專利名稱：鉆井泥漿綜合參數(shù)測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測試儀，尤其涉及一種在線測定油田鉆井液泥漿的 密度/液位的綜合參數(shù)測試儀。
技術(shù)背景石油開采的現(xiàn)代化管理和安全生產(chǎn)是石油行業(yè)舉足輕重的大事。在安全 方面，鉆井工作是相對危險的工作，在油田鉆井過程中事故的發(fā)生也屢見不 鮮。在鉆井的過程中對泥漿的參數(shù)要求精度很高，如果對鉆井液的類型、性 能及井身質(zhì)量不能清楚掌握，在鉆井過程中就會造成井下遇阻、遇卡、以及 鉆進(jìn)時嚴(yán)重蹩跳、井漏、井噴等，導(dǎo)致不能維持正常鉆井和其他作業(yè)。多年 來，鉆井工作者一直致力于鉆井儀表研究、改善與提高，目的是提高鉆井過 程中各項參數(shù)的指示與記錄的準(zhǔn)確程度。隨著鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，各種指 示與記錄儀表相繼問世。但這些儀器儀表，有的因為防震、防水、防凍等耐 用性能差，經(jīng)常損壞，不能適應(yīng)鉆井隊較惡劣的使用環(huán)境；記錄儀表本身性 能不能很好地反映鉆井現(xiàn)場的需要，需人工觀察，手工記錄，有的只能報警， 不能記錄，并且記錄的數(shù)據(jù)只能靠人工來分析，而過去和現(xiàn)在使用的參數(shù)儀 從傳感器到計算機(jī)的傳輸都是有線傳輸，在現(xiàn)場使用過程中，都不能很好地 滿足鉆井現(xiàn)場使用環(huán)境和記錄的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)使用的記錄數(shù)據(jù)只能靠人工來分析，參數(shù) 儀從傳感器到計算機(jī)的傳輸為有線傳輸，在現(xiàn)場使用過程中不能很好地滿足鉆井現(xiàn)場使用環(huán)境和記錄的要求等不足，而提供一種在鉆井現(xiàn)場環(huán)境十分惡 劣的條件下，能夠方便、快捷、準(zhǔn)確的在線實時測量出鉆井泥漿的液位和密 度參數(shù)的鉆井泥漿綜合參數(shù)測試儀，它主要包括電源、隔離濾波電路、密度 傳感器、液位傳感器、參數(shù)采集顯示儀、無線傳輸/接收處理部分及顯示報警終端；通過由密度傳感器和液位傳感器采集到的泥漿密度和液位信號，以電 流的形式送到參數(shù)采集顯示儀中，再經(jīng)放大轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬信 號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳送給cpu處理器，通過無線傳輸/接收處理將數(shù)字信號 遠(yuǎn)程傳輸/接收并通過顯示報警終端實時顯示。同時分別提供液位和密度的上 下限報警點的系統(tǒng)報警功能，可對各個量的超限進(jìn)行多種形式的報警，以便 工作人員及時采取防范措施，防止井涌井漏等惡性事故的發(fā)生，為鉆井工程 必不可少的設(shè)備。本實用新型的有益效果在鉆井現(xiàn)場，自動實現(xiàn)對鉆井參數(shù)的收集、記 錄和分析，為科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)和保存原始資料提供了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為很好 的掌握鉆井的工作狀態(tài)，降低生產(chǎn)成本，保障人身安全，高效的完成鉆井工 作，提供了可靠的保證，其經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。具體表現(xiàn)在-由原來的人工間斷測量改為儀器的連續(xù)測量，既可以減少工人的勞動強(qiáng) 度，又可以使測量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時。-準(zhǔn)確記錄并進(jìn)行精確測量，指導(dǎo)生產(chǎn)過程和對復(fù)雜情況的處理；-報警準(zhǔn)確及時，并可以完成歷史報警記錄的查詢；-把顯示報警終端安放在鉆井平臺的控制井房中，這樣可以對泥漿池中泥 漿參數(shù)實時反映到現(xiàn)場，方便應(yīng)用；-計算機(jī)監(jiān)控部分安裝在控制室中，可以根據(jù)現(xiàn)場情況的要求隨時對泥漿 參數(shù)的歷史資料進(jìn)行查詢、分析和打?。?采用無線方式對信號進(jìn)行傳輸，既避免了長距離的信號傳輸線，又有利于井場的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)；-隨著技術(shù)的發(fā)展，可以滿足信息無線網(wǎng)上交流；-信號處理的設(shè)計采用嵌入式技術(shù)，根據(jù)需要隨時添加其它需要監(jiān)測的參 數(shù)，各參數(shù)之間互不影響。

圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是圖1中參數(shù)采集顯示儀的結(jié)構(gòu)示意圖圖3是圖1的實施方式示意圖具體實施方式
