钻井参数监测仪使用说明书中

ZCJY-B2钻井参数监测仪使用阐明书中国石油集团川庆钻探工程有限公司测井公司重庆仪器厂地址：重庆市江北区南桥寺电话：(023)67310734邮编：400021

目录性能重要技术指标参数仪表部分安装、调试、使用及维护ZCDJ-6型电统计仪封存、装运、保管及注意事项工具、附件及备用件

ZCJY-B2型电子统计仪（下列简称仪表）是中国石油集团川庆钻探工程有限公司测井公司重庆仪器厂在引进、消化、吸引国外先进技术，结合顾客实际状况而设计、制造的钻井参数仪，用于监测钻井过程中多个钻井参数的变化状况。一、性能：仪表共有多个测量系统，能够监测大钩悬重、转盘扭矩、立管压力、吊钳扭矩、转盘转速、出口排量、泵冲次1、泵冲次2、泥浆池体积等钻井参数。该套统计仪涉及电统计仪、数据采集单元（DAQ）、各测量单元系统的一次仪表（即传感器）、压力变送器、UPS电源、液压管线、电缆线及有关安装附件。仪器系统构成图见附图。本套仪表的悬重、立管压力、转盘扭矩均采用压力变送器接DAQ。DAQ安装在司钻偏房内。数据采集单元（DAQ）集中解决各传感器的信号，解决后的信号通过多芯电缆将信号传送到远距离的钻井工程师室内的电统计仪，电统计仪可将各参数的变化同时统计在统计纸上，工程师还可根据需要在视窗上数显多个参数的变化状况。这样，司钻和钻井工程师能够在不同位置及时理解和掌握钻井工况及设备运行状况，避免盲目性。因此，该仪表是增进科学、安全钻井，提高钻井效率的重要装备。本仪表是根据《SY/T5097-：钻（修）井多参数仪技术条件》（中华人民共和国行业原则）设计和制造的，其重要技术指标和性能均符合该原则规定。二、重要技术指标(一)环境条件：温度：传感器：-20--+70℃；室内仪器：0--+30℃湿度：不大于90%RH(二)电源：交流220V±10%，50Hz±10%(三)测量范畴及精度1.参数仪测量范畴及误差采集参数测量范畴显示及统计精度大钩负荷0—4920KN±1.5%转盘扭矩0—500±1.5%泵冲1，20—200SPM±1.5%吊钳扭矩0—100kN.m±1.5%立管压力0—40Mpa±1.5%转盘转速0—300RPM±1.5%出口排量0—100%±1.5%井深0—9999M±1.5%泥浆池液位高度0-5m±1.5%2.3056统计仪测量范畴及误差测量参数测量范畴统计信号范畴测量精度1．大钩悬重0-kN0-kN±1.5%2．泵压0-40MPa0-40MPa±1.5%3.吊钳扭矩0-100kN0-100kN±1.5%4．转盘扭矩0-5000-500±1.5%5．泵冲次10-200SPM0-200SPM±1.5%6．泵冲次20-200SPM0-200SPM±1.5%7．转盘转速0-300RPM0-300RPM±1.5%8．出口排量0--1000--100±1.5%三、参数仪表部分的安装、调试、使用及维护(一)大钩悬重测量系统1．安装:大钩悬重传感器固定安装在死绳固定器上，如图1所示。将液压软管线的自封接头一头与传感器连接，另一头与显示表台上的导流板连接。注意管线走向应合理，不要弯得过急或绷得太紧，并应避免被其它物体挤压或切割，最后用尼龙扎带将液压软管固定在井架桁架上。楔形垫楔形垫图1死绳固定器的对的安装2．