CN201152171Y - 钻井泥浆综合参数测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型为克服记录数据只能靠人工分析，参数仪从传感器到计算机传输为有线传输，在现场使用中不能满足钻井现场使用环境和记录要求等不足，而提供一种钻井泥浆综合参数测试仪，它主要包括密度传感器、液位传感器、参数采集显示仪、无线传输/接收处理部分及显示报警终端；通过密度、液位传感器采集到的泥浆密度和液位信号，以电流的形式送到参数采集显示仪中，经放大转换器和A/D转换器，将模拟信号转换成数字信号后传送给cpu处理器，通过无线传输/接收处理将数字信号远程传输/接收并通过显示报警终端实时显示。有益效果：方便、快捷、准确的在线实时测量出钻井泥浆的液位和密度参数，自动实现对钻井参数的收集、记录和分析，降低生产成本，保障人身安全，为高效的完成钻井工作提供了可靠的保证。

Description

钻井泥浆综合参数测试仪

技术领域：

本实用新型涉及一种测试仪，尤其涉及一种在线测定油田钻井液泥浆的密度/液位的综合参数测试仪。

背景技术：

石油开采的现代化管理和安全生产是石油行业举足轻重的大事。在安全方面，钻井工作是相对危险的工作，在油田钻井过程中事故的发生也屡见不鲜。在钻井的过程中对泥浆的参数要求精度很高，如果对钻井液的类型、性能及井身质量不能清楚掌握，在钻井过程中就会造成井下遇阻、遇卡、以及钻进时严重蹩跳、井漏、井喷等，导致不能维持正常钻井和其他作业。多年来，钻井工作者一直致力于钻井仪表研究、改善与提高，目的是提高钻井过程中各项参数的指示与记录的准确程度。随着钻井技术的不断发展，各种指示与记录仪表相继问世。但这些仪器仪表，有的因为防震、防水、防冻等耐用性能差，经常损坏，不能适应钻井队较恶劣的使用环境；记录仪表本身性能不能很好地反映钻井现场的需要，需人工观察，手工记录，有的只能报警，不能记录，并且记录的数据只能靠人工来分析，而过去和现在使用的参数仪从传感器到计算机的传输都是有线传输，在现场使用过程中，都不能很好地满足钻井现场使用环境和记录的要求。

发明内容：

本实用新型为了克服现有技术使用的记录数据只能靠人工来分析，参数仪从传感器到计算机的传输为有线传输，在现场使用过程中不能很好地满足钻井现场使用环境和记录的要求等不足，而提供一种在钻井现场环境十分恶劣的条件下，能够方便、快捷、准确的在线实时测量出钻井泥浆的液位和密度参数的钻井泥浆综合参数测试仪，它主要包括电源、隔离滤波电路、密度传感器、液位传感器、参数采集显示仪、无线传输/接收处理部分及显示报警终端；通过由密度传感器和液位传感器采集到的泥浆密度和液位信号，以电流的形式送到参数采集显示仪中，再经放大转换器和A/D转换器，将模拟信号转换成数字信号后传送给cpu处理器，通过无线传输/接收处理将数字信号远程传输/接收并通过显示报警终端实时显示。同时分别提供液位和密度的上下限报警点的系统报警功能，可对各个量的超限进行多种形式的报警，以便工作人员及时采取防范措施，防止井涌井漏等恶性事故的发生，为钻井工程必不可少的设备。

本实用新型的有益效果：在钻井现场，自动实现对钻井参数的收集、记录和分析，为科学指导生产和保存原始资料提供了大量的基础数据，为很好的掌握钻井的工作状态，降低生产成本，保障人身安全，高效的完成钻井工作，提供了可靠的保证，其经济效益十分明显。具体表现在：

-由原来的人工间断测量改为仪器的连续测量，既可以减少工人的劳动强度，又可以使测量的数据准确及时。

-准确记录并进行精确测量，指导生产过程和对复杂情况的处理；

-报警准确及时，并可以完成历史报警记录的查询；

-把显示报警终端安放在钻井平台的控制井房中，这样可以对泥浆池中泥浆参数实时反映到现场，方便应用；

-计算机监控部分安装在控制室中，可以根据现场情况的要求随时对泥浆参数的历史资料进行查询、分析和打印；

-采用无线方式对信号进行传输，既避免了长距离的信号传输线，又有利于井场的标准化建设；

-随着技术的发展，可以满足信息无线网上交流；

-信号处理的设计采用嵌入式技术，根据需要随时添加其它需要监测的参数，各参数之间互不影响。

附图说明：

图1本实用新型的结构示意图

图2是图1中参数采集显示仪的结构示意图

图3是图1的实施方式示意图

具体实施方式：

参看图1、图2、图3，钻井泥浆综合参数测试仪，它主要包括电源、隔离滤波电路、密度传感器、液位传感器、参数采集显示仪、无线传输/接收处理部分及显示报警终端；通过由密度传感器和液位传感器采集到的泥浆密度和液位信号，以电流的形式送到参数采集显示仪中，再经放大转换器和A/D转换器，将模拟信号转换成数字信号后传送给cpu处理器，通过无线传输/接收处理将数字信号远程传输、接收并通过显示报警终端实时显示。

所述密度传感器为投入式密度仪；所述参数采集显示仪、无线传输/接收处理部分采用无线通讯的形式，并通过数据接口直接进行远距离传输/接收；所述无线传输/接收部分通过GPRS模块将数据传输到管理级计算机上。

