鉆井多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1、-. z1 緒論1.1 本課題的研究意義鉆井工程儀表的重要意義在復(fù)雜層段和新探區(qū)，憑經(jīng)歷打井往往事故不斷，造成資金和時(shí)間的巨大浪費(fèi)。而鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)儀提供了豐富的鉆井工程信息，不僅可對(duì)鉆井工況及有關(guān)參數(shù)進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而且可及時(shí)預(yù)報(bào)可能出現(xiàn)的復(fù)雜情況和鉆井事故，從而為鉆井工程技術(shù)人員的現(xiàn)場(chǎng)決策提供了可靠的實(shí)時(shí)資料。提高了鉆井平安性。鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)異常地層壓力，掌握了比擬準(zhǔn)確的地層壓力資料，就可以正確地選用鉆井液密度和適當(dāng)?shù)奶坠艹绦?，?shí)現(xiàn)平衡鉆井，防止油層污染，保護(hù)產(chǎn)層。在鉆井過程中，監(jiān)視鉆井液總體積、立管壓力、轉(zhuǎn)盤扭矩等參數(shù)及其異常各類工程事故，實(shí)現(xiàn)平安作業(yè)。提高鉆井效率，降低鉆井本錢。應(yīng)用鉆

2、井參數(shù)監(jiān)測(cè)儀資料，可以選擇合理的鉆井液密度、套管下入深度、鉆頭類型、確定最優(yōu)化鉆井技術(shù)措施，提高鉆壓傳遞效率，選擇最正確起鉆時(shí)間，以及日常工程事故預(yù)報(bào)，從可以縮短建井周期、降低鉆井本錢，提高了鉆井效率。提高了鉆井作業(yè)的自動(dòng)化程度和數(shù)據(jù)可信度。鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)儀配置有各種精度高、可靠性好的傳感器，大大豐富了它的功能?？梢栽诰€連續(xù)測(cè)量的參數(shù)很多，又采取集中監(jiān)測(cè)、顯示和記錄，從而大大方便了鉆井作業(yè)中各種參數(shù)的綜合評(píng)價(jià)和應(yīng)用。隨著電子根底產(chǎn)品的性能不斷提高，儀器得到足夠的硬件、軟件支持，有效利用率可達(dá)90%。獲取的鉆井信息量大，提高了鉆探井的可觀測(cè)性和可控制性。傳統(tǒng)的鉆井作業(yè)，各工種分工很細(xì)，各類參數(shù)(鉆

3、井參數(shù)、鉆井液參數(shù)、氣體參數(shù)、地質(zhì)參數(shù)、井身參數(shù)等)通常由幾個(gè)作業(yè)面分別測(cè)量和記錄，因此，鉆井新技術(shù)需要對(duì)它們進(jìn)展相關(guān)分析和綜合評(píng)價(jià)十分不便，尤其是許多參數(shù)采用人工離線測(cè)量讀數(shù)，準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性差，數(shù)據(jù)處理能力弱，致使鉆井軟科學(xué)和地質(zhì)評(píng)價(jià)的先進(jìn)成果難以應(yīng)用。鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)儀的各種配備了微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集的功能很強(qiáng)，又可以通過系統(tǒng)配置的各種應(yīng)用軟件完成鉆井工程CAD和成果解釋，可以實(shí)時(shí)打印、屏幕顯示、記錄和回放各種數(shù)據(jù)和資料，直接指導(dǎo)鉆井施工作業(yè)。便于實(shí)現(xiàn)井場(chǎng)信息的網(wǎng)絡(luò)通訊，推廣應(yīng)用各種專家系統(tǒng)，提高油氣藏早期評(píng)價(jià)能力。鉆井信息的獲取、處理和共享，是當(dāng)前進(jìn)一步提高鉆井效率，降低鉆井

4、本錢的關(guān)鍵。建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字通訊，是我國(guó)石油勘探開發(fā)中推廣應(yīng)用計(jì)算技術(shù)的容。鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)儀作為井場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)作業(yè)點(diǎn)與油田中心站有效的通訊聯(lián)系，共享油田中心站擁有的軟件資源，對(duì)地層特性和油氣構(gòu)造進(jìn)展早期預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，指導(dǎo)鉆井施工，及時(shí)預(yù)報(bào)和發(fā)現(xiàn)異常情況，保證鉆井作業(yè)順利進(jìn)展。 = 6 * GB3 有利于整個(gè)鉆井過程的科學(xué)化、實(shí)時(shí)化和網(wǎng)絡(luò)化。油氣井大多在交通不方便的野外，井隊(duì)主管部門和有關(guān)上級(jí)部門的領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員要了解鉆井進(jìn)度和工況很不方便。本系統(tǒng)提供了Modem對(duì)連方式，通過部線撥號(hào)上網(wǎng)，處于不同地理位置的井隊(duì)主管部門和有關(guān)上級(jí)部門可及時(shí)掌握鉆井現(xiàn)場(chǎng)的情況，從而及時(shí)進(jìn)展科學(xué)指導(dǎo)。 =

5、 7 * GB3 為國(guó)家節(jié)約大量外匯目前我國(guó)不少井隊(duì)使用的鉆井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是從美國(guó)馬丁和加拿大的DATALOG等公司引進(jìn)的，價(jià)格昂貴，每套約130萬元，比我們自行開發(fā)的這套系統(tǒng)貴60萬元(近1倍)。顯然，假設(shè)系統(tǒng)得到成功的推廣應(yīng)用，可大大減少引進(jìn)，為我國(guó)節(jié)約大量外匯。 = 8 * GB3 可提高我國(guó)鉆井參數(shù)儀表的技術(shù)水平，占領(lǐng)國(guó)市場(chǎng)，打入國(guó)際市場(chǎng)。本系統(tǒng)由于在參數(shù)測(cè)量數(shù)學(xué)模型上有很大改良，再加上采用客戶/效勞器、現(xiàn)場(chǎng)總線、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，使系統(tǒng)的技術(shù)水平處于國(guó)領(lǐng)先并趕上了世界先進(jìn)水平，為系統(tǒng)占領(lǐng)國(guó)市場(chǎng)，打入國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造了很好的條件。1.2鉆井工程儀表的研究現(xiàn)狀 鉆井工程儀表的開展歷史 鉆井工程有著悠

6、久的歷史，它的開展過程及技術(shù)特征根本可分為兩個(gè)時(shí)期。頓鉆時(shí)期 最古老的鉆井方式是頓鉆。其技術(shù)特征是：用重的鉆頭，靠重力沖擊巖石，使之破碎；而后起出鉆頭，下?lián)粕巴矒粕?；如此反?fù)地操作，使井加深。當(dāng)井下遇到復(fù)雜情況時(shí)，下入套管，而后再?zèng)_、再撈；直至鉆達(dá)目的層，下入套管后完井。由上可見，頓鉆時(shí)期，破碎巖石和去除巖屑是明顯的兩個(gè)不同的工藝過程，當(dāng)時(shí)人們還不懂得洗井，是一個(gè)無儀表的時(shí)期，司鉆本人靠耳聽、目睹、嗅覺、感覺等進(jìn)展直接監(jiān)測(cè)鉆井情況；一切工作全憑經(jīng)歷判斷，由于鉆井效率極低，對(duì)付不了流砂層等，其不得不被旋轉(zhuǎn)鉆井工藝所取代。旋轉(zhuǎn)鉆井時(shí)期 由旋轉(zhuǎn)鉆井概念的形成開展到今天的鉆井水平，經(jīng)歷了八十多年的歷史

7、，從美國(guó)鉆井工藝開展過程來看，其間可分為四個(gè)開展階段。1)概念形成階段(19001920年) 旋轉(zhuǎn)鉆井的原理啟蒙于1900年，在美國(guó)的Mpindletop地區(qū)，曾用頓鉆打井，由于流砂層的坍塌。井眼無法加深下去，無意間用攪混的泥漿灌入井眼，結(jié)果坍塌現(xiàn)象明顯減輕，使井得以加深下去。由此得到兩個(gè)啟發(fā)：a.粘土渾濁液，可以減輕坍塌現(xiàn)象；b.渾濁液可以帶出局部巖屑，從此開場(chǎng)把鉆井和洗井兩個(gè)工藝結(jié)合在一起。1908年，Hughes公司開場(chǎng)研制旋轉(zhuǎn)鉆井用的鉆頭刮刀鉆頭。1904年1910年間，哈里波頓公司(Halliburton)開場(chǎng)用水泥封固套管的工藝。1914年1916年間，National lead