传感器充油:安装完毕后液压系统必须进行充油和排空气。观察传感器液压膜盒上下盒体边沿的间隙的变化。正常状况下的间隙应为9～16毫米，如图2。如不大于此间隔，此应向传感器充油。图2死绳拉力传感器及手压泵(二)立管压力测量系统1．传感器的安装:立管压力传感器的构造见图3。立管压力传感器应安装在立管上离钻台平面约2米高，并且安装、拆卸都较为方便的地方，其方向应竖直向上。在传感器与立管之间应安装一种高压角式截止阀。为方便现场安装，我厂成套仪表均配备有高压角式截止阀和焊接短节，安装示意见图4。 图3立管压力传感器图4立管压力传感器安装具体安装环节:放空立管内的钻井液，在确认无压力之后，在立管上选定安装传感器的地方用气割枪割一种直径50毫米的圆孔；正对圆孔水平地将焊接短节焊在立管上，必须确保焊缝的密封和牢固；在高压角式截止阀的两圆锥螺纹上缠绕上聚四氟乙烯薄膜，将高压角式截止阀水平地拧紧在焊接短节上，规定阀中部的圆锥螺纹垂直向上；卸下传感器上的螺套，用管钳将其牢固安装在角式截止阀中部的圆锥螺纹上；检查传感器内液压油与否适宜。当传感器与显示表台连通后，通过传感器缸体底部的孔洞观察胶杯。液压油适宜时，胶杯是瘪的，侧壁刚好互相接触。如果胶杯是圆的，则表达液压油局限性，应充油后再安装；传感器翼形螺母螺纹涂上铅油后，将缸体和翼形螺母安装在螺套上，用锤子敲紧翼形螺母，注意不要敲击缸体及其上的部件。传感器安装完毕后，按系统图连好液压软管线。注意软管线的走向，避免弯得过急或绷得太紧，也不要被其它物体挤压或切割。管线连好后，应用尼龙扎带在各处将其与井架或桁架固定。2.调试:(1)系统充油:当系统无油或缺油时，应对系统充油，具体操作环节以下:传感器移至显示表台附近，并将传感器的液压管线与显示表台连接。传感器缸体底部向上，将注油泵与充油阀连接(暂不拧紧联结螺母)，将液压油倒入注油泵油杯，缓慢地推动注油柱塞，直到注油泵与充油阀连接处无气泡冒出时，立刻将联结螺母拧紧。显示表油路排空气时，应先找到显示表台内导流板上与立管压力管线相对应的堵头，并将堵头松开，往复推动注油泵柱塞，直到堵头处无气泡冒出时拧紧堵头。注意：在充油的全过程中，注油泵油杯内的油平面高度应保持在二分之一以上，以免空气泵入系统中。d.继续往系统泵油，直到传感器胶杯压瘪，侧壁刚好互相接触立刻停止泵油。注意：绝对不要向系统过多充油．以免损坏胶杯。e.卸下注油泵，戴上充油阀护帽。f.将传感器缸体安装到螺套上，重新联接和固定液压软管。（三）转盘扭矩测量系统1．转盘扭矩传感器的安装:转盘驱动链条箱在设计时已预留了转盘扭矩传感器的安装位置和检修窗口。能够很方便地直接将传感器安装在其内。图5是转盘扭矩传感器在钻机转盘驱动链条箱内安装状况。图5转盘扭矩传感器安装示意图转盘驱动链条箱改造完毕后，就可进行传感器的安装。具体环节以下：螺栓把传感器前后焊接底板固定在传感器底座上；将传感器放在链条箱的底板上，使传感器侧面正对检查窗口，摇臂自由端朝向主动链轮；认真调节传感器的位置，使惰轮和主从动链轮三者的中心在同一平面内，这时链条的两排滚子应对称地骑在惰轮的两凸缘上(这点十分重要，如果链条与惰轮未对齐，链条侧板会切割惰轮凸缘，急剧缩短惰轮的使用寿命)。然后用电焊将前后焊接底板点焊在箱体底板上；卸下传感器上的四颗固定螺栓，将传感器移开，用电焊将前后焊接底板牢固地焊接在箱体底板上。