工作原理：

通过放到泥浆池中的密度传感器和液位传感器，采集到泥浆密度和液位信号，以电流的形式送到参数采集显示仪中，再通过放大转换器和A/D转换器，将采集到的模拟信号转换成数字信号后，经过cpu处理器处理，并通过无线传输/接收部分将数据传输到控制室的计算机中通过显示报警终端进行实时显示，也可通过GPRS模块将数据传输到管理级计算机上。同时当系统发生液位和密度的上下限超限时，分别提供报警点的系统报警功能，可对各个量的超限进行多种形式的报警，报警时能够同时发出声音提示报警并显示报警的通道号。

实施例：

本实用新型将传感器测量到的密度和液位的信号转换成数字信号，由参数采集显示仪上的8位LED分别显示现场的密度和液位值，参数采集显示仪带有3个独立的数字输出点(250V-2A)，可以自定义其输出功能，默认功能为1#、2#为系统全局报警输出，控制报警器在液位或密度超限时发出声光报警；3#为智能防堵输出，控制智能防堵机构实现系统防堵。两个独立的模拟信号输入端分别接液位变送器和密度变送器(液位变送器采用香港上润精密电器仪表厂制造的WIDEPLUS ALC缆式静压液位变送器型号为ALC-1YC2F2Y；密度变送器采用沈阳蓝光自控系统工程有限公司制造的泥浆密度变送器或TS4000密度变送器)，输入信号为4-20mA的模拟信号。CPU处理器采用美国CYGNAL的工业级芯片，具有高精度和高稳定性的A/D转换器。宽泛的工作温度(-40-80℃)通电时通过内部温度传感器的控制可以达到-55℃。能完全适应北方寒冷地区的野外工作环境。由无线传输/接收部分的发射装置以无线电信号的形式将信号发射出去。无线传输/接收部分采用调制方式为GFSK/FSK，发射频率在420.00～450.30MHz发射功率10dBm(10mW)，接收灵敏度-115～-118dBm的无线数据传送单元，可以在800米内(视环境情况)可靠传输/接收数据。无线数据传输/接收部分安装在上位机上，负责传输/接收数据并通过上位机监控软件实时监控记录系统的液位和密度情况。可以根据上位机的情况选择无线数据的接口形式，有两种RS232接口和USB接口形式供选择。本实施例采用的调制方式GFSK/FSK；发射频率420.00～450.30MHz；发射功率10dBm(10mW)；接收灵敏度-115～-118dBm；接口类型U SB/RS-232订货时说明；工作温度-25℃-80℃；工作湿度10％-90％相对湿度，无冷凝；上位机可选用普通计算机/笔记本电脑/工控机/PC104总线机均可。对系统配置没有特殊要求，586以上，有一个USB接口或RS232接口即可(无线传输/接收处理部分采用深圳市技卓科技有限公司提供的JZ873小功率无线数传模块)。主要负责运行数据管理软件，实现液位和密度数据的采集和存储。数据管理软件是无线液位/密度监测系统的核心部分，由数据管理软件负责设定和监测检测仪表的工作状态和工作参数，并记录由检测仪表发送回的数据和报警信息。以图形方式显示液位和密度值，有历史曲线，可以参考历史曲线确定密度和液位的变化趋势。并以电子表格的格式进行存储，方便以后随时查询。有详细的报警记录，记录报警时间和报警原因以及报警时的液位和密度值。为以后的事故分析提供了直接数据依据。

其中：

密度传感器采用型号为DPSZ，传感器为电容式的投入式密度计，密度计是为石油钻井泥浆易沉淀掩埋特殊介质设计制造的。主要是应用差压的原理对介质的密度进行测量。应用两线制或HART协议智能式电子线路，使整机精度高，便于计量校验。采用不锈钢整体焊接结构，经久耐用。具有安装方便，长期稳定度好等优点。

液位传感器采用德国进口陶瓷电容传感器作为感测元件。陶瓷传感器具有耐磨、防腐、抗震动、不易堵塞等许多优良的性能，因此采用陶瓷传感器作为测量元件是最理想的选择。

显示报警终端具有8位LED显示，其中4位(密度)+4位(液位)(参数采集显示仪和显示报警终端采用沈阳西城精密电器仪表厂生产的智能双输入参数显示控制仪，型号为XC-PTM1000或XC-PTM1100)。它可以放在主操作室内或其它任何能接收到信号且需要监控系统液位和密度的场合。能够接收由测试仪发送来的测量和报警数据。能够和测试仪同步显示系统测量的当前的液位和密度值，当系统发生超限报警时能够同时发出声音提示报警并显示报警的通道号。该终端可以支持最多255个检测点的无线信号，并可以扩展语音报警功能，使其工作更加人性化。

通过采用新的设计方案和理想的无线传输监测，使泥浆密度及液位等参数有了可靠的保证，提高了精度，减少了劳动强度，经过一段时间的考验，能使整个泥浆监测系统更加完善。

Claims (4)

1、钻井泥浆综合参数测试仪，它主要包括电源、隔离滤波电路，其特征在于：它还包括密度传感器、液位传感器、参数采集显示仪、无线传输/接收处理部分及显示报警终端；通过由密度传感器和液位传感器采集到的泥浆密度和液位信号，以电流的形式送到参数采集显示仪中，再经放大转换器和A/D转换器，将模拟信号转换成数字信号后传送给cpu处理器，通过无线传输/接收处理部分将数字信号远程传输/接收并通过显示报警终端实时显示。

2、根据权利要求1所述的钻井泥浆综合参数测试仪，其特征在于：所述密度传感器为投入式密度仪。

3、根据权利要求1所述的钻井泥浆综合参数测试仪，其特征在于：所述参数采集显示仪、无线传输/接收处理部分采用无线通讯的形式，并通过数据接口直接进行远距离传输/接收。

4、根据权利要求1或2或3所述的钻井泥浆综合参数测试仪，其特征在于：所述无线传输/接收部分通过GPRS模块将数据传输到管理级计算机上。

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