8、co.開場(chǎng)研究泥漿。大體在1920年左右，形成了完整的旋轉(zhuǎn)鉆井概念。在此之間，由于井斜造成事故，導(dǎo)致地下產(chǎn)權(quán)的糾紛；所以要求測(cè)井斜，于是1920年前后，產(chǎn)生了第一個(gè)虹吸測(cè)斜儀。 2) 緩慢開展階段(19201948年)這階段的技術(shù)特征，是給鉆機(jī)配備了較強(qiáng)的動(dòng)力；研制出了各種類型的刮刀鉆頭和牙輪鉆頭；改善了固井的工藝；有了專用的泥漿。在儀表方面(19251936年間)，一系列的根底儀表陸續(xù)地研制出來，如美國(guó)馬丁戴克公司(Martin Decker Co.)于1930年前后就拿出了用于現(xiàn)場(chǎng)的指重表(1926年)、泵壓表、轉(zhuǎn)速表等，直至今天，該公司的鉆井儀表在鉆井界仍有相當(dāng)?shù)牡匚?。此階段由于只知道打

9、井拿油，不重視鉆井科學(xué)的研究工作，在美國(guó)也延續(xù)了28年的漫長(zhǎng)時(shí)間。 3) 科學(xué)化階段(19481968年) 這階段的主要技術(shù)特征是大力開展了鉆井的科學(xué)研究工作。采用了水力噴射的原理，有效地改良了鉆頭,如鑲齒,封密軸承,噴咀等三合一鉆頭；改善了泥漿工藝,如選用低固相，無固相，不分散體系等，在弄清楚每個(gè)影響鉆進(jìn)效果的因素之后，歸納和開展成了最優(yōu)化鉆井工藝。與此時(shí)期工藝開展需要相適應(yīng)的鉆井儀表從單一儀表開展成了成套儀表，將多種參數(shù)的儀表聚集在一起，采用多筆記錄，以備分析和作為下一口井設(shè)計(jì)的借鑒，如美國(guó)MartinDecker公司的八參數(shù)儀就屬此例。這個(gè)階段的經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，二十年來,盡管每口井的總

10、本錢是逐年上升的(二十年間上長(zhǎng)了14%),但進(jìn)尺本錢是逐年下降的(同時(shí)期下降了7%)。 4) 自動(dòng)化階段(19701989年) 本階段的主要技術(shù)特征在于采用自動(dòng)化鉆機(jī)；采用液動(dòng)、氣動(dòng)、自動(dòng)閉鎖、自動(dòng)維持壓力、采用自動(dòng)化的泥漿管理(固相控制、壓力控制)；閉環(huán)計(jì)算機(jī)操作(用計(jì)算機(jī)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作)；鉆井參數(shù)的全面控制(主要的技術(shù)參數(shù))；全盤方案鉆井(統(tǒng)一考慮鉆井中每個(gè)細(xì)小工作，由開鉆到完鉆，按方案執(zhí)行)。與此階段相適應(yīng)的儀表已由一般的現(xiàn)場(chǎng)式(基地式)儀表開展為全計(jì)算機(jī)控制的完整的儀表系統(tǒng)，它不但能提供理想數(shù)據(jù)，還能將檢測(cè)、記錄到的數(shù)據(jù)進(jìn)展分析或思考。其測(cè)量的參數(shù)圍也不僅限于工程參數(shù)，還包括一些氣

11、測(cè)參數(shù)。由以上講的旋轉(zhuǎn)鉆井的四個(gè)開展階段不難看出，鉆井工藝是朝著最優(yōu)化和全盤方案的方向開展的；鉆井設(shè)備是朝著閉環(huán)自動(dòng)控制方向開展；鉆井儀表也由現(xiàn)場(chǎng)人員耳目朝著高層次的參謀部開展，同時(shí)也可以看出，隨著鉆井工藝本身的開展，鉆井儀表已不再是可有可無的助手，而是必須予以高度重視的重要環(huán)節(jié)，是一直接關(guān)系到整個(gè)工藝是否能順利向前開展的關(guān)鍵。 5) 智能化階段但隨著90年代石油工業(yè)的開展及各種高新技術(shù)的出現(xiàn)，人工智能技術(shù)逐漸被引進(jìn)到鉆井行業(yè)，從而產(chǎn)生一個(gè)全新的概念：人工智能鉆井，即運(yùn)用最新最先進(jìn)的人工智能鉆井技術(shù)與裝備，為找到更多的油藏和提高油井產(chǎn)能效勞，這就是廣義的人工智能鉆井(狹義的人工智能鉆井是指鉆井

12、自動(dòng)化或稱全自動(dòng)化鉆井作業(yè))的含義。它幾乎包括石油科學(xué)的整個(gè)體系，從石油地質(zhì)、物探、測(cè)井，到鉆井、采油、油藏工程以及機(jī)械、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等專業(yè)在線地聯(lián)合起來，組成一個(gè)有機(jī)的整體協(xié)同作戰(zhàn)。其主要過程為：由地質(zhì)和物探部門提出地質(zhì)條件和油藏的物理特性描述，組成特定的人工智能鉆井專家系統(tǒng)，在先進(jìn)的鉆井測(cè)控技術(shù)支持下，利用當(dāng)前較為成熟和正在開展的5W(MWD、LWD、SWD、PWD、FEWD)作為手段，結(jié)合導(dǎo)向鉆井及井下閉環(huán)控制技術(shù)，在鉆進(jìn)過程中實(shí)時(shí)地隨鉆隨測(cè)控(隨鉆測(cè)量各種參數(shù)，隨鉆測(cè)井，隨鉆地震)，及時(shí)地把井眼周圍及鉆頭前方的各種地質(zhì)、地層、環(huán)境信息以及鉆進(jìn)狀態(tài)等數(shù)據(jù)采集進(jìn)井下計(jì)算機(jī)，結(jié)合事先的地質(zhì)

13、勘探資料，進(jìn)展智能判斷，從而發(fā)現(xiàn)目標(biāo)油氣藏，并準(zhǔn)確確定其位置、大小、形態(tài)、厚度、及走向，以獲得最大產(chǎn)能為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化各種工藝參數(shù)，自動(dòng)鉆進(jìn)尋找最正確軌跡穿過油氣層，完成鉆進(jìn)任務(wù)。并給出初步的最正確采油方式和油藏描述的結(jié)果，以及實(shí)際的井眼軌跡和各段井眼狀態(tài)。而且鉆進(jìn)時(shí)就可以直接取得最接近實(shí)際情況的第一手資料，而這在過去是根本不可能實(shí)現(xiàn)的。1.2.2 國(guó)研究現(xiàn)狀國(guó)在有關(guān)鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究中，文獻(xiàn)9開發(fā)的是一種可連續(xù)監(jiān)測(cè)、記錄、修正地層可鉆性指數(shù)(指數(shù))的監(jiān)測(cè)儀，該監(jiān)測(cè)儀可同時(shí)隨鉆繪制指數(shù)、鉆壓、泥漿密度以及泵壓條曲線，其硬件電路由測(cè)量?jī)x表、電子電路、單板計(jì)算機(jī)、繪圖機(jī)及電源等局部組成。文獻(xiàn)2

14、開發(fā)了一種鉆井參數(shù)測(cè)試儀，該儀器可測(cè)試轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、泵沖、大鉤高度、懸重、立管壓力、扭矩等直測(cè)參數(shù)和鉆壓、鉆時(shí)、井深、鉆頭累計(jì)進(jìn)尺、累計(jì)工作時(shí)間、鉆井泵累計(jì)工作時(shí)間、接單根時(shí)間等間接測(cè)量參數(shù)，該測(cè)試儀的功能主要是上述參數(shù)的測(cè)試和顯示。文獻(xiàn)11開發(fā)的鉆探微機(jī)多功能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由電源、各類傳感器、接口電路、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制微機(jī)、熒光屏、打印機(jī)(或繪圖儀)、磁帶機(jī)等系統(tǒng)組成，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測(cè)與顯示(1次秒)鉆壓、鉆速等9個(gè)鉆探參數(shù)，可同時(shí)顯示其中的16條回次過程曲線，對(duì)鉆壓、鉆速等5個(gè)主要參數(shù)可設(shè)置上、下報(bào)警限，超限時(shí)以聲光報(bào)警，可輔助打印班報(bào)表。文獻(xiàn)10的鉆井參數(shù)儀采用光柵、微處理機(jī)技術(shù)以及發(fā)光二極管型陣

