、無(wú)銹蝕。檢查儀器銘牌、標(biāo)注內(nèi)容是否齊全和清晰。檢查各單元的固定連接是否可靠，開(kāi)啟空間是否足夠，外觀是否良好。檢查鉆臺(tái)觸顯單元上的各開(kāi)關(guān)和按鈕操作自如、無(wú)卡滯。檢查儀器內(nèi)各電器件固定和連接是否可靠。

3.2 接線檢查和校驗(yàn)

用數(shù)字萬(wàn)用表電阻擋測(cè)量通斷，測(cè)量所有通信電纜連接是否良好、有無(wú)短路現(xiàn)象。逐點(diǎn)測(cè)量總線模塊和傳感器間的連接是否正確。檢查前臺(tái)觸顯單元和總線模塊的接線是否正確。檢查后臺(tái)監(jiān)控單元的接線是否正確，有無(wú)短路和錯(cuò)接現(xiàn)象。對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的接線查明原因并整改后復(fù)測(cè)。

3.3 接地和絕緣檢查

圖1 鉆井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

斷開(kāi)前臺(tái)觸顯單元的電源開(kāi)關(guān)，用500 V 兆歐表測(cè)量端子L、N 間的絕緣電阻應(yīng)不低于1 MΩ。檢查所有電纜的屏蔽層是否與儀表接地可靠連接。檢查總線模塊、報(bào)警模塊、前臺(tái)觸顯單元、后臺(tái)監(jiān)控單元、傳感器、安裝支架接地是否良好。

3.4 通電及系統(tǒng)狀態(tài)檢查

接通主電源開(kāi)關(guān)，依次測(cè)量直流電源輸出是否為穩(wěn)定的 直流24 V 電壓，如有偏差，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。各模塊電源指示燈亮，工作狀態(tài)指示正常。確認(rèn)前臺(tái)觸顯單元供電正常，觸摸屏顯示正常。

3.5 鉆井參數(shù)調(diào)試

3.5.1 大鉤懸重、轉(zhuǎn)盤(pán)扭矩、立管壓力、吊鉗扭矩

將手壓泵分別與傳感器、活塞壓力計(jì)連接，用手壓泵給傳感器加載，調(diào)整壓力指示2 個(gè)不同值，在觸摸屏參數(shù)刻度界面輸入實(shí)際值進(jìn)行刻度。重新給傳感器加載至一個(gè)定值并穩(wěn)定，觀察觸摸屏顯示值與實(shí)際值是否一致，否則重新標(biāo)定。

3.5.2 轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速、泵沖速

設(shè)備運(yùn)行時(shí)通過(guò)秒表計(jì)時(shí)數(shù)數(shù)的方法，計(jì)算出轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速每分鐘轉(zhuǎn)速，檢查實(shí)際轉(zhuǎn)速與觸摸顯示屏顯示轉(zhuǎn)速是否一致。否則調(diào)整轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速的刻度系數(shù)。

3.5.3 游車高度

輸入滾筒直徑、大繩直徑、層數(shù)、單圈脈沖、起始鉤位，將游車上提至最大游車高度的1/3 處，用卷尺測(cè)量游車實(shí)際高度，檢查顯示數(shù)值是否準(zhǔn)確，如不準(zhǔn)確，輸入刻度系數(shù)后重新標(biāo)定。

3.5.4 泥漿罐體積

檢查所有泥漿罐體積變送器，確保其功能正常。用卷尺測(cè)量泥漿罐體積變送器換能器底部到泥漿罐底部及頂部的距離，并標(biāo)定傳感器的4 mA 及20 mA 的距離；用硬板采用遮擋法檢查對(duì)應(yīng)泥漿罐的0%，25%，50%，75%，100%時(shí)，傳感器顯示是否正確，如不正確，重新標(biāo)定，最后在前臺(tái)觸顯單元觸摸屏設(shè)定泥漿罐體積的數(shù)值。

3.5.5 泥漿回流

檢查泥漿回流流量傳感器，確保其功能正常。用卷尺測(cè)量返流槽的高度，最低點(diǎn)和最高點(diǎn)到傳感器換能器的實(shí)際距離，標(biāo)定4 mA 及20 mA 的距離，用硬板檢查傳感器顯示是否正確，如不正確，重新標(biāo)定，最后在前臺(tái)觸顯單元觸摸屏設(shè)定泥漿回流的數(shù)值。

3.6 前臺(tái)觸顯單元調(diào)試

檢查前臺(tái)觸顯單元觸摸屏顯示的大鉤懸重、鉆壓、立管壓力、吊鉗扭矩、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)盤(pán)扭矩、游車高度、鉆頭位置、井深、泥漿罐體積、泥漿增益、泥漿回流、泵沖、泥漿泵總泵沖數(shù)據(jù)顯示是否正常，檢查確保所有的報(bào)警值、指示燈、消音工作正常。

3.7 后臺(tái)監(jiān)控單元調(diào)試

檢查所有參數(shù)數(shù)據(jù)顯示、查詢是否正常，能否選擇時(shí)間或鉆井深度調(diào)出數(shù)據(jù)記錄并能報(bào)表顯示和曲線顯示打印。

4 結(jié)語(yǔ)

以基于多傳感器鉆井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試為例，介紹鉆井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成原理、調(diào)試采用儀器及設(shè)備、鉆井參數(shù)調(diào)試，希望對(duì)鉆井儀表現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程有一定的指導(dǎo)意義。