如有必要，再次校正传感器与链条的相对位置，可用螺栓之间的间隙和传感器上的两颗主轴固定螺栓对惰轮的位置进行少量的调节；拧紧传感器底座上的四颗固定螺栓，将传感器牢固地固定在前后焊接底板上；将已安装好自封公接头的液压弯头安装在箱体M27×1.5的螺孔(或Φ28的圆孔上)，最后按系统图连接液压管线。2．转盘扭矩测量系统的调校:本测量系统的调校重要是传感器和批示仪的调校。传感器的调校按以下环节进行:将系统按系统图连接好；提起转盘驱动链条，使其不与传感器惰轮接触，此时批示仪上的读数应为“０”，然后放下链条使其与传感器惰轮接触。将注油泵接头与转盘扭矩油路充油阀联接，暂不要拧紧联接螺母。将液压油倒入注油泵油杯，缓慢地推动注油泵活塞，直到注油泵与充油阀联接处无气泡冒出时再将充油转换接头上的联接螺母拧紧。泵足够的油进入系统，直到批示仪读数为60～80。注意:在充油过程中，注油泵油杯内的油平面高度应保持在二分之一以上，以免空气泵入系统中。f.锁上转盘止动器，小心地合上转盘离合器，使链条产生拉力，在一种较大的拉力下，批示表读数应在350～400的范畴内。如果读数偏低，应再泵更多的油进入系统，然后再拉链条进行实验；如果读数偏高，可通过液压管线上的自封接头处放掉某些油，再拉链条进行实验，如此重复调试，直到批示仪读数达成以上规定为止。注意:如果重复调试均达不到以上规定，应重新检查传感器的安装定位尺寸和链条的松紧程度，普通能够用在传感器底座上加减垫片的方法来校正。调试完毕，从充油阀上卸下注油泵，戴上充油阀护帽。3．转盘扭矩系统的使用:在普通的钻井作业中，本测量系统的最大用处是监测钻头扭矩的变化，及时向司钻提示钻头的磨损和地层的变化等井下状况，从而避免事故发生。当下钻完毕，在不对钻头施加钻压的状况下，以正常钻井的转速转动钻杆，转盘扭矩批示仪指针会偏转到某一位置，司钻应记下刻度盘读数，然后施加钻压进行钻进，这时批示仪上的批示值与先前所记读数之差就是钻头上的扭矩，指针在这附近摆动就表明钻进扭矩正常。在此处必须特别阐明，本测量系统批示仪读数是转盘扭矩的当量值，其刻度值并不直接以N·m为单位。如要读出真实扭矩值的大小，必须借助其它测量仪器，如吊钳扭矩仪对本测量系统批示仪进行标定。但这种标定在普通的钻井工程中，特别是打生产井中意义不大。4．转盘扭矩系统易损件的更换及日常维护:（1）易损件的更换及传感器的日常维护:转盘扭矩传感器是安装在链条箱内的，因此能够从链条润滑系统中得到充足的润滑，但要经常检查传感器和链条与否对齐，特别是转盘因种种因素发生了位移后。如果惰轮轮缘磨损严重，凸缘表面剥落而失圆，就需要更换惰轮。更换环节以下：卸下转盘扭矩传感器摇臂上惰轮主轴端盖螺钉（每边各四颗）和主轴固定螺钉（每边各一颗）；从摇臂上卸下主轴端盖，使惰轮从摇臂上落下来；向传感器油缸内泵油，使摇臂抬高，惰轮便可从摇臂框架中取出来；在新惰轮上装上轴承、主轴和端盖，并在轴承室内注满钙基润滑脂；将新惰轮放到传感器摇臂之下，减少摇臂或抬高惰轮，重新装上惰轮主轴端盖，拧紧端盖螺钉；检查惰轮与链条与否对齐，必要时按传感器的安装环节b.～e.所述办法进行调节，最后拧紧主轴螺钉；按本节所述环节重新对传感器进行调校。