15、列模擬顯示和數(shù)字顯示方式來實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)參數(shù)的監(jiān)測(cè)，六個(gè)主要鉆進(jìn)參數(shù)的測(cè)量精度為4。文獻(xiàn)13的鉆探微機(jī)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可隨機(jī)監(jiān)測(cè)和記錄鉆壓、扭矩等9個(gè)鉆進(jìn)參數(shù)，繪制46條回次過程曲線。文獻(xiàn)14是江漢石油儀器廠開發(fā)的鉆井八參數(shù)儀。文獻(xiàn)15是神開科技工程開發(fā)的鉆井工程參數(shù)儀，由各種專用傳感器、通訊串口、數(shù)據(jù)處理單元、前臺(tái)工控機(jī)、實(shí)時(shí)彩色打印機(jī)、防爆接線柜、數(shù)據(jù)處理軟件等組成，該儀器實(shí)現(xiàn)了表盤與數(shù)字顯示的統(tǒng)一，可顯示多種參數(shù)。文獻(xiàn)16是荊鵬軟件開發(fā)2000年最新開發(fā)的鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用WINDOWS風(fēng)格操作界面，效勞器采用586以上工控機(jī)，可通過計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)連接CRT監(jiān)視器，具有參數(shù)采集、動(dòng)畫顯示、

16、實(shí)時(shí)打印報(bào)表回放、參數(shù)異常報(bào)警、實(shí)時(shí)報(bào)表、實(shí)時(shí)繪圖等功能，數(shù)據(jù)管理采用文件管理方式。文獻(xiàn)9是煤田地質(zhì)局開發(fā)的鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)和記錄、顯示孔深、鉆壓等10個(gè)鉆進(jìn)參數(shù)和泥漿密度、PH值參數(shù)；所采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成文件名和回次序號(hào)并存入硬盤，可對(duì)鉆壓等超限進(jìn)展聲光及文字報(bào)警，實(shí)時(shí)顯示打印鉆壓、泥漿消耗量動(dòng)態(tài)參數(shù)變化曲線。文獻(xiàn)1822是有關(guān)鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)儀的有關(guān)論文，均停留在鉆井參數(shù)的測(cè)量和顯示上，其中文獻(xiàn)1819是比擬早的鉆井八參數(shù)儀，文獻(xiàn)2022是采用單片機(jī)或工控機(jī)的微機(jī)鉆井參數(shù)儀。文獻(xiàn)23是一種鉆井參數(shù)數(shù)學(xué)模型的探討。1.2.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀在國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道中，文獻(xiàn)2932是代表國(guó)際水

17、平的幾大國(guó)際著名石油儀器公司研制的鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的產(chǎn)品報(bào)道。加拿大Datalog公司2000年最新研制的鉆井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)WellWizard，該產(chǎn)品除能測(cè)量顯示200多個(gè)鉆井參數(shù)外，還具有以下特點(diǎn)：以Windows 95/98 或Windows NT 為操作平臺(tái)，采用客戶/效勞器技術(shù)，可通過Internet或Modem進(jìn)展遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和歷史監(jiān)控，采用觸摸屏，具有可自制的美觀實(shí)用的用戶界面，所有鉆井?dāng)?shù)據(jù)可存貯到CD光盤上，系統(tǒng)易擴(kuò)展，易安裝。美國(guó)Varco公司M/D TOTCO分公司2000年最新研制的鉆井集成控制信息系統(tǒng)電子司鉆，可測(cè)量顯示根本的鉆井參數(shù)，該系統(tǒng)以Windows NT 為操作平臺(tái)

18、，可通過計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)交換信息，也可通過internet/intranet進(jìn)展鉆井信息的遠(yuǎn)程通信，系統(tǒng)采用液晶觸摸顯示屏。英國(guó)Rigserv公司2000年最新研制的觸摸屏自動(dòng)鉆井系統(tǒng)，該公司是世界上第一個(gè)使用觸摸屏的石油儀器公司，該系統(tǒng)可測(cè)量幾乎所有與鉆井過程有關(guān)的參數(shù)，采用非接觸性傳感器，系統(tǒng)硬件緊湊、密封性好。美國(guó)Epoch公司開發(fā)的RIGWATCH產(chǎn)品，是基于Windows的鉆井參數(shù)記錄儀，可采用CRT或觸摸顯示屏，可進(jìn)展實(shí)時(shí)曲線和多窗口顯示，可進(jìn)展自動(dòng)鉆井記錄和打印，可通過Internet或撥號(hào)進(jìn)展異地訪問，采用數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)。1.3 本課題的主要研究容鉆井工程實(shí)時(shí)多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將在跟蹤

19、國(guó)外最新開展動(dòng)態(tài)和最新先進(jìn)技術(shù)的根底上，吸收國(guó)外各類系統(tǒng)的精華，研究開發(fā)一種高精度、高可靠性、高平安性、操作方便、顯示直觀、功能齊全、可無人值守、可進(jìn)展異地Modem監(jiān)測(cè)的鉆井實(shí)時(shí)多參數(shù)監(jiān)測(cè)儀，使現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和工程人員能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)鉆井過程，降低事故發(fā)生率，節(jié)約鉆井本錢，提高鉆井效率和井隊(duì)的科學(xué)鉆井水平。1.3.1 鉆井工況原理及識(shí)別鉆井過程工況比擬復(fù)雜，有鉆進(jìn)、劃眼、坐卡(輕載狀態(tài))、重載、接單根、起下鉆等多種狀態(tài)。這些狀態(tài)的正確識(shí)別對(duì)鉆井參數(shù)的計(jì)算有十分重要的影響，很多工況的變化直接影響到鉆井參數(shù)的變化。鉆井工況的識(shí)別通過測(cè)試或計(jì)算出的參數(shù)以及建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)展識(shí)別。 對(duì)大鉤負(fù)荷、大鉤高度、

20、立管壓力、轉(zhuǎn)盤扭矩、吊鉗扭矩、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、泵沖次、相對(duì)流量、泥漿池體積、泥漿溫度、泥漿密度等10多個(gè)參數(shù)的直接測(cè)量；對(duì)鉆壓、標(biāo)準(zhǔn)井深、鉆時(shí)、大鉤速度等多個(gè)派生參數(shù)的建模與計(jì)算。1.3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要進(jìn)展大鉤負(fù)荷等可直接測(cè)量參數(shù)的測(cè)量和鉆壓等可派生參數(shù)的計(jì)算，圍繞該主功能，系統(tǒng)還具有以下功能。參數(shù)顯示歷史數(shù)據(jù)管理參數(shù)打印異地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中英文切換多媒體報(bào)警1.3.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)傳感器的設(shè)計(jì)與選型現(xiàn)場(chǎng)總線在油氣井的應(yīng)用信號(hào)處理信號(hào)傳輸1.3.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能模型數(shù)學(xué)建模 = 3 * GB3 數(shù)據(jù)庫構(gòu)造-. z2 鉆井工況原理鉆井過程參數(shù)是在鉆井過程中分析油氣井油氣儲(chǔ)藏情況的最根底數(shù)據(jù)

21、，以此為依據(jù)可進(jìn)展分析決策，從而決定是否繼續(xù)鉆井或以何種方式鉆井。鉆井過程參數(shù)的種類和數(shù)量都比擬多，其中可直接測(cè)量的參數(shù)主要有大鉤負(fù)荷、大鉤高度、立管壓力、轉(zhuǎn)盤扭矩、吊鉗扭矩、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、泵沖次、相對(duì)流量、泥漿池體積、泥漿溫度、泥漿密度等，由上述直測(cè)參數(shù)可派生計(jì)算的參數(shù)有鉆壓、標(biāo)準(zhǔn)井深、鉆時(shí)、大鉤速度等近40個(gè)，如圖1所示。圖2.1 鉆井參數(shù)及其派生關(guān)系2.1直接測(cè)量參數(shù)原理大鉤負(fù)荷大鉤負(fù)荷是鉆井參數(shù)中非常重要的一個(gè)參數(shù)，由其可派生計(jì)算出鉆壓、大繩做功(千牛米)等其它重要參數(shù)，通過對(duì)大鉤負(fù)荷狀態(tài)的判斷，還可計(jì)算出鉆井過程的時(shí)間參數(shù)(重載時(shí)間、停工時(shí)間、卡瓦時(shí)間、起下鉆時(shí)間和劃眼時(shí)間等)。 圖2.

