超聲波傳感器對(duì)鉆井液出口流量的檢測(cè)與安裝應(yīng)用

摘要：結(jié)合靶式流量傳感器在鉆井液出口流量檢測(cè)中的弊端，通過(guò)超聲波體積傳感器在鉆井液出口流量檢測(cè)中的實(shí)踐分析，安裝與應(yīng)用超聲波體積傳感器，提高出口流量檢測(cè)精度，降低流量傳感器成本，提高錄井資料的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)錄井設(shè)備；超聲波傳感器；技術(shù)改進(jìn)

一、靶式流量傳感器在鉆井液出口流量檢測(cè)中的弊端

現(xiàn)場(chǎng)流量傳感器均采用靶式流量傳感器，該傳感器測(cè)量原理是依據(jù)出口鉆井液流量大小的變化使得出口流量管內(nèi)鉆井液液面的高低起伏變化，從而帶動(dòng)靶式流量傳感器的擺動(dòng)把一起擺動(dòng)，擺把帶動(dòng)緊固在其根部的圓形滑動(dòng)變阻絲不斷滑動(dòng)，使滑動(dòng)變阻器的輸出電阻發(fā)生瞬時(shí)變化，傳感器將可變電阻的輸出電阻的變化轉(zhuǎn)化成輸出電流的變化，在儀器上通過(guò)標(biāo)定反映出所要測(cè)量出口流量的大小變化，從而實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)出口流量大小的目的。由于出口流量的變化加之架空槽坡度較大，使得出口流量液面起伏較大，所以靶式流量傳感器不停擺動(dòng)，這樣傳感器電阻滑動(dòng)圈由于頻繁不斷的來(lái)回滑動(dòng)很容易損壞， 再者就是由于把手不斷擺動(dòng)使得機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分容易磨損損壞，以及容易產(chǎn)生把手與滑動(dòng)軸承之間松動(dòng)而出現(xiàn)變阻絲不滑動(dòng)等情況，加之傳感器安裝在高空流量管線上，這會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、維修和更換流量傳感器帶來(lái)很大的麻煩。

二、超聲波體積傳感器在鉆井液出口流量檢測(cè)中的實(shí)踐分析

超聲波體積傳感器是利用傳感器發(fā)射和接受超聲波的時(shí)間差來(lái)計(jì)算鉆井液池液面高度的原理來(lái)設(shè)計(jì)的，使用超聲波體積傳感器來(lái)測(cè)量出口架空槽內(nèi)鉆井液液面的高度變化，能反應(yīng)出口流量的大小變化。超聲波傳感器測(cè)量反應(yīng)靈敏，精度高，不易損壞，加之安裝位置靈活，可以選擇在方便維護(hù)的位置安裝，極大地降低流量傳感器的維修次數(shù)和頻率，減小操作人員工作量，降低流量傳感器成本，提高錄井資料的質(zhì)量。

靶式流量傳感器測(cè)量原理就是依據(jù)出口流量的變化導(dǎo)致出口管內(nèi)鉆井液液面高低發(fā)生變化，從而帶動(dòng)流量傳感器靶手上下擺動(dòng)，形成傳感器輸出電阻變化，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成傳感器的輸出電路的變化，所以反映出了流量大小。通過(guò)分析不難看出，鉆井液流量大小變化實(shí)質(zhì)上是管內(nèi)液面高度的變化，而靶式流量傳感器問(wèn)題之多、壽命之短能不能找個(gè)替代傳感器來(lái)取代現(xiàn)用的傳感器，通過(guò)上面分析，出口流量的變化其實(shí)質(zhì)是出口流量管內(nèi)液面高度的變化，超聲波體積傳感器就是通過(guò)傳感器檢測(cè)池內(nèi)液面高度的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量池體積的變化。因此，可以使用超聲波體積傳感器來(lái)替代靶式流量傳感器來(lái)測(cè)量出口流量的變化。

超聲波體積傳感器其測(cè)量池體積原理是利用傳感器發(fā)射和接受超聲波的時(shí)間差來(lái)計(jì)算鉆井液池液面距離傳感器探頭之間的高度的原理來(lái)設(shè)計(jì)的，進(jìn)而根據(jù)液面高度與池體積的關(guān)系來(lái)反映出鉆井液池體積的變化來(lái)。依據(jù)這個(gè)原理，使用超聲波體積傳感器來(lái)測(cè)量出口架空槽內(nèi)鉆井液液面的高度變化，也就是反應(yīng)出口流量的大小變化。而且，超聲波傳感器反應(yīng)靈敏，測(cè)量精度高，不易損壞，加之安裝位置靈活，可以選擇在方便維護(hù)的位置安裝，這樣極大地降低流量傳感器的維修次數(shù)和頻率，大大減輕現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備操作人員的傳感器維護(hù)保養(yǎng)強(qiáng)度，降低流量傳感器成本，提高錄井資料的質(zhì)量。