（2）批示仪的日常维护:批示仪不需要特别的维护保养，仅需保持表面的清洁，以利观察。（3）液压管线的检查维护:用肉眼经常检查管线接头与否渗漏，对漏油的接头如果通过拧紧仍无效果，就应更换液压软管和接头。(四)泵冲次(泵速)测量系统:1．传感器的安装:泵冲次传感器安装示意见图6。8~128~12图6泵冲次传感器安装图泵冲传感器规定安装在泵的主动轴上，具体安装在主动轴的哪一边要视不同的泥浆泵而定。轴上焊接或固定的感应凸块长宽各为30毫米，高度为40毫米。传感器配有专用安装支架，能够很方便地固定在轴的护罩上。也可在泵体的适宜位置焊一块钢板，然后将传感器支架夹紧在所焊的钢板上即可。安装时应注意：传感器感应头与泵轴上所焊的凸块必须对正！安装好后，还应立刻调节传感器感应头与凸块的距离，应控制在8～12毫米以内。当传感器感应头与凸块对正时，传感器上的批示灯应发光，能够通过这一现象来判断传感器感应头与凸块的距离与否调节好。以同样的办法安装第二个泵冲速传感器。(2)泵区接线盒的安装:钻机泥浆泵为两台，泵区接线盒的作用是将各个泵冲传感器及泥浆液位传感器的信号就近合为一体，用一根电缆集中送到DAQ系统进行解决。泵区接线盒普通安装在1号泵处。安装时先将焊接底板用电焊焊接在泵的适宜位置，然后将泵区接线盒用螺栓固定在焊接底板上即可。各部件安装好后，按系统连接图进行电缆的敷设和连接，规定走线符合井场规范，并在多处用尼龙扎带固定，然后即可投入使用。2.常见故障的解决:如果泵冲传感器在正常状态下使用，无信号输出，首先检查电缆与否短路或断路。拟定电缆正常后，则测试传感器的工作电压。如工作电压正常，可用金属物体靠近传感器的端面，检查传感器有无输出信号，用以鉴别传感器与否损坏。如传感器无损坏，应调节传感器与被测物体之间距离在5～1２毫米内。(五)转盘转速测量系统:1.传感器的安装:8~12转盘转速传感器应安装在转盘驱动电机和变速箱之后的转盘输入轴上，其安装办法与泵冲次传感器的安装办法相似，参见图7。重要应考虑安装维修比较方便，具体位置要根据钻机状况在现场拟定。其安装办法与泵冲次传感器的安装办法相似。传感器安装好后，按系统连接图敷设和连接电缆，规定符合井场的规范，并在多处用尼龙扎带将电缆线固定，然后即可投入使用。8~12。图7转盘转速传感器的安装2．见故障的解决:与泵冲次系统常见故障的解决相似。(六）吊钳扭矩测量系统:1.传感器的安装:吊钳扭矩传感器安装在内钳尾绳上靠井架大腿(或固定椿)的一端。用钢丝绳绕成环状，将传感器缸体端拉环拴在井架大腿上。活塞杆端拉环拴在内钳尾绳上，钢丝绳绕结用绳卡卡牢，见图8。传感器安装完毕后，在传感器受拉时，尾绳中心线应尽量处在水平状态，并与内钳力臂成90度夹角。如果尾绳中心线与钳臂不垂直，用所读出的拉力求出的力矩将有比较大的的误差，参看图9。2.调试:(1)系统充油:将注油泵与显示表台上的吊钳扭矩油路充油阀相联，暂不要拧紧联接螺母，向注油泵油杯倒入液压油，缓慢地推动注油泵，直到联接螺母处无图8吊钳扭矩传感器安装图图9尾绳与吊钳力臂夹角对扭矩误差的影响气泡冒出时，立刻拧紧联接螺母。将传感器置于竖直状态，拧松传感器排气螺钉，来回推动注油泵柱塞，当排气螺钉处无气泡冒出时，立刻拧紧排气螺钉。继续向系统泵油，直到传感器活塞退终究，暂停泵油。