22、2死繩固定器大鉤負(fù)荷測(cè)量系統(tǒng)由死繩固定器(參見圖2)、拉力傳感器、指示儀、液電變送器、阻尼器、排氣閥和液壓軟管等組成。鉆機(jī)提升系統(tǒng)的鋼絲繩死端沿死繩固定繩輪的繩槽后固定在夾板上，大鉤上的懸重G通過滑輪組N使死繩受到拉力F，再通過繩輪上的力臂傳遞給拉力傳感器，使液壓膜盒產(chǎn)生擠壓，通過液電變送器得到壓力信號(hào)p，大鉤負(fù)荷G即與該壓力信號(hào)成正比，其數(shù)學(xué)模型如下：(2-1)式中 N為鉆機(jī)提升系統(tǒng)鋼絲繩的股數(shù)；s為傳感器液壓膜盒受力面積；l為死繩拉力至繩輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離；L為傳感器拉力至繩輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離。游車位置游車位置又名大鉤高度，是鉆井參數(shù)中另一個(gè)非常重要的參數(shù)，是派生參數(shù)最多的一個(gè)直測(cè)參數(shù)，可派生

23、出標(biāo)準(zhǔn)井深、鉆頭位置、大鉤速度、鉆時(shí)、鉆頭進(jìn)尺等和大鉤移動(dòng)情況有關(guān)的參數(shù)。大鉤高度的測(cè)量及其精度在鉆井參數(shù)儀中也因此顯得尤為重要。圖2.3 大鉤高度計(jì)算原理大鉤高度傳感器采用接近開關(guān)，安于鋼絲繩滾筒的導(dǎo)氣籠頭處，由測(cè)出的脈沖數(shù)計(jì)算大鉤移動(dòng)的距離?？赏茖?dǎo)出每接收到一個(gè)脈沖大鉤移動(dòng)的距離H(參見圖3)：，(22)式中：N為鋼絲繩股數(shù)；n為滾筒每圈脈沖數(shù)；Ri為第i層鋼絲繩中心距滾筒中心的距離；D為滾筒直徑；d為鋼絲繩直徑。由每接收到一個(gè)脈沖大鉤移動(dòng)的距離H及通過接近開關(guān)測(cè)出的正反脈沖數(shù)即可計(jì)算大鉤高度以及其它與高度有關(guān)的參數(shù)。泵沖泵沖程傳感器由接近開關(guān)構(gòu)成，測(cè)量泥漿泵沖程。傳感器(圖2.4)由DA

24、Q提供+10伏直流電源，安裝在泥漿泵視孔蓋。傳感器對(duì)金屬十分敏感，金屬板(如泵的十字頭，凸緣)到過距探測(cè)器頭10-20毫米時(shí)即有脈沖信號(hào)，每個(gè)信號(hào)表示有一次沖程。DAQ利用這些信號(hào)計(jì)算出每分鐘沖程和每個(gè)泵的總沖程。利用新型,泵沖傳感器的安裝方式是在泵的傳動(dòng)軸處，安裝示意見圖2.4。圖 2.4 泵沖次傳感器安裝圖2.1.4 泵壓泵壓是計(jì)算鉆井水力參數(shù)及壓力損耗的重要參數(shù)。正確的選擇泵壓，對(duì)提高鉆井效率有重大影響。此外，它也是反映鉆井平安的一個(gè)重要參數(shù)。它可以反映鉆柱的沖洗，鉆頭堵塞、斷，巖層變化以及泵是否有故障等多種情況。因此，泵壓一定要準(zhǔn)確反映出來。泥漿壓力雖然是液體壓力，不需經(jīng)傳感器進(jìn)展物理

25、量的變換，但由于泥漿中含有固相，且有強(qiáng)烈的腐蝕性，因而不宜直接送往壓力表，以免引起堵塞或儀表零件的腐蝕。所以，必須將泥漿和儀表中的液體隔開，但又要將泥漿壓力如實(shí)地傳送給儀表液體。為此，特地采用了膠杯式泥漿壓力傳感器如圖2.5所示。它由螺套、翼形螺母、堵頭、缸體、膠杯、密封圈等組成，傳感器中的膠杯把液缸分為上、下兩局部。下部接泥管引入循環(huán)泥漿，上部充液壓油，通過管線、阻尼器與顯示圖2.5 立管壓力傳感器表和記錄機(jī)構(gòu)相連。膠杯起著將泥漿隔離的作用。根據(jù)帕斯卡定理，在靜止的流體中，各點(diǎn)在任何方向上的壓強(qiáng)相等。由于膠杯變形很小，可忽略不計(jì)，因此，當(dāng)泥漿壓力(即壓強(qiáng))信號(hào)進(jìn)入膠杯下部時(shí)，可以無損耗地將此

26、壓強(qiáng)傳給膠杯上部的液壓油，這個(gè)液壓信號(hào)經(jīng)液壓管線引出。這個(gè)裝置稱為傳感器，但并沒有發(fā)生物理量的變化，而只是實(shí)現(xiàn)液壓介質(zhì)的轉(zhuǎn)換。實(shí)質(zhì)是一個(gè)轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)盤扭矩轉(zhuǎn)盤扭矩是由鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中取得的一個(gè)重要工程參數(shù)。在鉆井過程中隨時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)盤扭矩的變化，可以早期發(fā)現(xiàn)井斜、卡鉆等微兆，了解鉆頭的工作情況等。所以，轉(zhuǎn)盤扭矩是反映鉆井平安的一個(gè)必不可少的重要因素。測(cè)量轉(zhuǎn)盤扭矩的方法很多，常用的有惰輪機(jī)構(gòu)液壓傳感器，它主要用于轉(zhuǎn)盤以鏈條驅(qū)動(dòng)的鉆機(jī)。對(duì)于電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，則采用霍爾元件的電流電壓變換器。 = 1 * GB3 鏈條驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤扭矩系統(tǒng)1) 轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器此種傳感器為惰輪式機(jī)械液壓傳感器。它主要由惰輪、搖臂、液壓、

27、立柱、底座等組成。惰輪是個(gè)外纏耐磨硬橡膠的滾輪。裝在搖臂的一端。搖臂的另一端由立柱支承。在搖臂的中部安裝著液缸，液缸的活塞與搖臂相連，缸充滿液壓油，并通過液壓軟管與顯示表和記錄機(jī)構(gòu)連通。通常將轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器安裝在轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)鏈條緊邊的中部，使惰輪既能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，又受到驅(qū)動(dòng)鏈條給予的一定壓力。 2) 轉(zhuǎn)盤扭矩的測(cè)量原理轉(zhuǎn)盤扭矩是無法直接測(cè)量的，我們?nèi)圆捎脗鞲衅鏖g接測(cè)量。當(dāng)轉(zhuǎn)盤上產(chǎn)生扭矩M時(shí)，轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)鏈條緊邊上即產(chǎn)生了與之相應(yīng)的拉力T。用傳感器測(cè)量T的大小，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)液體壓力信號(hào)P輸出。可通過對(duì)P的度量間接測(cè)得M。圖2.6惰輪扭矩測(cè)量原理將轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器安裝在驅(qū)動(dòng)鏈條緊邊下面，理想的位置是傳感器底

28、邊與兩鏈輪外公切線平行，將鏈條緊邊托起，使其惰輪前后兩段鏈條產(chǎn)生一個(gè)夾角，當(dāng)鉆桿上產(chǎn)生扭矩時(shí)，鏈條緊邊產(chǎn)生拉力T，T(T=T)，其向下的合力N壓向惰輪，經(jīng)搖臂的杠桿作用，在液缸處產(chǎn)生與N成正比的壓力Q，由于Q的作用，在液體產(chǎn)生與之間成正比的液體壓力P，見圖2.6。信號(hào)P通過液壓管線輸出到顯示表和記錄儀中。設(shè)鉆桿上的扭矩為M，鏈條緊邊拉力為T(T=T)，則有M=iRT(2-3)式中轉(zhuǎn)盤的機(jī)械效率 i轉(zhuǎn)盤齒輪減速比 R轉(zhuǎn)盤鏈輪半徑 T轉(zhuǎn)盤鏈條緊邊拉力設(shè)惰輪軸上所受合力為N，鏈條夾角為(2-4)液缸液體壓力對(duì)杠桿的推力合力為Q，根據(jù)杠桿平衡原理：TL=QI(2-5)式中L合力N對(duì)搖臂軸的力臂(厘米)

29、I液壓合力Q對(duì)搖臂的力臂(厘米)Q液壓合力(公斤)而(2-6)式中D活塞直徑(厘米)P液體壓力(公斤/厘米)將(2-6)代入(2-5)得：(2-7)再將(2-4)(2-7)代入(2-3)得：(2-8)這樣，我們來討論三個(gè)問題：a. 由式(2-8)可看出，當(dāng)轉(zhuǎn)盤型號(hào)確定后，R，I為常量。待傳感器選定后，D即為常量。轉(zhuǎn)盤扭矩系統(tǒng)油路為一封閉系統(tǒng)，由于液體的不可壓縮性，活塞行程很小，因而，當(dāng)傳感器安裝，調(diào)試完畢后，、I、L、均可視為常量，即，K為常量，故M=KP，即M與P成正比例，因而可用P來度量M。b. 由于油路系統(tǒng)的變形和其它因素的影響，在鉆進(jìn)過程中，K值是有一定變化的。故P與M不完全成線性，但

