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1、美国马丁钻井仪表硬件原理、参数配置及软件应用-测井仪器厂测井仪器厂 陈晓东 边艳辉 李涛1.摘要:摘要:文章介绍了美国马丁仪表在钻井现场的实际应用,对硬件原理、参数配置及软件应用作了详尽论述,并对关键性的重点技术问题,作了针对性的介绍。关键词:关键词: 马丁钻井仪表 硬件原理 参数配置 软件应用1 引言引言钻井是勘探开发的手段,钻井仪器仪表是钻井工程的眼睛,其发展与钻井工艺相适应。钻井仪器仪表的正确使用,是保证安全、优质、快速、高效钻井的重要手段。国外有很多公司进行钻井仪表的研究和制造,如美国的 M/D Totco(马丁戴克)公司、Petron(派创)公司、AOI 公司;英国的 RIGSERV
2、E(瑞设)公司、EFI 公司;加拿大的 DATALOG 公司;意大利的 AGIP(阿吉普)公司。其中,马丁戴克钻井仪表代表了当前钻井仪表的先进程度,属世界第一品牌,广泛应用于钻井行业,系统主要由传感器、数据采集处理箱(DAQ) 、RIGSENSE 服务器、NTTRACER触摸式计算机组成。系统图如下:2传感器:采用全球知名品牌工业传感器,保证采集参数准确可靠。2.1 液压参数:(包括大钩悬重、立管压力、转盘扭矩、吊钳扭矩、套管压力)采用英国 DURCK 高精度本安型 PTX600 系列压力变送器。2.2 泵冲参数:(包括泵冲速、转盘转速)采用德国 P+F 本安故障安全型电磁感应传感器。2.3
3、井深参数:井深传感器采用美国 BEI 本安防爆增量型光电编码器,500 脉冲/圈。2.4 泥浆参数:采用德国 SEIMENS 本安型超声波液位计。3数据采集处理箱(DAQ)数据采集处理箱(DAQ)是马丁钻井仪表的核心部件,由以下几部分组成:3.1 模拟板:将模拟通道,数字通道和井深通道分开布局具有完善的短路、过流、过压保护措施。模拟通道:共有 23 路,可处理电压信号及电流信号,其流程如下:电流信号单刀双掷开关八选一模拟开关数字板 A/D 转换数字通道:共有通道 14 路,每一通道即可作为输入又可作为输出。作为输入处理泵冲速和转盘转速信号,作为输出可驱动电表、报警器、电气转换器(机械记录仪)
4、,其流程如下:采用滞回比较器,加快了比较器的响应速度,克服了输入信号在基准电压附近有微小的干扰时,输出电压产生抖动的现象,保证了采集参数的精度。井深通道:采用高压光电隔离器 OPI120 实现输入输出的电器隔离,满足现场防雷的需要。3.2 井深板:采用 MC33064D-5 组成的欠电压检测电路,保证系统电路稳定工作。MC14490 组成的防抖电路,解决了使用调校井深盒时的误动作。采用集数字滤波、正交解码、可逆计数、总线接口为一脉冲信号基准电压同相滞回较器 LM339电压信号数字板体的 HCTL-2000,完全实现光电编码器信号消除干扰、信号鉴相、信号 4 倍频、加减计数的功能。由于光电编码器
5、脉冲信号的 4 倍频,提高了其的分辨率(由 0.72到 0.18) ,从而提高了大钩高度及井深的测量精度。3.SIF 通讯板:用同一块硬件电路板,应用不同的程序芯片达到两种通讯方式:美国马丁仪表特制的 TPOT 网络,把 RS232TTL 电平转换为FSK(频移键控),通过同轴电缆传到 RIGSENSE 服务器。把 RS232TTL电平转RS232C,再转换为RS485,通过有线(双绞线)及无线(2.4 GHz RF无线收发,ISM频段,跳频串口电台),传输到RIGSENSE服务器。3.4 数字板:双 CPU 处理系统,采集处理传感器信号,实现与 SIF 通讯板、井深板的接口功能。4.参数调校
6、配置4.1 参数校准:通过直线法,两点刻度校准模拟参数;设定比例系数,校准泵速及转盘转速;通过十点折线法校准大钩高度及井深。4.2 参数配置:可设置参数的精度、数字滤波值、采样率、传感器类型及传感器通道。5.RIGSENSE 服务器RIGSENSE 软件,采用人性化设计,界面美观清晰,功能强大,具有如下特点:自动生成 IADC(国际钻井承包商协会)规定的报表报告。自动或手动方式,实现钻具组合功能。能存储和解压缩需要的专用数据通道。利用计算机网络技术和卫星通信技术建立钻井数据中心,通过数据远程传输,把井场的工程、钻井液等动态数据实时传送回基地,实现了钻井现场与基地之间的双向联络和数据共享。WITS(井场信息传输标准)数据输出软件界面:充分利用现场的实时数据资源,以保证边远、海上和环境恶劣地区钻井作业的顺利进行,同时也建设了自动的大型数据库,数据库系统开发与应用成熟。6 结束语结束语 美国马丁钻井仪表在现场的实际应用中,因其性能稳定,功能完备,深受用户好评,是国际钻井行业钻机配套的首选钻井仪表。