壓裂施工砂密度計的對比研究探討

趙振江

摘要：混砂車是壓裂施工中的核心設(shè)備，其中混砂車密度計隨車配備的類型皆不盡相同，可以分為三種類型：TN密度計、邁克II型密度計、國產(chǎn)SCMDQ618型密度計。本文將根據(jù)TN密度計、邁克II型密度計、國產(chǎn)SCMDQ618型密度計這三種類型密度計的使用情況進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：密度計;通訊端口;信號傳輸

1.密度計的功能原理及調(diào)試方法研究

1.1基本原理

密度計的工作原理基本相同，當(dāng)攜砂液經(jīng)過放射源釋放的γ射線時，射線的強(qiáng)度隨密度的變化而相應(yīng)變化，放射源探頭將這一變化轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的電壓值供密度計使用，密度計接收到變化的電壓后，通過單片機(jī)計算便會在其顯示屏上顯示出相應(yīng)的砂比密度值，并向儀表車輸出一個標(biāo)準(zhǔn)的電流信號，供施工數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)使用。

1.2性能參數(shù)

密度計通電運(yùn)行后，會實時顯示所監(jiān)測到砂比數(shù)據(jù)，操作人員可根據(jù)密度計顯示的數(shù)據(jù)增加或減少加砂量以滿足生產(chǎn)的需要。

1.3接線定義

這三種密度計的接線端均位于本機(jī)的底部，目前我們所使用的端口主要有三處，分別為電源接線端口，信號輸入端口和信號輸出端口。為方便日后密度計的統(tǒng)一使用，這三種密度計的接線端口定義基本相同。

2.調(diào)試方法的研究

2.1邁克II型密度計

首先將密度計通電，進(jìn)入工作界面后，在其數(shù)字鍵盤上輸入52回車2次（清除上一次的輸入）.等inproc閃爍出現(xiàn)ETT60一9，按下表步驟輸入數(shù)字。

輸完后按6回車2次（以保存程序）出現(xiàn)ETT60一10.繼續(xù)輸入79回車.這時要等2一3分鐘.等電子顯示器出現(xiàn)P1一1.00時，這說明輸入調(diào)整完了，已進(jìn)入監(jiān)測狀態(tài)。輸入“79回車”指令代表管線充滿水的狀態(tài)下調(diào)整密度計的0點(diǎn);輸入“5回車”輸出設(shè)定最大進(jìn)行測試;輸入“8回車”輸出設(shè)定為最小進(jìn)行測試;4.輸入“9回車”清除所有保存的數(shù)據(jù);輸入“39回車”顯示選擇性顯示;輸入“40回車”顯示原始的顯示。

2.2TN型密度計

首先打開TN密度表的電源，等待十分鐘時間預(yù)熱。載入油田數(shù)據(jù)。輸入代碼：1016（英制單位）1014（公制單位），輸入方法：按下Exit Setup 按鈕，輸入代碼，例如1016。按向下箭頭“↓”，然后按下向右箭頭“→”，執(zhí)行命令。此命令將使通道一顯示PSA，通道2顯示PPG，通道三顯示SGU;輸入代碼：048003。此命令要求輸入管匯的內(nèi)徑大小。輸入方法：按下Exit Setup 按鈕，輸入代碼，例如048003。按向下箭頭“↓”，然后輸入管匯內(nèi)徑大小，例如8.00 （英寸），按下Exit Setup 保存設(shè)置并退出;輸入代碼：154002。設(shè)置通道一為 Solids/Carrier。輸入方法：按下Exit Setup 按鈕，輸入代碼，例如154002。按向下箭頭“↓”，然后按下“→”，直到選則顯示為Solids/Carrier。按下Exit Setup 保存設(shè)置并退出;輸入代碼：114033。設(shè)置通道三最大值為 2.0 g/ml。輸入方法：按下Exit Setup 按鈕，輸入代碼，例如114033。按向下箭頭“↓”，然后輸入 2.000 。按下Exit Setup 保存設(shè)置并退出;

執(zhí)行完以上命令，將管匯中充滿水，確定管匯中沒有空氣及沉砂。輸入代碼：121。 此命令開始標(biāo)校密度計。輸入方法：按下Exit Setup 按鈕，輸入代碼，例如121。按向下箭頭“↓”，然后按下“→”，選擇執(zhí)行標(biāo)校命令。 標(biāo)校過程需要126 秒。標(biāo)校過程完成后，TN表會重啟，顯示標(biāo)校之后的示數(shù);