30、在鉆井過程中，用這種方法來測(cè)量轉(zhuǎn)盤扭矩，其精度完全可以滿足工程技術(shù)要求。c. 因?yàn)檗D(zhuǎn)盤扭矩傳感器是一個(gè)通用件，一種型號(hào)的傳感器可適用于多種類型的鉆機(jī)，而各種鉆機(jī)，各種轉(zhuǎn)盤的傳動(dòng)比i和鏈輪半徑P都不一樣，機(jī)械效率也不一樣，尤其是安裝轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器比擬困難，很難保證安裝理想狀態(tài)，即便是同一只傳感器，在同一臺(tái)鉆機(jī)上安裝，也很難保證每次安裝、調(diào)試后角為常量。因而，K值不是一個(gè)固定不變的常量，P和M沒有固定的比例關(guān)系，故而轉(zhuǎn)盤扭矩表上只有0500刻度而無扭矩單位公斤米，即表上的讀數(shù)并非真實(shí)的扭矩值。用這種方法要準(zhǔn)確的測(cè)量出轉(zhuǎn)盤扭矩值是有困難的。實(shí)際上，鉆井工作者最感興趣的是轉(zhuǎn)盤扭矩的相對(duì)變化情況，利用這

31、種傳感器，即可在顯示表上直接觀察到轉(zhuǎn)盤扭矩的相對(duì)變化。 如要在轉(zhuǎn)盤扭矩表上標(biāo)定讀數(shù)單位，必須用吊鉗扭矩系統(tǒng)來校定。 = 2 * GB3 電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的電扭矩傳感器1) 霍爾器件 如圖2.7所示，霍爾器件是一種采用半導(dǎo)體材料制成的磁轉(zhuǎn)換器件。如果在輸入端通入控制電流IC當(dāng)有一磁場(chǎng)B穿過該器件感磁面，則在輸出端出現(xiàn)霍爾電勢(shì)VH?；魻栯妱?shì)VH的大小與控制電流IC和磁通密度B的乘積成正比，即VH=KH ICBsin 霍爾電流傳感器是按照安培定律原理做成，即在載流導(dǎo)體周圍產(chǎn)生一正比于該電流的磁場(chǎng)，而霍爾器件則用來測(cè)量這一磁場(chǎng)。因此，使電流的非接觸測(cè)量成為可能。圖2.7霍爾器件工作原理 圖2.8 霍爾直檢原

32、理 通過測(cè)量霍爾電勢(shì)的大小間接測(cè)量載流導(dǎo)體電流的大小。因此，電流傳感器經(jīng)過了電磁電的絕緣隔離轉(zhuǎn)換。2) 霍爾直接檢測(cè)原理 如圖2.8所示，由于磁路與霍爾器件的輸出具有良好的線性關(guān)系，因此霍爾器件輸出的電壓記號(hào)U0可以間接反映出被測(cè)電流I1的大小，即I1B1U0 我們把U0定標(biāo)為當(dāng)被測(cè)電流I1為額定值時(shí)，U0等于50mv或100mv。這就制成霍爾直接檢測(cè)(無放大)電流傳感器。 在霍爾直檢原理根底上，將mv級(jí)電壓訊號(hào)經(jīng)線性放大為V級(jí)電壓訊號(hào)，這就制成霍爾直檢放大式電流傳感器。3) 電流傳感器的輸出 直接檢測(cè)式(無放大)電流傳感器為高阻抗輸出電壓，在應(yīng)用中，負(fù)載阻抗要大于10k。通常都是將其50mV

33、或100mV懸浮輸出電壓用差動(dòng)輸入比例放大器放大到4V或5V。直檢放大式電流傳感器為高阻抗輸出電壓。在應(yīng)用中，負(fù)載阻抗要大于2k。 為了保證高精度測(cè)量要注意：測(cè)量電阻的精度選擇，一般選金屬膜電阻，精度0.5%,詳見表1-1。二次儀表或終端控制板電路輸入阻抗應(yīng)大于測(cè)量電阻100倍以上。測(cè)量電流I2(mA)測(cè)量電阻Rm()標(biāo)稱功率(W)精度02025010.5%02520010.5%05010020.5%01005020.5%注：以上精細(xì)電阻，可由廠方代訂。表1-1 測(cè)量電阻Rm的選擇4) 霍爾大電流測(cè)量傳感器 如圖2.9所示，被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用于霍爾傳感器的霍爾器件，經(jīng)霍爾傳感器部電路處理后

34、，輸出05V或020mA信號(hào)。1-被測(cè)電纜； 2電扭矩傳感器圖 2.9 電扭矩傳感器示意圖電動(dòng)鉆機(jī)的扭矩與電流成比例關(guān)系，因鉆井工作者最感興趣的是轉(zhuǎn)盤扭矩的相對(duì)變化情況，故可用電流的變化表示扭矩的相對(duì)變化。此扭矩值為無量綱。被測(cè)電流為01000A時(shí)，霍爾傳感器輸出05V或020mA信號(hào)，扭矩表上的刻度為01000。2.1.6 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速傳感器用于測(cè)量轉(zhuǎn)盤每分鐘轉(zhuǎn)圈數(shù)。 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和泵沖次是影響鉆進(jìn)效率的兩個(gè)重要參數(shù)。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速在正常情況下緩慢下降，可以預(yù)示井下鉆頭磨損加劇，在實(shí)際作業(yè)中這種參考判斷常是有效的。泵沖可以監(jiān)視泥漿泵工作情況。當(dāng)上水效率高時(shí)，計(jì)算泵沖次能較準(zhǔn)確地反映泥漿入口排量。

35、當(dāng)起鉆時(shí)，泵沖次反映向井中補(bǔ)罐的泥漿量。 傳感器常用的有三種形式的傳感器：測(cè)速發(fā)電機(jī)；霍爾元件；帶有碰撞拉桿的微動(dòng)開關(guān)。 測(cè)速發(fā)電機(jī)工作可靠，線性好，能測(cè)出瞬時(shí)泵速或轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速。但現(xiàn)場(chǎng)安裝復(fù)雜，帶有大小皮帶輪，日久皮帶輪松弛，造成大小皮帶輪打滑，使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般工作在1500轉(zhuǎn)/分鐘以，因此，測(cè)速發(fā)電機(jī)的大小皮帶輪，隨安裝部位不同，其比值就不同，鉆機(jī)不同比值也不同。所以給生產(chǎn)廠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶來不便。 霍爾元件或泵沖轉(zhuǎn)速儀。這是現(xiàn)在國(guó)外普遍使用的方法，其優(yōu)點(diǎn)是安裝方便，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，可直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)泵沖次的累加(測(cè)速發(fā)電機(jī)不能直接實(shí)現(xiàn)泵沖次累加)，霍爾元件既可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示又可以

36、用模擬指針表顯示?；魻栐哭D(zhuǎn)一次，或行程部件每移動(dòng)一次，便產(chǎn)生一個(gè)脈沖，因而脈沖頻率與運(yùn)動(dòng)部件的速度是成比例的。這些脈沖信號(hào)經(jīng)濾波處理后也可以指示瞬時(shí)轉(zhuǎn)速?；魻栐y(cè)轉(zhuǎn)速的最大優(yōu)點(diǎn)是非接觸式的，不怕油污水等，因而壽命長(zhǎng)。泥漿出口返回量 泥漿出口返回量又名為出口排量，主要用于指示記錄鉆井過程中泥漿出口排量百分量。重要的功能是平安報(bào)警用。出口流量的明顯增加或減少，可以預(yù)示井涌或井漏。如配合泥漿總體積儀的讀數(shù)變化，判斷平安報(bào)警的效果就更好。此外，該儀表還可以判斷泥漿泵上水好壞；判斷泥漿環(huán)路及鉆頭水管暢通或堵塞。 在鉆井成套儀表中，通常不直接測(cè)量泥漿出口絕對(duì)排量，而是測(cè)量它在架空管線中充滿度的讀數(shù)。

37、即不進(jìn)展流量標(biāo)定。指示表頭給出的是一個(gè)相對(duì)數(shù)值，用百分比表示。它只說明當(dāng)前泥漿流動(dòng)狀況充滿整個(gè)架管線的百分之多少。如果這個(gè)參數(shù)由建立泥漿循環(huán)起，長(zhǎng)期不變，就說明井下情況是正常的。如果發(fā)生了不許可的變化，越出了規(guī)定的極限值，就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，用紅色閃光燈和報(bào)警聲同時(shí)給出。這告訴司鉆井下有異常情況。 如圖2.10所示，泥漿出口排量的傳感器采用不銹鋼制成的漿葉式檔板和拉桿電位器等部件構(gòu)成。它能把出口架空管線中的泥漿充滿度變換為電信號(hào)。圖2.10 泥漿出口返回量傳感器構(gòu)造 在具有一定斜度的架空管線上，開一個(gè)方孔，便可固定泥漿流量傳感器。傳感器上有一個(gè)漿葉式檔板，檔板座在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，用彈簧拉住，使它擋住絕