再拧松批示表阻尼器顶部堵头，继续向系统泵油，直到堵头处元气泡冒出时，立刻拧紧堵头，取下注油泵，装上充油阀护帽。注意：在向系统充油的全过程中．注油泵油杯内油平面应保持在—半以上，以免空气泵入系统。（七）钻井液出口流量报警系统:1.钻井液出口流量传感器的安装：泥浆出口排量传感器是一种靶式流量传感器。重要由靶叶片、传动机构、旋转电位器、平衡锤、调零机构等构成。构成见图10。280280图10钻井液出口流量传感器钻井液出口流量传感器在各型钻机上的安装基本相似，安装位置均在泥浆出口回流管上，但必须距钻井液出口处2米以上且便于安装的地方，安装环节以下:(1)在选好的钻井液出口管的正上方用气割枪切割传感器底座安装孔，切割尺寸见图11；(2)将传感器底座放在切口处对齐，然后用电焊焊接平整，不得渗漏水；(3)根据钻井液出口管的大小调节叶片的适宜位置，使传感器装好后，叶片距管底的距离约为20～50毫米；240(4)根据管内泥浆回流量的大小，调节平衡锤在滑杆上的位置。流量较大时，平衡锤向外调节。流量较小时，平衡锤向内调节。总之，要使叶片在正常回流量时，有一种适宜的摆角，以确保流量变化时，叶片前后有一种适宜的摆动空间，方便及时反映回流量的变化。240图11钻井液出口回流管切割孔尺寸(5)转动靶叶片，检查传感器各传动部件与否灵活，如发现有卡阻现象，应及时排除；(6)在底座上垫上胶垫后，将传感器用螺栓固定在底座上，并按系统连接图将电缆与显示表台和DAQ上的与对应插座相连。电缆的敷设应符合井场规范，中间各处用尼龙扎带固定。2.常见故障及排除:．如果流量传感器在正常使用中，无信号输出，应检查电缆有无断线或短路。检查流量传感器的故障，可将传感器从泥浆槽中取出，用万用表的电阻档测量密封插头的１、２脚应有470Ω的阻值，1、2脚或２，３脚的阻值在０～470Ω随挡板角度的变化有对应的变化。如果不正常，可用相似规格的变阻器掉换原用的变阻器；如挡板有卡滞现象，不变化角度，应拆开上部不锈钢钢罩，检查内部机械部件，排除机械传动部分的故障后，在活动的机械部位加注润滑油。(八)泥浆体积测量系统泥浆池体积传感器是一种超声波传感器。选一种泥浆液面较平稳的位置，在泥浆罐顶面割一200mm的圆孔，再固定传感器安装架，安装法兰盘后，装上超声波传感器,见图12。1.护罩2.超声波传感器3.安装支架4.四周焊牢5.泥浆罐盖板6.泥浆图12泥浆罐体积传感器安装示意图（九）井深测量系统井深传感器安装在绞车轴导气龙头一端。多数钻机导起龙头处都有一种螺纹直径为G3/4＂接头，如图13所示。井深传感器两端的接头尺寸分别为G3/4＂外螺纹和G3/4＂内螺纹。安装时，只须将绞车轴上G3/4＂接头卸下，将传感器G3/4＂外螺纹拧入绞车轴上G3/4＂内螺纹，然后将G3/4＂接头拧入传感器上G3/4＂内螺纹上，传感器即告安装完毕。图14井深传感器的安装示意图图13井深传感器的安装(十)显示仪表台的安装显示仪表台集中安装了全套批示仪或显示表，以及仪表的控制旋钮和控制阀。为了使于司钻观察与控制，显示表台应安装在顾客预留位置。系统液压软管及连接电缆线连接参见附图，传感器电缆线与显示表台内的接线盒的连接，应严格按编号连接牢固，不得接错或松动。（十一）仪表软件的安装使用详见DPMS使用阐明书。