DML钻井参数仪.pdf

q | | 翳 i 冁 强 曩 ％ ≯ 一 DML钻井参数仪术 I 陶青龙 甄 建 李 特 王丽娟 I中国 石油渤海钻探工 程有限公司第一录井公司 德玛仪器制造中心 摘要为满足 当前油气钻探作业对钻井数据进行实时监控，实现安全优质钻井，渤海钻探第一录井公司自主研发了 具有独立 自 主知识产权的高端钻井参数监控仪表D ML 钻井参数仪。 它采用了独立系 统服务器， 分别采集传感器模拟信 号和脉冲传感器信号，并与触摸屏配合使用， 形成一套完整的钻井参数监控系统，可实现现场数据实时监测、声光两级报 警、网络远程传输共享等功能。该参数仪的研制打破 了“-3前国内钻井仪表技术落后，国外先进技术封锁、造价居高不下的 局面，提高了国内钻井装备的综合水平。 关键词 钻井数据监测声光两级报警实时监控传输共享 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 2 3 0 2 x ． 2 0 1 1 ． 0 3 ． 0 1 7 目前 ，国外应用钻井参数仪较为普遍 ，技术成熟， 较为先进的有 以D A T A L O G钻井仪表为代表的、采 用独立 U NI X系统服务器的钻井参数仪 。该仪器具有 稳定性好 、自动化程度高 、图形多选等特点。当前国 内钻井仪表 的生产主要 以单板机为核心 ，以 C AN总线 为主干，通过各采集测量节点连接各参数传感器 ，将 传感器信号转换为 4 8 5 信号，提供给单板机实现数据 采集。这种方式存在连接节点环节多 、重复拆装易短 路 、断路 、维护繁琐 、测量节点易损等问题。D ML 钻 井参数仪采用了独立的WI N D O WS 系统服务器的设计 ， 分别采集 4～2 0 In A传感器模拟信号和脉冲传感器信 号 ，并与独立系统触摸屏组合形成参数仪监控系统。 其最大的优点是采用独立 的服务器运行模式 ，系统 可无人值守 ；应用先进的网络及远程无线传输技术 ， 可实现资源信息共享 ；应用隔离栅技术 ，抗干扰能力 强 ；采用多组信号通道独立连接小区域传感器的连接 方式，信号采集更为稳定 ；深度系统采用模拟信号刻 度标定法 ，深度 自动校正。 经中国石油天然气集团公司专家鉴定 ，D MI 钻外 参数仪软硬件系统功能齐全，检测精度和 自动化程度 高 、稳定性好 、叮靠性高 、特色技术鲜明，能够适应 陆上 、海 上钻 井现 场工 作条件 ，达到 国际先 进水 半 1 D ML 钻 井参数仪的研制概况 随着 油 田勘探 开发 的逐步 深入 ， 油勘探 难度逐 渐加大 ，对石油钻井的安令性和科学性的要求 也越米 越高，当前国内石油行业都在尽力提高钻 { 施上队恤 的整体装备能力，进行设备更新 、替换 、扩容，钻井 仪表设备需求 日趋紧张。目前 ，国内虽有钻井仪表的 生产，但整体存在性能不完备 、质 鞋不高的问题 ， 国外先进钻井仪表设备却存在进价高 、技术封锁 、使 用维护成本高等一系列弊端 ，迫切需要研制具有 自t 知识产权的高端钻井参数仪来提 高钻井装 备综合能 力 ，实现安全施工 、保护环境，创造更人的整体效益 D MI 钻井参数仪是钻井施工中的 “ 眼睛” ，它_【 I f 以现场连续随钻监测大钩高度 、大钩悬重 、 管J玉力 、 中国石油天然气集 团公 司2 0 1 0 年 度 自主创 新重要产 品。 基金项 目“ DML录井系列产品研制” 证书编号 J B 2 0 0 8 0 2 3 4 2 0 0 8 年获中国石油天然气集团公司科技进步二等奖． 获专利情况“ 井口连续定量脱气器” 专利号Z L 2 0 0 6 2 0 0 0 1 4 9 8 ． 4 、“ 传感器连接装置” 专利号Z L 2 0 7 2 0 1 7 3 6 5 3 ． 5获国 家实用新 型专利。 第一作者简介陶青龙， 1 9 6 9 年生， 硕士学位，高级工程师， 现任中国石油渤海钻探工程有限公司第一录井公司副总X - 程师、 德 玛仪 器制造 中心主任 、伊 朗项 目部 经理 。 5 艿 石功 撇 坛 2 0 1 ， 车 芳 3 期| ． 。 l 。 I| 一 ． 一 。 。 j “ 陶青龙 等 DML钻井参数仪 转盘转速、转盘扭矩 、钻台区硫化氢、可燃气浓度、钻 井液出 口流量、钻井液 出口区硫化氢和可燃气浓度 、 钻井液罐液量 、钻井液泵冲速等参数 ，并通过计算机 处理输出钻时、钻压、大钩移动速度、泵人流量 、钻 井液增减量、地层压力指数等参数 ，可以直观地显示 、 发现钻井作业 中异常情况，通过 自动化参数报警提醒 现场操作者和技术人员 ，及时采取有效措施 ，从而避 免事故的发生 ，最大限度地减少勘探开发成本投入 ， 起到快速、优质 、安全钻井的目的。同时还可将处理 结果通过网络远程传输实现资料的共享 ，实现管理层 对施工作业 的实时管理 。 