38、大局部架空管線。當(dāng)泥漿流動(dòng)時(shí)，泥漿沖動(dòng)檔板，使其圍繞轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，直到?jīng)_力與彈簧拉力平衡時(shí)為止。檔板的角位移經(jīng)連桿和齒條，轉(zhuǎn)換成電位器軸的角位移。當(dāng)泥漿流動(dòng)時(shí)，泥漿沖動(dòng)檔板，使其圍繞轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，直到?jīng)_力與彈簧拉力平衡時(shí)為止。檔板的角位移經(jīng)連桿和齒條，轉(zhuǎn)換成電位器軸的角位移。供應(yīng)電位器+10伏的直流電壓，則電位器輸出的電壓就對(duì)應(yīng)著泥漿的充滿度。2.2 派生參數(shù)計(jì)算原理鉆壓 鉆壓是鉆進(jìn)過程中地面對(duì)鉆頭的支撐力。鉆壓的數(shù)學(xué)模型：T=G-T其中，T鉆壓 G整個(gè)鉆具在泥漿中的重量 G=(鉆i-液)*Li 其中，鉆、液 分別為鉆具和泥漿的線密度 Li為*一類鉆具的長(zhǎng)度 當(dāng)在鉆頭位置超過鉆具總

39、長(zhǎng)時(shí)，Li為鉆頭位置 T鉆進(jìn)過程中的實(shí)測(cè)大鉤負(fù)荷2.2.2 入口流量入口流量=泵沖次i*泵的每沖排量i*泵的效率i其中，i=13為泥漿泵的編號(hào)。方限井深方限井深=鉆具長(zhǎng)度+單根長(zhǎng)度+方鉆桿長(zhǎng)度鉆頭位置鉆頭位置的計(jì)算與大鉤移動(dòng)的距離和是否處于坐卡狀態(tài)有關(guān)。當(dāng)處于重載狀態(tài)時(shí)(大鉤負(fù)荷大于坐卡門限)，鉆頭移動(dòng)的距離等于大鉤移動(dòng)的距離；當(dāng)處于坐卡狀態(tài)時(shí)，鉆頭位置不變。大繩做功 大繩做功=T*H 其中，T*一時(shí)刻的大鉤負(fù)荷H*一時(shí)刻的大鉤高度的移動(dòng)距離大鉤速度 大鉤速度是大鉤在*一時(shí)刻的速度，是一個(gè)瞬時(shí)值。上行或下行要用+或-來區(qū)分。其計(jì)算模型如下： 大鉤速度=大鉤高度/所花時(shí)間 或：大鉤速度=大鉤高度

40、兩次采樣值之差/采樣間隔2.3鉆井工況辨識(shí) 鉆井過程工況比擬復(fù)雜，有多種狀態(tài)。這些狀態(tài)的正確識(shí)別對(duì)鉆井參數(shù)的計(jì)算有十分重要的影響，很多工況的變化直接影響到鉆井參數(shù)的變化。下面對(duì)要識(shí)別的主要的鉆井工況加以說明。2.3.1 鉆進(jìn) 向下打井井深不斷增加的過程。當(dāng)鉆頭位置大于等于標(biāo)準(zhǔn)井深時(shí)，即可認(rèn)為是鉆進(jìn)(主要條件)。此時(shí)其它參數(shù)的值(附加條件)為： 大鉤負(fù)荷坐卡門限 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速0 泵沖次0 相對(duì)流量0 鉆壓02.3.2劃眼 這種狀態(tài)與鉆進(jìn)的主要區(qū)別是鉆頭位置小于標(biāo)準(zhǔn)井深，其它條件與鉆進(jìn)一樣。2.3.3坐卡(輕載狀態(tài)) 坐卡就是大鉤負(fù)荷小于坐卡門限，這時(shí)大鉤高度的移動(dòng)不影響鉆頭位置。2.3.4重載狀態(tài)

41、與輕載狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，大鉤負(fù)荷大于坐卡門限，鉆頭位置的移動(dòng)距離等于大鉤高度移動(dòng)的距離。2.3.5接單根 在一根單根打完后，需再接一根單根后才能繼續(xù)鉆進(jìn)，此狀態(tài)的過程是：首先將整個(gè)鉆具提離井底至方鉆桿底部高出鉆井平臺(tái)面，然后坐卡，卸扣，再將方鉆桿與鼠洞中的下一根單根連接，接著提出鼠洞中的單根，上扣(與整個(gè)鉆具相連)，最后解卡。接一根單根后，單根計(jì)數(shù)加一。2.3.6起下鉆 為了*種目的將整個(gè)或局部鉆具提離井底的過程稱為起下鉆。起下鉆是以立柱(三根單根為一柱)為單位的，如果單根計(jì)數(shù)不是三的倍數(shù)，則先需將多余的單根卸下(此狀態(tài)判斷為接單根)，然后才以立柱為單位進(jìn)展起下鉆，此時(shí)立柱計(jì)數(shù)應(yīng)加減一，大鉤高度的移

42、動(dòng)距離應(yīng)超過*個(gè)門限(如25米左右)。此時(shí)大鉤有明顯變化。至于鉆頭換沒換，鉆進(jìn)時(shí)間清不清零則由人工干預(yù)操作。-. z3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)框圖說明 鉆井工程參數(shù)是在鉆井過程中科學(xué)鉆井的最根底數(shù)據(jù)，以此為依據(jù)可進(jìn)展分析決策，從而決定是否繼續(xù)鉆井或以何種方式鉆井。鉆井過程參數(shù)的種類和數(shù)量都比擬多，其中可直接測(cè)量的參數(shù)主要有大鉤負(fù)荷、大鉤高度、立管壓力、轉(zhuǎn)盤扭矩、吊鉗扭矩、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、泵沖次、相對(duì)流量、泥漿池體積、泥漿溫度、泥漿密度等，由上述直測(cè)參數(shù)可派生計(jì)算的參數(shù)有鉆壓、標(biāo)準(zhǔn)井深、鉆時(shí)、大鉤速度等近40個(gè)。圖3.1 系統(tǒng)構(gòu)造 根據(jù)上述測(cè)量方法，新研制了一套基于客戶/效勞器模式的實(shí)時(shí)多參數(shù)鉆井監(jiān)

43、測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的構(gòu)造如圖3.1所示。 鉆井過程需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)有近60個(gè)，其中可直接測(cè)量的參數(shù)有20多個(gè)，如大鉤負(fù)荷、大鉤高度、立管壓力、轉(zhuǎn)盤扭矩、吊鉗扭矩、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、泵沖次、相對(duì)流量、泥漿池體積、泥漿溫度、泥漿密度等，由上述直測(cè)參數(shù)可派生計(jì)算的參數(shù)有鉆壓、標(biāo)準(zhǔn)井深、鉆時(shí)、大鉤速度等30多個(gè)。 鉆井工況主要有鉆進(jìn)、劃眼、坐卡(輕載狀態(tài))、重載狀態(tài)、停工狀態(tài)、接單根、泥漿循環(huán)、起下鉆等多種狀態(tài)。這些狀態(tài)的正確識(shí)別對(duì)派生參數(shù)的計(jì)算有十分重要的影響，工況判斷出錯(cuò)將導(dǎo)致派生參數(shù)計(jì)算出錯(cuò)。本系統(tǒng)通過直測(cè)參數(shù)和已派生出的參數(shù)及相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)展工況識(shí)別，再由識(shí)別出的工況計(jì)算其它參數(shù)。 新型鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)儀的系

44、統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。由井臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、井臺(tái)信號(hào)顯示表臺(tái)、控制室信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和異地監(jiān)視系統(tǒng)四大局部組成。 傳感器采集到所要采集的信號(hào)后，送信號(hào)處理電路處理成能驅(qū)動(dòng)模擬顯示儀表的信號(hào)進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)儀表顯示，和ADAM遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集單元能接收的信號(hào)進(jìn)展遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理和傳送?？刂剖业男谄鹘?jīng)RS485遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)接收遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)后，完成數(shù)據(jù)處理和參數(shù)監(jiān)測(cè)、顯示、管理、打印、查詢等功能。并可通過控制室的其它監(jiān)視器監(jiān)視鉆井過程。此外，該系統(tǒng)還可通過Modem實(shí)現(xiàn)異地鉆井工況監(jiān)視。3.2信號(hào)處理3.2.1模擬信號(hào)處理 立管壓力、轉(zhuǎn)盤扭矩、大鉤負(fù)荷等的變送器輸出標(biāo)準(zhǔn)的420mA信號(hào),經(jīng)處理電路后得到Ubo和Uco,分別

