基于多传感器钻井监测系统的现场调试

刘 佳，李乔乔

（1.广州南洋理工职业学院，广东广州 510900；2.新乡航空工业(集团)有限公司，河南新乡 453000）

0 引言

基于多传感器的钻井监测系统测量显示钻（修）井作业过程中的大钩悬重和钻压、转盘扭矩、转盘转速、立管压力、吊钳扭矩、泥浆回流、1#泵冲速、2#泵冲速、1#～8#泥浆罐体积、总罐体积、游车高度、井深、钻头位置、深度等多个参数的变化情况，对钻井过程实时监控，帮助司钻掌握钻井工况。实时预警工程参数的异常变化，为科学、安全钻井提供技术保障。钻井监测系统的现场调试在现场安装施工完成后进行，主要包括前台触显单元、后台监控单元、总线模块安装、传感器接线及校验、绝缘、接地、上电检验、参数调试等内容。现场调试采用目测、仪表测试、逐点模拟、实际关断校验等方法。

1 系统组成

基于多传感器的钻井监测系统主要由传感器单元、总线模块单元（包括模拟量模块、开关量模块、脉冲模块、报警模块）、前台触显单元、后台监控单元、报警单元、连接电缆等组成（图1）。

2 现场调试准备

数字万用表、500 V 兆欧表、手压泵、活塞式压力计、秒表、卷尺、0～10 VDC 电压源、4～20 mA 电流源、网络测试工具。

3 现场调试程序

3.1 安装检查

检查仪器现场布置是否合理，外表面无机械损伤，表面清洁、无油污、无锈蚀。检查仪器铭牌、标注内容是否齐全和清晰。检查各单元的固定连接是否可靠，开启空间是否足够，外观是否良好。检查钻台触显单元上的各开关和按钮操作自如、无卡滞。检查仪器内各电器件固定和连接是否可靠。

3.2 接线检查和校验

用数字万用表电阻挡测量通断，测量所有通信电缆连接是否良好、有无短路现象。逐点测量总线模块和传感器间的连接是否正确。检查前台触显单元和总线模块的接线是否正确。检查后台监控单元的接线是否正确，有无短路和错接现象。对发现问题的接线查明原因并整改后复测。

3.3 接地和绝缘检查

图1 钻井监测系统组成

断开前台触显单元的电源开关，用500 V 兆欧表测量端子L、N 间的绝缘电阻应不低于1 MΩ。检查所有电缆的屏蔽层是否与仪表接地可靠连接。检查总线模块、报警模块、前台触显单元、后台监控单元、传感器、安装支架接地是否良好。

3.4 通电及系统状态检查

接通主电源开关，依次测量直流电源输出是否为稳定的 直流24 V 电压，如有偏差，应进行调整。各模块电源指示灯亮，工作状态指示正常。确认前台触显单元供电正常，触摸屏显示正常。

3.5 钻井参数调试

3.5.1 大钩悬重、转盘扭矩、立管压力、吊钳扭矩

将手压泵分别与传感器、活塞压力计连接，用手压泵给传感器加载，调整压力指示2 个不同值，在触摸屏参数刻度界面输入实际值进行刻度。重新给传感器加载至一个定值并稳定，观察触摸屏显示值与实际值是否一致，否则重新标定。

3.5.2 转盘转速、泵冲速

设备运行时通过秒表计时数数的方法，计算出转盘转速每分钟转速，检查实际转速与触摸显示屏显示转速是否一致。否则调整转盘转速的刻度系数。

3.5.3 游车高度

输入滚筒直径、大绳直径、层数、单圈脉冲、起始钩位，将游车上提至最大游车高度的1/3 处，用卷尺测量游车实际高度，检查显示数值是否准确，如不准确，输入刻度系数后重新标定。

3.5.4 泥浆罐体积

检查所有泥浆罐体积变送器，确保其功能正常。用卷尺测量泥浆罐体积变送器换能器底部到泥浆罐底部及顶部的距离，并标定传感器的4 mA 及20 mA 的距离；用硬板采用遮挡法检查对应泥浆罐的0%，25%，50%，75%，100%时，传感器显示是否正确，如不正确，重新标定，最后在前台触显单元触摸屏设定泥浆罐体积的数值。

3.5.5 泥浆回流

检查泥浆回流流量传感器，确保其功能正常。用卷尺测量返流槽的高度，最低点和最高点到传感器换能器的实际距离，标定4 mA 及20 mA 的距离，用硬板检查传感器显示是否正确，如不正确，重新标定，最后在前台触显单元触摸屏设定泥浆回流的数值。

3.6 前台触显单元调试

检查前台触显单元触摸屏显示的大钩悬重、钻压、立管压力、吊钳扭矩、转盘转速、转盘扭矩、游车高度、钻头位置、井深、泥浆罐体积、泥浆增益、泥浆回流、泵冲、泥浆泵总泵冲数据显示是否正常，检查确保所有的报警值、指示灯、消音工作正常。

3.7 后台监控单元调试

检查所有参数数据显示、查询是否正常，能否选择时间或钻井深度调出数据记录并能报表显示和曲线显示打印。

4 结语

以基于多传感器钻井监测系统的现场调试为例，介绍钻井监测系统的组成原理、调试采用仪器及设备、钻井参数调试，希望对钻井仪表现场调试过程有一定的指导意义。