三、超聲波體積傳感器安裝與應(yīng)用

超聲波體積傳感器主要是改造安裝傳感器的固定支架是能否用超聲波體積傳感器替代傳統(tǒng)靶式流量傳感器的關(guān)鍵所在。首先要做好安裝前的超聲波支架改造工作。支架焊接需要注意四面的加高鐵板一定要焊垂直，否則會(huì)影響使用后的測(cè)量效果，一旦焊接不正，很有可能造成傳感器信號(hào)不是和液面垂直，而是有一定的角度，這就會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)，甚至跳動(dòng)，從而出現(xiàn)假的“流量波動(dòng)信號(hào)”，給正確判斷出口流量變化造成不必要的麻煩。所以這一點(diǎn)一定要把握好，確保超聲波流量傳感器信號(hào)的質(zhì)量。再就是開(kāi)口不能太小，至少20cm*20cm，否則超聲波流量傳感器容易受到四壁的鐵板干擾而造成測(cè)量值跳動(dòng)，給超聲波流量傳感器正常使用帶來(lái)很大的麻煩。另外超聲波流量傳感器安裝要求垂直于液面，并與四壁平行，確保超聲波流量傳感器使用不受干擾，其信號(hào)只反映液面高度的變化。

為確保超聲波流量傳感器固定支架改造、安裝的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，要求錄井技術(shù)人員首先要準(zhǔn)備好圖紙，在圖上標(biāo)注好相關(guān)材料的大小尺寸和技術(shù)要求，最好采用標(biāo)準(zhǔn)的三維可視圖，把空間尺寸和關(guān)系交代清楚，并標(biāo)上尺寸大小，和技術(shù)要求。圖紙要求規(guī)范準(zhǔn)確，三視圖必須準(zhǔn)確。做好圖紙后，要求反復(fù)審核，確保無(wú)誤后交付井隊(duì)施工焊接技術(shù)人員準(zhǔn)備開(kāi)始施工。在整個(gè)施工過(guò)程中，要求錄井技術(shù)人員全程協(xié)助并監(jiān)督井隊(duì)焊接技術(shù)人員，從取材、四塊加高開(kāi)口的鐵板割取、焊接、以及加高后焊接傳感器固定支架的平面方板，均要為工程提供準(zhǔn)確的尺寸和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。并協(xié)助鉆井焊接技術(shù)人員完成相關(guān)工作。確保超聲波流量傳感器安裝支架焊割質(zhì)量、焊接質(zhì)量，通過(guò)控制安裝質(zhì)量來(lái)控制超聲波流量傳感器工作質(zhì)量，從而盡量避免超聲波流量傳感器信號(hào)干擾，提高超聲波流量傳感器的測(cè)量準(zhǔn)度。

在超聲波流量傳感器支架改造完成后，首先錄井技術(shù)人員進(jìn)行檢查審核支架焊接的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是否達(dá)到了錄井技術(shù)要求，如果發(fā)現(xiàn)焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到錄井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，立即請(qǐng)鉆井焊接技術(shù)人員重新整改，確保超聲波流量傳感器能夠正常的工作。安裝后，仔細(xì)觀察該傳感器工作是否正常，是否有干擾，以及可能存在的需要下次進(jìn)一步完善的缺陷，并做好相關(guān)記錄，詳細(xì)記錄各方面的實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)，為分析改進(jìn)超聲波傳感器在出口流量參數(shù)檢測(cè)中作用提供數(shù)據(jù)方面的詳實(shí)改進(jìn)依據(jù)。

實(shí)現(xiàn)使用超聲波傳感器來(lái)測(cè)量出口流量對(duì)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)說(shuō)是比較容易的事情，首先傳感器來(lái)源是現(xiàn)成的超聲波體積傳感器，主要是改造焊接安裝超聲波傳感器的固定支架相對(duì)麻煩，要總結(jié)分析使用超聲波流量傳感器之后給錄井帶來(lái)的好處和不足的地方，以利于改進(jìn)和推廣。

作者簡(jiǎn)介：孫軍（1974—），男，陜西省乾縣人，大學(xué)本科，工程師。