四、ZCDJ-6型电统计仪(一)用途及特点ZCDJ-6型电统计仪用于测量统计钻井工程中的工程参数，与前面介绍的传感器相连后，可实时测量并统计大钩悬重，泵压，转盘扭矩，泵冲1，泵冲2，转盘转速，吊钳扭矩和泥浆回流等参数，对综合分析钻井工况，理解钻井工作状况含有重要的意义。(二)构造及原理本仪器由统计仪主解决箱、三台3056统计仪、UPS及直流开关电源、传感器、信号转接解决盒（DAQ）、信号接线盒等部分构成。其构造框图见附图。其中，DAQ的开关电源为DAQ提供2组±15V、2组±24V的直流电源。DAQ排量解决板将排量传感器来的0-10V信号经放大和比较解决，进行报警并送到DAQ解决板。DAQ解决板解决的信号分模拟和数字两类。模拟除排量信号外，还接受来自悬重、吊钳扭矩、泵压三个压力变送器的4-20mA原则电流信号及转盘扭矩、转盘转速、出口排量的电流变送器的0-2.9V电压信号。数字信号为测量泵冲次1、泵冲次2、转盘转速的靠近开关传感器来的信号，DAQ将该信号整形后，经锁相倍频，再经F/V变换解决成电压信号。DAQ将全部信号放大解决成原则的0-2V电压信号送六型电统计仪统计。六型电统计仪由UPS及开关电源、主解决箱、3056统计仪部分构成。主解决箱含有8道相似的放大解决通道，能够分别将以上参数信号解决成适宜信号，分别送3台对应的3056统计仪进行统计。(三)安装及使用1．安装：如系统构成图所示，将由3056统计仪、六型电统计仪主解决箱及UPS电源等构成的电统计仪柜安装在钻井技术员室内，将DAQ安装固定在钻台上的司钻偏房内。仪器各部分全部安装完毕后，按插头上编号对的连接，检查无误后，再打开UPS电源及开关电源。；2．调校仪器在出厂前已调校好，普通现场不需要再进行调校。如果出现不准，则按下列环节进行调校：(1)统计仪解决箱调校。对各通道调零。如果DAQ调零传来的信号在六型解决箱不为零，则需调零：对各参数通道，分别调节其对应通道的电位器分别将6路信号调零。具体位置为：1W4—悬重；3W4—立管压力；4W4—转盘扭矩；5W4—泵冲1；6W4—泵冲2；7W4—转盘转速。对各通道显示调行程。如果DAQ调节放大倍数后，统计仪显示值与各物理参数的真实不同，则对各参数通道，分别调节其对应通道对应的调节电位器，分别将6路信号显示调到与各自的真实值一致。显示满程的电位器位置以下：1W2—悬重；3W2—立管压力；4W2—转盘扭矩；5W2—泵冲1；6W2—泵冲2；7W2—转盘转速。对各通道统计调行程。如果DAQ调节放大倍数后，统计仪上统计值与各物理参数的真实不同，则对各参数通道，分别调节其对应通道对应的调节电位器，分别将8路信号统计值调到与各自的真实值一致。统计满程的电位器位置以下：1W3—悬重；3W3—立管压力；4W3—转盘扭矩；5W3—泵冲1；6W3—泵冲2；7W3—转盘转速；2W3—吊钳扭矩；8W3—出口排量。注意3056上的各量程旋扭都是固定在0.1V/cm档上，微调旋钮锁死；走纸按键固定在6cm/h不要乱动。3.使用：仪器安装及调试完毕后，即可使用。统计仪主解决系统显示的大钩悬重、泵压、转盘扭矩、泵冲1、泵冲2、转盘转速六个参数单位为其物理单位，钻井技术员能够观察它直接懂得这几个参数的状况。3056统计仪的走纸速度档定为6cm/小时，测量范畴档为0.1V/cm。统计时注意要