基于多傳感器鉆井監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場調(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)測系統(tǒng)測量顯示鉆（修）井作業(yè)過程中的大鉤懸重和鉆壓、轉(zhuǎn)盤扭矩、轉(zhuǎn)盤轉(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、深度等多個參數(shù)的變化情況，對鉆井過程實時監(jiān)控，幫助司鉆掌握鉆井工況。實時預(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)測系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試在現(xiàn)場安裝施工完成后進(jìn)行，主要包括前臺觸顯單元、后臺監(jiān)控單元、總線模塊安裝、傳感器接線及校驗、絕緣、接地、上電檢驗、參數(shù)調(diào)試等內(nèi)容?，F(xiàn)場調(diào)試采用目測、儀表測試、逐點模擬、實際關(guān)斷校驗等方法。

1 系統(tǒng)組成

基于多傳感器的鉆井監(jiān)測系統(tǒng)主要由傳感器單元、總線模塊單元（包括模擬量模塊、開關(guān)量模塊、脈沖模塊、報警模塊）、前臺觸顯單元、后臺監(jiān)控單元、報警單元、連接電纜等組成（圖1）。

2 現(xiàn)場調(diào)試準(zhǔn)備

數(shù)字萬用表、500 V 兆歐表、手壓泵、活塞式壓力計、秒表、卷尺、0～10 VDC 電壓源、4～20 mA 電流源、網(wǎng)絡(luò)測試工具。

3 現(xiàn)場調(diào)試程序

3.1 安裝檢查

檢查儀器現(xiàn)場布置是否合理，外表面無機(jī)械損傷，表面清潔、無油污、無銹蝕。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，開啟空間是否足夠，外觀是否良好。檢查鉆臺觸顯單元上的各開關(guān)和按鈕操作自如、無卡滯。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

用數(shù)字萬用表電阻擋測量通斷，測量所有通信電纜連接是否良好、有無短路現(xiàn)象。逐點測量總線模塊和傳感器間的連接是否正確。檢查前臺觸顯單元和總線模塊的接線是否正確。檢查后臺監(jiān)控單元的接線是否正確，有無短路和錯接現(xiàn)象。對發(fā)現(xiàn)問題的接線查明原因并整改后復(fù)測。

3.3 接地和絕緣檢查

圖1 鉆井監(jiān)測系統(tǒng)組成

斷開前臺觸顯單元的電源開關(guān)，用500 V 兆歐表測量端子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、報警模塊、前臺觸顯單元、后臺監(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

接通主電源開關(guān)，依次測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、活塞壓力計連接，用手壓泵給傳感器加載，調(diào)整壓力指示2 個不同值，在觸摸屏參數(shù)刻度界面輸入實際值進(jìn)行刻度。重新給傳感器加載至一個定值并穩(wěn)定，觀察觸摸屏顯示值與實際值是否一致，否則重新標(biāo)定。

3.5.2 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、泵沖速

設(shè)備運行時通過秒表計時數(shù)數(shù)的方法，計算出轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速每分鐘轉(zhuǎn)速，檢查實際轉(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，用卷尺測量游車實際高度，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應(yīng)泥漿罐的0%，25%，50%，75%，100%時，傳感器顯示是否正確，如不正確，重新標(biāo)定，最后在前臺觸顯單元觸摸屏設(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。用卷尺測量返流槽的高度，最低點和最高點到傳感器換能器的實際距離，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，最后在前臺觸顯單元觸摸屏設(shè)定泥漿回流的數(shù)值。

3.6 前臺觸顯單元調(diào)試

檢查前臺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)盤轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)盤扭矩、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，檢查確保所有的報警值、指示燈、消音工作正常。

3.7 后臺監(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，能否選擇時間或鉆井深度調(diào)出數(shù)據(jù)記錄并能報表顯示和曲線顯示打印。

4 結(jié)語

以基于多傳感器鉆井監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試為例，介紹鉆井監(jiān)測系統(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，希望對鉆井儀表現(xiàn)場調(diào)試過程有一定的指導(dǎo)意義。