標(biāo)校過程完成后，如果有“Cal point pending”的消息出現(xiàn)。（如果沒有則跳過這一步。）輸入代碼：49。輸入方法，按下Exit Setup 按鈕，輸入代碼，49。按向下箭頭“↓”，然后按下“→”，選擇執(zhí)行命令。 然后輸入代碼：086003。按下Exit Setup 按鈕，輸入代碼，086003。按向下箭頭“↓”，然后輸入1.000。按下Exit Setup 保存設(shè)置并退出。輸入代碼：025012。模擬輸入一對應(yīng)SGU通道三的顯示。 輸入方法：按下“→”，進(jìn)入設(shè)置，按下“→”進(jìn)入“Other Functions” 直到出現(xiàn)“Modify or re-assign Current Outputs”。 然后按下“↓”進(jìn)入功能菜單，一直按直到出現(xiàn)“Mea 1： Lb/usg SolAdd”。 輸入3 ，之后按下Exit Setup 保存設(shè)置并退出。

此時測量輸出端“DF”的電流為6mA，為使輸出電流為4mA。需要按兩次“→”，直到出現(xiàn)“Set up additional measurement （readouts）”字樣，按“↓”直到出現(xiàn)， Modify Steup of measurement 2 g/L”字樣，按“→”進(jìn)入調(diào)整，然后按“↓”直到出現(xiàn)“Mea #2 reading for 20.00mA output”字樣，輸入2100g/L，再向下按直到出現(xiàn)“Mea #2 reading for 4mA output”字樣，輸入1000g/L，調(diào)整后按“Exit Setup”保存退出。同樣原理將通道3“Mea #3”的輸出電流4-20mA 對應(yīng)值改為1g/mL-2.1g/mL。到此，TN密度表設(shè)置完畢。

2.3國產(chǎn)SCMDQ618型密度計

開機(jī)后，在操作界面模式選項里選擇“電壓密度”，點(diǎn)擊“OK”后，屏幕回到主畫面，觸擊“密度”按鈕，進(jìn)入“電流密度參數(shù)”設(shè)定。輸入電流：4-20mA ，對應(yīng)密度量程：0-2400kg/m3。

輸入完畢后，點(diǎn)擊屏幕右側(cè)“電壓密度”按鈕， 密度計的“電壓密度”輸出端口的A角為+15V，B角為-15V，這兩個電壓進(jìn)入中子源探頭，中子源探頭的E角輸出一個變化的電壓值給密度計。經(jīng)過實際測量，管線充滿液時，中子源探頭E角輸出一個1.410V電壓，此時應(yīng)在密度計“電壓密度設(shè)置中將第7項的電壓值填入“1.410”，密度值中填入“0”。

在中子源插入一塊200的鐵板，此時“電壓密度設(shè)置”界面右下角“當(dāng)前電壓”值變?yōu)?.285左右（不穩(wěn)定）。這時在“電壓密度設(shè)置”界面的第6項輸入電壓值1.285，密度值輸入200。在中子源插入一塊1200的鉛板，此時“電壓密度設(shè)置”界面右下角“當(dāng)前電壓”值變?yōu)?.856左右（不穩(wěn)定），這時在“電壓密度設(shè)置”界面的第6項輸入電壓值0.856，密度值輸入1200。

同樣道理，插入多大的鉛板，其電壓值是多少，就相應(yīng)的在“電壓”，“密度值”上面填好即可。

3.現(xiàn)場應(yīng)用

以杏3-20-丙15壓裂施工井為例，加砂過程中，使用邁克II型密度計測量出的砂比線性較好，每次提高砂比的階段基本趨于平穩(wěn)，偶爾有砂比數(shù)值上的波動。以南1-40-P132井為例，加砂過程中，使用TN型密度計測量出的砂比曲線非常平滑，砂比在每一階段的波動都很小。以金88井為例，使用國產(chǎn)SCMDQ618型密度計測量出的砂比線性不是十分理想，砂比數(shù)值在每個階段的波動較大。

4.結(jié)論

通過現(xiàn)場施工的比對，TN密度計跟其它兩種密度計相比具有測量精度高，靈敏度高，性能穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，使用它測量出的砂比曲線較為工作人員的滿意和甲方的認(rèn)可。而國產(chǎn)SCMDQ618型密度計是國內(nèi)生產(chǎn)廠家根據(jù)密度計工作原理開發(fā)研制的，在價格上具有很大優(yōu)勢而且較其它兩種密度計相比，其具有通俗易懂菜單設(shè)置及標(biāo)定系統(tǒng)，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，國產(chǎn)SCMDQ618型密度計重新校正調(diào)試要比其他兩種密度計更為便捷。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧延華.《石油礦場機(jī)械》.石油礦場機(jī)械雜志編輯部，2003年第06期.

[2]蔣正.《鉆采工藝》.石油工業(yè)出版社，2003年第04期.