參看圖1、圖2、圖3，鉆井泥漿綜合參數(shù)測試儀，它主要包括電源、隔 離濾波電路、密度傳感器、液位傳感器、參數(shù)采集顯示儀、無線傳輸/接收處 理部分及顯示報警終端；通過由密度傳感器和液位傳感器采集到的泥漿密度 和液位信號，以電流的形式送到參數(shù)采集顯示儀中，再經(jīng)放大轉(zhuǎn)換器和A/D 轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳送給cpu處理器，通過無線傳輸/接 收處理將數(shù)字信號遠(yuǎn)程傳輸、接收并通過顯示報警終端實時顯示。所述密度傳感器為投入式密度儀；所述參數(shù)釆集顯示儀、無線傳輸/接收 處理部分采用無線通訊的形式，并通過數(shù)據(jù)接口直接進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸/接收； 所述無線傳輸/接收部分通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾砑売嬎銠C(jī)上。工作原理通過放到泥漿池中的密度傳感器和液位傳感器，采集到泥漿密度和液位 信號，以電流的形式送到參數(shù)采集顯示儀中，再通過放大轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換 器，將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，經(jīng)過cpu處理器處理，并通過無線傳輸/接收部分將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂剖业挠嬎銠C(jī)中通過顯示報警終端進(jìn)行實時顯示，也可通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾砑売嬎銠C(jī)上。同時當(dāng)系統(tǒng)發(fā) 生液位和密度的上下限超限時，分別提供報警點的系統(tǒng)報警功能，可對各個 量的超限進(jìn)行多種形式的報警，報警時能夠同時發(fā)出聲音提示報警并顯示報 警的通道號。 實施例本實用新型將傳感器測量到的密度和液位的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由參 數(shù)采集顯示儀上的8位LED分別顯示現(xiàn)場的密度和液位值，參數(shù)采集顯 示儀帶有3個獨立的數(shù)字輸出點(250V-2A),可以自定義其輸出功能， 默認(rèn)功能為1#、 2#為系統(tǒng)全局報警輸出，控制報警器在液位或密度超限 時發(fā)出聲光報警；3#為智能防堵輸出，控制智能防堵機(jī)構(gòu)實現(xiàn)系統(tǒng)防堵。 兩個獨立的模擬信號輸入端分別接液位變送器和密度變送器(液位變送 器采用香港上潤精密電器儀表廠制造的WIDEPLUS ALC纜式靜壓液位變送 器型號為ALC-1YC2F2Y;密度變送器采用沈陽藍(lán)光自控系統(tǒng)工程有限公司 制造的泥漿密度變送器或TS4000密度變送器)，輸入信號為4一20mA的 模擬信號。CPU處理器采用美國CYGNAL的工業(yè)級芯片，具有高精度和高 穩(wěn)定性的A/D轉(zhuǎn)換器。寬泛的工作溫度(-40-8(TC)通電時通過內(nèi)部溫 度傳感器的控制可以達(dá)到-55°C。能完全適應(yīng)北方寒冷地區(qū)的野外工作環(huán) 境。由無線傳輸/接收部分的發(fā)射裝置以無線電信號的形式將信號發(fā)射出 去。無線傳輸/接收部分采用調(diào)制方式為GFSK/FSK，發(fā)射頻率在420. 00 ~ 450. 30MHz發(fā)射功率10dBm(10mW)，接收靈敏度-115 ~ -118dBm的無 線數(shù)據(jù)傳送單元，可以在800米內(nèi)(視環(huán)境情況)可靠傳輸/接收數(shù)據(jù)。 無線數(shù)據(jù)傳輸/接收部分安裝在上位機(jī)上，負(fù)責(zé)傳輸/接收數(shù)據(jù)并通過上位機(jī)監(jiān)控軟件實時監(jiān)控記錄系統(tǒng)的液位和密度情況?？梢愿鶕?jù)上位機(jī)的
情況選擇無線數(shù)據(jù)的接口形式，有兩種RS232接口和USB接口形式供選 擇。本實施例采用的調(diào)制方式GFSK/FSK;發(fā)射頻率420. 00 - 450. 30MHz; 發(fā)射功率lOdBm(lOmW);接收靈敏度-115 ~ -118dBm;接口類型US B/RS-232 訂貨時說明；工作溫度-25°C-80°C;工作濕度10°/。-90%相 對濕度，無冷凝；上位機(jī)可選用普通計算機(jī)/筆記本電腦/工控機(jī)/P C 1 0 4總線機(jī)均可。對系統(tǒng)配置沒有特殊要求，586以上，有一個USB接口 或RS232接口即可(無線傳輸/接收處理部分采用深圳市技卓科技有限公 司提供的JZ873小功率無線數(shù)傳模塊)。主要負(fù)責(zé)運(yùn)行數(shù)據(jù)管理軟件，實 現(xiàn)液位和密度數(shù)據(jù)的采集和存儲。數(shù)據(jù)管理軟件是無線液位/密度監(jiān)測系 統(tǒng)的核心部分，由數(shù)據(jù)管理軟件負(fù)責(zé)設(shè)定和監(jiān)測檢測儀表的工作狀態(tài)和 工作參數(shù)，并記錄由檢測儀表發(fā)送回的數(shù)據(jù)和報警信息。以圖形方式顯 示液位和密度值，有歷史曲線，可以參考?xì)v史曲線確定密度和液位的變 化趨勢。并以電子表格的格式進(jìn)行存儲，方便以后隨時查詢。有詳細(xì)的 報警記錄，記錄報警時間和報警原因以及報警時的液位和密度值。為以 后的事故分析提供了直接數(shù)據(jù)依據(jù)。 其中