45、用于智能模塊接口和驅(qū)動(dòng)表臺(tái)顯示.圖3.2 模擬信號(hào)處理R101=250 變送器輸出的420mA經(jīng) I/V 變換,得到:Usi=R101*I=15(V)Ua為跟隨器，則Uao的電壓為15V。R102和R103組成負(fù)壓偏置，可使Ubo為04V。Ubo輸出到智能模塊ADAM5017。R104和R105構(gòu)成比例放大器，則Uco=R105*Ubo/R104Uco到則表臺(tái)驅(qū)動(dòng)1mA的電流表。3.2.2 數(shù)字信號(hào)處理 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、泵沖次傳感器由接近開關(guān)構(gòu)成，輸出的是0100Hz低頻脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)經(jīng)4093整形后送到由4046和4518組成的鎖相倍頻電路后得到010kHz頻率的信號(hào)，此信號(hào)送到VFC32進(jìn)展

46、頻率電壓轉(zhuǎn)換后得到010V的電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)OP07運(yùn)算放大器放大為05V的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，此標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)送到ADAM5017進(jìn)展數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到計(jì)算機(jī)。 = 1 * GB3 CC4518B-雙BCD加法計(jì)數(shù)器工作原理4518是由二個(gè)完全一樣而又相互獨(dú)立的BCD加法計(jì)數(shù)器組成的。它的部是由四級(jí)D觸發(fā)器首尾相連組成的。當(dāng)時(shí)鐘允許端EN=1時(shí)，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘CK的上跳變加1計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)到1001狀態(tài)后再輸入一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器加復(fù)到全0狀態(tài)，然后再重新開場(chǎng)計(jì)數(shù)。如果時(shí)鐘輸入端CL=0，時(shí)鐘允許端EN加輸入脈沖，也可以得到一樣的計(jì)數(shù)過程，所不同的是此時(shí)計(jì)數(shù)器在脈沖的負(fù)邊沿翻轉(zhuǎn)。復(fù)位端CLR，CLR=0時(shí)，可以

47、按上述方式計(jì)數(shù)；CLR=1時(shí)，不管CL和EN端處在什么狀態(tài)，計(jì)數(shù)器都恢復(fù)到0狀態(tài)。各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)的邏輯式分別為CL1=CK，CL2=CKQ1Q4，CL3=Q1Q2CK，CL4=CKQ1(Q2Q3+Q4)。即計(jì)數(shù)器計(jì)滿十個(gè)脈沖以后，計(jì)數(shù)器回復(fù)到全0狀態(tài)，然后再重新開場(chǎng)計(jì)數(shù)。真值表見表3.1。CLEN CLR 功能Up10加計(jì)數(shù)0down0加計(jì)數(shù)down0不變up0不變Up00不變1down0不變1Q1Q4=0表3.1 4518真值表圖3.3 脈沖信號(hào)處理 圖3.3中4518構(gòu)成串行進(jìn)位級(jí)聯(lián)電路, 即前一塊的Q3輸出信號(hào)作為后一塊的EN輸入信號(hào)，整個(gè)計(jì)數(shù)電路是在輸入脈沖的正邊沿觸發(fā)。計(jì)數(shù)器的

48、計(jì)數(shù)容量*=10n，n為計(jì)數(shù)器的塊數(shù)。2-10進(jìn)制中的低位可看作是個(gè)位，然后依次為十位、百位。在此電路中，CKA的頻率是Q3B的100倍，而Q3B的頻率與4046的輸入信號(hào)頻率相等，則4046的鎖定輸出頻率VCOUT為輸入信號(hào)頻率AIN的100倍，且相位同步。 = 2 * GB3 鎖相環(huán)(Phase locked loop) 當(dāng)一個(gè)自激振蕩器被一個(gè)外來基準(zhǔn)信號(hào)所控制，自激振蕩器所產(chǎn)生的相位和外來基準(zhǔn)信號(hào)的相位保持*種特殊關(guān)系，稱為相位鎖定，簡(jiǎn)稱鎖相。而這種完成二個(gè)電信號(hào)相位同步的自動(dòng)控制系統(tǒng)叫鎖相環(huán)。 根本鎖相環(huán)系統(tǒng)由相位比擬器、低通濾波器和壓控振蕩器(VCO)連接成閉環(huán)頻率反應(yīng)系統(tǒng)，如圖3.

49、4所示。 當(dāng)無輸入信號(hào)加到鎖相環(huán)系統(tǒng)時(shí)，相位比擬器輸出端為0，來自低通濾波器電壓Vd(t)也為0，以使VCO工作于設(shè)定頻率f0，亦稱中心頻率：圖3.4 PLL根本構(gòu)造當(dāng)有輸入訊號(hào)加到鎖相環(huán)時(shí)，相位比擬器將輸入訊號(hào)的相位和頻率與VCO頻率相比擬而產(chǎn)生一個(gè)誤差電壓，它正比輸入訊號(hào)和VCO的頻差。誤差電壓Ve(t)被濾波并加到VCO的控制輸入；Vd(t)的變化是減少VCO和輸入訊號(hào)頻率的差。當(dāng)VCO的頻率足夠接近于輸入訊號(hào)時(shí)，鎖相環(huán)的閉環(huán)特性強(qiáng)迫VCO鎖定在輸入訊號(hào)頻率上；也就是說，除了有限的相位差外，VCO的頻率等同于輸入訊號(hào)的頻率，整個(gè)過程稱為捕捉過程。能夠最終鎖定的最大起始頻差，稱為捕捉帶或捕

50、捉圍。當(dāng)PLL被鎖在輸入頻率上時(shí)，VCO自動(dòng)地跟蹤輸入頻率的任何變化，輸入頻率落在一個(gè)稱為鎖定圍的窗口之中。鎖定圍往往大于捕獲圍，即PLL能搜索和捕獲一個(gè)輸入信號(hào)的頻帶。 整個(gè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(s)可用以下方法描述： 式中：Ko壓控振蕩的轉(zhuǎn)換增益kd相位比擬器的轉(zhuǎn)換增益F(s)低通濾波器的傳遞函數(shù) 由上式可知，這是一個(gè)典型的全反應(yīng)系統(tǒng)，是系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，它由kokd和F(s)確定。 4046鎖相環(huán)工作原理 圖3.5所示是4046的方框圖。 鎖相環(huán)中含：低功耗、高線性的壓控振蕩器(VCO)，兩個(gè)工作方式不同的相位比擬器，它們有公用的信號(hào)輸入和公用比擬器輸入，假設(shè)需要，有一個(gè)6V左右的齊納管分

51、頻器連至相位比擬器的比擬輸入端，該低通濾波器是通過外部元件實(shí)現(xiàn)的，因其根本構(gòu)造根據(jù)不同應(yīng)用而變化，并且這些元件不易集成；與VCO輸入端相連的一個(gè)源跟隨器，是專門作頻率解調(diào)之用。這就可以使得來自環(huán)路濾波器的輸出信號(hào)(濾圖3.5 4046的方框圖波的誤差電壓)能驅(qū)動(dòng)外部放大器或其他電路而不至于加重濾波器的負(fù)載。 4046有兩個(gè)相位比擬器，即相位比擬器和相位比擬器。相位比擬器是一個(gè)具有很強(qiáng)抗噪聲能力的異或門， 異或門是一種常見的數(shù)字邏輯電路。 當(dāng)二個(gè)輸入波形相位差在0180之間變化時(shí)，輸出波形的占空比隨之發(fā)生變化。由于CCMOS電路的輸出電平在VSSVDD之間變化。高電平為99.9%(VDDVSS)

52、,低電平為0.1%(VDDVSS)，故只要用簡(jiǎn)單積分電路就可得到輸出波形的平均電平，此電平與A、B信號(hào)相位差的關(guān)系是：=0時(shí)，Vd=0；=90時(shí)，Vd=1/2VDD；=180時(shí)，Vd=VDD。并可作出相位差與輸出平均電平的曲線。 為使鎖定圍最大，信號(hào)和比擬器頻率必須有50%占空比，如信號(hào)輸入端無信號(hào)或噪聲，該相位比擬器的平均輸出電壓等于VDD /2，與相位比擬器的輸出端連接的低通濾波器將該平均電壓供應(yīng)VCO輸入端并使VCO在中心頻率(f0)處振蕩，對(duì)相位比擬器而言。PLL能獲得鎖定狀態(tài)的頻率圍(捕捉圍)取決于低通濾波器的特性，且能與鎖定圍一樣大，不管輸入信號(hào)量的噪聲，相位比擬器使PLL保持鎖定