2 仪器组成及工作原理 D ML钻井参数仪由硬件和软件两大系统组成。硬 件系统分为服务器 、触摸屏终端 、传感器、报警器等 4 个部分；软件系统包括采集软件、后台监控软件、信 息服务器软件 、历史数据曲线 回放软件 、实时曲线打 印软件 、地层压力解释软件 、数据导出软件及后 台总 控制软件等 8个部分 。 2 _ 1 硬件 系统 1 服务器。它由不锈钢箱体、P C 1 0 4 计算机、采 集卡 、采集信号接口、隔离栅处理模块 、网络交换机 、 电源 、微型 U P S等组成。整体具有隔离防爆 、断电延 时工作 、抗雷击的功能 ，同时应用了本安隔离栅处理 模块技术 ，使得信号 回路电流小于 2 5 m A，避免在现场 使用 中信号短路产生电火花 ，适合在 I 类易燃 、易爆 危险场所使用 。 2触摸屏终端。采用 1 7寸防爆触摸式计算机 ， 方便现场人工操作 。 3传感器。D ML钻井参数仪配有绞车、大钩悬 重 、立管压力 、霍尔扭矩、出口流量、硫化氢 、可燃 气 、钻井液池体积、转盘转速、钻井液泵冲速等 2 0个 传感器 ，均为两线制本安型 ，抗干扰能力强 ，接线简 单 ，便于维护和检修。 4报警器。为本安型外部声光两级报警器 ，可 方便安装于各类不 同型号钻机 。 2 ．2 软件 系统 软 件 系统采 用 当前流 行 的面 向对 象开 发工具 Mi c o r o s o fl V i s u a l c 6 ． 0 ，机器代码采用标准 3 2 位 ，使 应用软件的性 能得到最大限度的发挥 。软件系统在 w i n 2 0 0 0 s e r v e r 操作平台运行，系统运行稳定，具有多 用户 、实时、高性能等特点，兼容性强且功能更强大。 用户通过远程客户机 C l i e n t 可以实现实时数据、图 形 的远程 传输 ，便 于现场 管理 、决策 。系统 采用 Mi c o r o s o f t S Q L S E R V E R 2 0 0 0 数据库， 全面的数据完整性 保护 ，安全性更高，尤其作为一个网络数据库管理系 统提供了功能强大的客户 、服务器平台。 3 仪器技术指标测试情况 2 0 0 8 年 6 月 2 8日，渤海钻探第一录井公司计量检 测中心根据德玛系统产品测试要求 ，对系统进行了指 标测试和功能检测等 ，检验结果如下。 3 ． 1 功 能检验 按照中国石油天然气集 团公司标准 钻井技术规 范的要求和Q ／ S Y B H Z B Z D ML钻井参数仪进行检 测 ，其功能齐全 ，检验结果均符合要求 。 3 _ 2 技术指 标测试 对大钩负荷 、立管压力、套管压力、液压扭矩 、 钻 井液体积 、转速 、泵冲、电扭矩和出口流量等参数按 标准进行 了检验 ，测试结果均达到技术指标要求 。 3 ． 3 安 全 性 测 试 仪器采集箱、触屏计算机取得防爆证书，系统具有 交直流电控制开关 、机箱 内过载保护装置经检验合格。 电气强度 1 5 0 0 V，5 0 H z ，1 ra i n 应无击穿和飞弧现 象。试验结果符合要求。 安全接地 设备外壳与接地装置之间的电阻应小 于 4 Q。测试结果 为 0 ． 8 7 Q。 2 0 1 1 年第 3期 石油科技论坛5 7 经天津市电子仪表所和天津市防爆所对 D ML钻井 参数仪进行性能测试认为产品的各项技术指标和功 能及外观质量等均符合产品标准的要求 ，产品合格。 4现场试验及使用情况 2 0 0 8 年 6月完成了 D ML钻井参数仪样机的研制， 并进行了现场总调及系统总联 、重复性试验 、考机试 验 ，完成了系统连接的可靠性 、仪器的性能及应用情 况整体评价。并在 G 3 5 4 5 井 、2 0 x l 井、8 8 5 4 井等进 行了为期三个多月的试验。 到目前为止，D ML钻井参数仪已累计生产销售4 5 台，销售额达 2 7 0 0万元 ，广泛应用于大港、华北 、新 疆 、冀东 、汶川 I、海南 、印度尼西亚 、突尼斯等国内 外油区市场 ，为数 口井提供 了现场技术服务 ，应用 效 果 良好 。 5 总体评价 1 D ML钻井参数仪能够在现场自动实时采集钻 井过程 中各种T程参数 、钻井液池体积 、有毒有害气 体参数等 ，数据记录准确。 2 该仪器整体运行稳定 ，抗干扰性强 ，故障率 低 ，易维 护 。 3仪器在钻井施工过程 中起到了重要 的作用 ， 在勘探 开发 领域推广 配套使 用 ，可进一 步提高 钻井施 工 的科学 性 和安全 性 。 4 具有完善的数据远程传输功能 ，n 实现信息 资源共享 。 5软件系统需要在现有基础 』 二 进 一步优化究 善 ，简化操作 。 【 参考文献 】 [ 1 J 谢志萍． 传感器与k ff； ,l 技术 第 2 版 【 M J ． 北京 电子X - 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