密度傳感器采用型號為DPSZ，傳感器為電容式的投入式密度計，密度計是 為石油鉆井泥漿易沉淀掩埋特殊介質(zhì)設(shè)計制造的。主要是應(yīng)用差壓的原理對 介質(zhì)的密度進(jìn)行測量。應(yīng)用兩線制或HART協(xié)議智能式電子線路，使整機(jī)精度 高，便于計量校驗。采用不銹鋼整體焊接結(jié)構(gòu)，經(jīng)久耐用。具有安裝方便， 長期穩(wěn)定度好等優(yōu)點。
液位傳感器采用德國進(jìn)口陶瓷電容傳感器作為感測元件。陶瓷傳感器具有耐磨、防腐、抗震動、不易堵塞等許多優(yōu)良的性能，因此采用陶瓷傳感器作 為測量元件是最理想的選擇。
顯示報警終端具有8位LED顯示，其中4位(密度)+4位(液位)(參數(shù)采 集顯示儀和顯示報警終端采用沈陽西城精密電器儀表廠生產(chǎn)的智能雙輸入?yún)?數(shù)顯示控制儀，型號為XC-PTM1000或XC-PTM1100)。它可以;改在主操作室內(nèi) 或其它任何能接收到信號且需要監(jiān)控系統(tǒng)液位和密度的場合。能夠接收由測 試儀發(fā)送來的測量和凈艮警數(shù)據(jù)。能夠和測試儀同步顯示系統(tǒng)測量的當(dāng)前的液 位和密度值，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生超限報警時能夠同時發(fā)出聲音提示報警并顯示報警 的通道號。該終端可以支持最多255個檢測點的無線信號，并可以擴(kuò)展語音 報警功能，使其工作更加人性化。
通過釆用新的設(shè)計方案和理想的無線傳輸監(jiān)測，使泥漿密度及液位等參數(shù) 有了可靠的保證，提高了精度，減少了勞動強(qiáng)度，經(jīng)過一段時間的考驗，能 使整個泥漿監(jiān)測系統(tǒng)更加完善。
權(quán)利要求1、鉆井泥漿綜合參數(shù)測試儀，它主要包括電源、隔離濾波電路，其特征在于它還包括密度傳感器、液位傳感器、參數(shù)采集顯示儀、無線傳輸/接收處理部分及顯示報警終端；通過由密度傳感器和液位傳感器采集到的泥漿密度和液位信號，以電流的形式送到參數(shù)采集顯示儀中，再經(jīng)放大轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳送給cpu處理器，通過無線傳輸/接收處理部分將數(shù)字信號遠(yuǎn)程傳輸/接收并通過顯示報警終端實時顯示。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井泥漿綜合參數(shù)測試儀，其特征在于所述 密度傳感器為投入式密度儀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井泥漿綜合參數(shù)測試儀，其特征在于所述 參數(shù)采集顯示儀、無線傳輸/接收處理部分采用無線通訊的形式，并通過數(shù)據(jù) 接口直接進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸/接收。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的鉆井泥漿綜合參數(shù)測試儀，其特征在 于所述無線傳輸/接收部分通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾砑売嬎銠C(jī)上。
專利摘要本實用新型為克服記錄數(shù)據(jù)只能靠人工分析，參數(shù)儀從傳感器到計算機(jī)傳輸為有線傳輸，在現(xiàn)場使用中不能滿足鉆井現(xiàn)場使用環(huán)境和記錄要求等不足，而提供一種鉆井泥漿綜合參數(shù)測試儀，它主要包括密度傳感器、液位傳感器、參數(shù)采集顯示儀、無線傳輸/接收處理部分及顯示報警終端；通過密度、液位傳感器采集到的泥漿密度和液位信號，以電流的形式送到參數(shù)采集顯示儀中，經(jīng)放大轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳送給cpu處理器，通過無線傳輸/接收處理將數(shù)字信號遠(yuǎn)程傳輸/接收并通過顯示報警終端實時顯示。有益效果方便、快捷、準(zhǔn)確的在線實時測量出鉆井泥漿的液位和密度參數(shù)，自動實現(xiàn)對鉆井參數(shù)的收集、記錄和分析，降低生產(chǎn)成本，保障人身安全，為高效的完成鉆井工作提供了可靠的保證。
文檔編號E21B49/00GK201152171SQ20082001034
公開日2008年11月19日 申請日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者馮德軍, 宣 范, 野 鄒, 陳田余 申請人:鄒 野;陳田余;馮德軍;范 宣