53、狀態(tài)。這種類型相位比擬器的一個(gè)特性是它能在接近VCO中心頻率的諧波輸入頻率上鎖定。這種比擬器大多用于調(diào)頻解調(diào)電路，它有較大的捕捉圍，對(duì)低通濾波器的要求不太高，用一般RC滯后型濾波器就可以了。 濾波器參數(shù)的選擇，能確定捕捉圍的大小。 相位比擬器是一個(gè)邊沿控制的數(shù)字存貯網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)具有控制門的四個(gè)邊沿觸發(fā)器和一個(gè)具有公共輸出結(jié)點(diǎn)的P溝和N溝驅(qū)動(dòng)器的三態(tài)輸出電路 相位比擬器是一個(gè)邊沿控制的數(shù)字存貯網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)具有控制門的四個(gè)邊沿觸發(fā)器和一個(gè)具有公共輸出結(jié)點(diǎn)的P溝和N溝驅(qū)動(dòng)器的三態(tài)輸出電路組成。 這類相位比擬僅在信號(hào)和比擬器輸入的上升邊起作用，因而它能接收任意占空比的輸入脈沖(例如：非常窄的脈沖)。如

54、果輸入頻率高于比擬器輸入頻率，則輸出級(jí)的P溝驅(qū)動(dòng)器保持導(dǎo)通，輸出電平為VDD；如信號(hào)輸入頻率低于比擬器輸入頻率，則輸出級(jí)的N溝驅(qū)動(dòng)器保持導(dǎo)通；(輸出電平為VSS；如果信號(hào)和比擬器輸入頻率是同樣的，僅在相位上超前比擬器輸入，則輸出級(jí)P溝驅(qū)動(dòng)器在對(duì)應(yīng)于相位差的時(shí)間里保持導(dǎo)通)；當(dāng)相位比擬器輸出端在低通濾波器上的電壓使得信號(hào)和比擬器輸入在相位和頻率都相等時(shí)，輸出級(jí)的P和N驅(qū)動(dòng)器才保持?jǐn)嚅_，輸出為三態(tài)，保持低通濾波器上的電壓維持在穩(wěn)定的工作點(diǎn)上，同時(shí)，相位脈沖輸出為高電平，表示處于鎖定狀態(tài)。 4046的主要特點(diǎn)是低功耗、高輸入阻抗，其高阻抗性將使LPF設(shè)計(jì)能靈活選擇較大R阻值，較小的C容量。圖3.6是

55、4046應(yīng)用設(shè)計(jì)圖表。其中各參數(shù)單位是：f是kHz、R用K、C用F。通常R與C的常用圍是： 10kR1、R2、R31M C0100Pf(VDD5V時(shí)) C050pF(VDD10V時(shí)) 根據(jù)設(shè)計(jì)圖表，就可以方便地確定出各電阻、電容以及工作頻率。圖3.6 4046應(yīng)用設(shè)計(jì)圖表 VFC32的F/V變換電路1) 圖3.7是VFC32用作頻率電壓變換的電路，把輸入010kHz變換成010V輸出電壓。輸入頻率fIN需先經(jīng)過C3微分成下跳尖脈沖，要求輸入到比擬器(10腳)的脈沖幅度高于+1V且低于-0.6V，脈沖寬度tW應(yīng)滿足下式要求：tW =0.1S-S比擬器輸入阻抗1M/10pF，輸入極限電壓值為VCC

56、。C3要根據(jù)上述要求來取用，當(dāng)然與R6、R7的直流分壓值還有關(guān)。圖示是按TTL電平輸入設(shè)計(jì)的。 2) F/V變換過程較為簡(jiǎn)單。fIN下跳邊使部比擬器A2翻轉(zhuǎn)去觸發(fā)FF產(chǎn)生定時(shí)T2脈沖，S定時(shí)閉合，1mA定時(shí)恒流給C2積分充電，T2過后C2由R1放電。積分輸出電壓V0的平均值將正比于輸入重復(fù)頻率fIN，而且成線性比例關(guān)系V0=7.5 RIN C1fIN 先加滿度輸入頻率fma*，調(diào)R3使輸出電壓V0滿度值，改變fma*的0.1%，調(diào)R5，使V0成為滿度值的0.1%。如此重復(fù)進(jìn)展數(shù)次，到滿意為止。 3) 外接元件選用方法 定時(shí)電容C1應(yīng)滿足下式要求：47pF 其初始容量大小僅影響變換增益，可用R3

57、予以調(diào)整補(bǔ)償。但是C1的溫度漂移將直接成為變換增益漂移誤差，所以，要使用零溫度系數(shù)瓷電容或聚苯已烯電容等高品質(zhì)電容。安裝時(shí)C1要盡量靠近VFC32(最好跨接上去)，以減小寄生電容影響。積分電容C2應(yīng)按下式要求選用1000pF其容量太大則積分幅度過小易引起誤差大，容量太小則引起積分飽和產(chǎn)生非線性誤差，只要漏電流小的產(chǎn)品均可用。積分電容C2按下式選用積分電阻R1按下式選用 (VFS是滿度值電壓)考慮R1、C1均有誤差，所以R1常取用上式計(jì)算值的90%左右的電阻值，另串入R3調(diào)整。R1要用RJJ(精細(xì)金屬膜電阻)類高精度電阻，其穩(wěn)定性將直接影響變換系數(shù)。對(duì)于高精度應(yīng)用要求R1溫度系數(shù)在100ppm/

58、m。圖3.7 頻率電壓變換 R3選用R1的20%左右，其溫度系數(shù)應(yīng)不大于R1的五倍，以便總的RIN漂移足夠小。 R4、R5用于調(diào)零補(bǔ)償(實(shí)際是調(diào)下限起點(diǎn))，R4在1M10M圍選用誤差為20%的金屬膜電阻，R5選用10M100M溫度系數(shù)約為100ppm/m的電位器。 R2是VFC應(yīng)用中的上拉電阻，取決于其電源V+和輸出驅(qū)動(dòng)要求，通?？砂聪率竭x用 其中IL是外接負(fù)荷流入7腳的電流(如TTL輸入低電平電流)。上面R1R3及C1C2的選取都按fma*的占空比為25%來考慮的，這時(shí)可以取得最正確線性度。如果fma*在200kHz以上，器件5GVFC32發(fā)熱增加，fma*的占空也要增加到50%，允許7腳吸

59、入電流增大到15mA使用，但工作環(huán)境溫度必須低于85，精度也降低。 電源VCC要求穩(wěn)定在1%以，這樣可保持變換精度在0.02%以。電源引腳都應(yīng)盡可能靠近連0.01F左右去耦電容，高頻工作時(shí)更須妥善處理。3.3 信號(hào)傳輸 現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)是一種適合于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連網(wǎng)、本錢低、效益高、使用方便、實(shí)用性強(qiáng)、可靠性好的網(wǎng)絡(luò)總線標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)ISA SP50的定義，現(xiàn)場(chǎng)總線是一種串行的、數(shù)字的數(shù)據(jù)通信鏈路，它溝通了生產(chǎn)、過程領(lǐng)域的根本控制設(shè)備(即場(chǎng)地級(jí)設(shè)備)之間以及與更高層次自動(dòng)控制領(lǐng)域的自動(dòng)化控制設(shè)備(即車間級(jí)設(shè)備)之間的聯(lián)系?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備指的是最低層次的控制、監(jiān)測(cè)、執(zhí)行和計(jì)算設(shè)備，包括傳感器、控制

60、器、智能閥門、微處理器和存儲(chǔ)器等各種類型的工業(yè)儀表產(chǎn)品；生產(chǎn)/過程指的是現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連續(xù)制造生產(chǎn)和離散過程控制兩類過程?，F(xiàn)場(chǎng)總線在其中的具體任務(wù)，簡(jiǎn)單地說就是采集測(cè)量值、傳送測(cè)量值以及調(diào)節(jié)干預(yù)過程。現(xiàn)場(chǎng)總線可用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、工廠自動(dòng)化、過程控制、能源管理、可靠性工程、材料處理、數(shù)據(jù)通訊等場(chǎng)合?，F(xiàn)場(chǎng)總線被稱為是一種將引發(fā)一場(chǎng)整個(gè)工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域革命、引起產(chǎn)品全面更新?lián)Q代的變革技術(shù)。并有工控界的諸多權(quán)威人士預(yù)言，二十一世紀(jì)是現(xiàn)場(chǎng)總線的世紀(jì)。 現(xiàn)場(chǎng)總線的先驅(qū)是Honeywell公司1983年推出的數(shù)字信號(hào)420mA輸出的差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)器，它在輸出的420mA直流信號(hào)上迭加了數(shù)字信號(hào)，從而使現(xiàn)