鉆井儀表基礎(chǔ)知識(shí)

第十四章鉆井儀表基礎(chǔ)知識(shí)

第一節(jié)鉆井儀表基礎(chǔ)知識(shí)

鉆井是石油勘探開發(fā)的主要手段，鉆井儀器儀表是鉆井工程的眼

睛,是油氣工程監(jiān)測(cè)鉆井過(guò)程、進(jìn)行科學(xué)分析和科學(xué)決策的重要工具,

是實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、快速、高效鉆井的重要保障。

一、鉆井儀表的結(jié)構(gòu)、性能及用途

（-）ZCJY-D型鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)儀

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

采用工業(yè)控制領(lǐng)域成熟且應(yīng)用廣泛的CAN總線技術(shù)，將

各防爆傳感器信號(hào)經(jīng)CAN節(jié)點(diǎn)處理盒轉(zhuǎn)換成總線信號(hào)，依次

串連，同時(shí)在一條總線上傳輸多項(xiàng)測(cè)量參數(shù)，直至前后臺(tái)計(jì)

算機(jī)進(jìn)行采集處理。采集的數(shù)據(jù)可以在鉆井工程師辦公室、

司鉆控制臺(tái)同時(shí)實(shí)時(shí)顯示，可繪制連續(xù)曲線。

ZCJY-D型鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)儀是我廠為配套鉆機(jī)和修井機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)

的參數(shù)儀表，測(cè)量顯示鉆機(jī)或修井機(jī)在作業(yè)過(guò)程中大鉤懸重和鉆壓、

轉(zhuǎn)盤扭矩、立管壓力、吊鉗扭矩、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、泵沖速、泥漿回流、泥

漿罐體積、泥漿罐總體積、泥漿密度、泥漿溫度、泥漿電導(dǎo)、全燃含

量、硫化氫含量、游車高度、井深、鉆頭位置、鉆時(shí)等參數(shù)的變化情

況，幫助司鉆掌握鉆機(jī)的工作狀態(tài)。

從系統(tǒng)組成上，ZCJY-D型鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)儀由傳感器、總線節(jié)點(diǎn)、

前臺(tái)鉆顯單元（含PC104嵌入式計(jì)算機(jī)、觸摸式液晶顯示器）和隊(duì)長(zhǎng)

辦公室電腦終端等組成。前臺(tái)鉆顯單元（即司鉆顯示臺(tái)）采用觸摸屏

方式，可安裝在鉆臺(tái)上或司鉆操作房?jī)?nèi)。所有傳感器通過(guò)總線模塊連

接在CAN總線電纜上，分別在前臺(tái)觸摸屏、后臺(tái)工控機(jī)上實(shí)時(shí)顯示所

有數(shù)據(jù)及曲線，并可存儲(chǔ)記錄、打印。

圖1.1ZCJY-D型鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)示意圖

2.主要技術(shù)指標(biāo)

(1)工作溫度:-30℃-70℃

(2)相對(duì)濕度：0—90%

(3)大鉤懸重和鉆壓

1）測(cè)量范圍：0—500X10kN

2）測(cè)量誤差：^±1.5%

（4）轉(zhuǎn)盤扭矩：

1）測(cè)量范圍：0—40kN?m（顯示方式0—500刻度）

2）測(cè)量誤差：W±1.5%

（5）吊鉗扭矩：

1）測(cè)量范圍：0—lOOkN（以尾繩拉力表示）

2）測(cè)量誤差：^±1.5%

（6）立管壓力：

1）測(cè)量范圍：0-40Mpa

2）測(cè)量誤差：W±L5%

（7）鉆深

1）測(cè)量范圍：0—9999.9m

2）測(cè)量誤差：＜±0.5%

（8）轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速：

1）測(cè)量范圍：0-300RPM

2）測(cè)量誤差：W±l.5%

（9）泵沖速：

1）測(cè)量范圍：0-200spM

2）測(cè)量誤差：^±1.5%

（10）泥漿回流：

1）測(cè)量范圍：0-100%

2）測(cè)量誤差：W±1.5%

（11）泥漿罐體積：

1）測(cè)量范圍：0—80

2）測(cè)量誤差：^±1.5%

（12）泥漿密度：

1）測(cè)量范圍：0.8-2.Og/cm3

2）測(cè)量誤差：一士0.02g/cm3

（13）全燒:

1）測(cè)量范圍：0—100%LEL（煌類氣體爆炸下限的濃度）

2）測(cè)量誤差：W±5%LEL（F?S）

3）響應(yīng)時(shí)間:小于15秒（90%響應(yīng)）

4）最遠(yuǎn)安裝距離1000米

（14）硫化氫：

1）測(cè)量范圍：0—lOOppm

2）測(cè)量誤差：W±5%F?S

3）響應(yīng)時(shí)間:小于60秒

4）最遠(yuǎn)安裝距離1000米

（15）系統(tǒng)工作電壓：220VAe±20%47-63Hz

3.性能特點(diǎn)

（1）高速，傳輸距離遠(yuǎn)

（2）抗干擾能力強(qiáng)

（3）靈活的工作方式：該系統(tǒng)的測(cè)量參數(shù)可隨時(shí)根據(jù)用戶的需

求增加監(jiān)測(cè)的參數(shù)

（二）美國(guó)馬丁儀表（Drillwatch及Rigsense）

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)采集處理器(DAQ)原理框圖

2.性能特點(diǎn)

(1)性能穩(wěn)定可靠

(2)能存儲(chǔ)和解壓縮需要的專用通道數(shù)據(jù)

(3)具有鉆具組合功能，自動(dòng)校準(zhǔn)井深數(shù)據(jù)，提高井深測(cè)量精度

(4)輸出WITS數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)鉆井?dāng)?shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能

二、鉆井參數(shù)測(cè)量

(―)ZCJY-D型鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)儀

1.指重(鉤載)測(cè)量系統(tǒng)

(1)系統(tǒng)組成與工作原理

指重測(cè)量系統(tǒng)由指重表傳感器、懸重壓力變送器、總線模擬模塊

盒、連接管線和電纜等組成。

大鉤載荷通過(guò)鋼絲繩作用在指重表死繩固定器上，再通過(guò)杠桿機(jī)

構(gòu)作用在指重表傳感器上，指重表傳感器獲得的液壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓力變

送器，壓力變送器輸出的電流信號(hào)在總線模入模塊盒內(nèi)處理，再通過(guò)

總線電纜送入前臺(tái)鉆顯單元和后臺(tái)隊(duì)長(zhǎng)辦公室單元。

（2）安裝、調(diào)試與使用：

1）安裝

大鉤懸重傳感器固定安裝在死繩固定器上。安裝完畢后，將液壓

軟管線的自封接頭一頭與傳感器連接，另一頭與顯示表箱和記錄儀上

對(duì)應(yīng)的自封公接頭連接。注意管線走向應(yīng)合理，不要彎得過(guò)急或繃得

太緊，并應(yīng)避免被其他物體擠壓或切割，最后用尼龍?jiān)鷰⒁簤很浌?/p>

固定在井架桁架上。大鉤懸重指示儀（即指重表）以及阻尼器、排氣

閥均已安裝在儀表箱上。

記錄儀結(jié)構(gòu)見圖2.1。

圖2.1XZJ型記錄儀

1.記錄筆2.筆臂3.微調(diào)螺釘4.筆臂轉(zhuǎn)軸架

5.記錄紙托盤6.記錄紙7.記錄儀殼體8.彈簧管

9.記錄時(shí)鐘10.記錄紙壓帽11.記錄儀蓋12.阻尼器

2）調(diào)試:

①安裝完畢后液壓系統(tǒng)必須進(jìn)行充油和排空氣。將手壓油泵的液壓

管線與傳感器充油接頭相連接，上下?lián)u動(dòng)搖桿向傳感器泵油。液壓系統(tǒng)

排空氣應(yīng)根據(jù)傳感器和指示儀的高低，按先低后高的順序進(jìn)行。注意在

充汕過(guò)程中油杯內(nèi)液面高度不得低于汕杯高度的一半。如圖2.2。

圖2.2死繩拉力傳感器及手壓泵

②為了使指示儀和記錄儀既能靈敏地指示和記錄大鉤懸重的變

化，指針和筆臂又不產(chǎn)生強(qiáng)烈擺動(dòng)，應(yīng)對(duì)指重阻尼器、靈敏阻尼器進(jìn)

行必要的調(diào)節(jié)。首先順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)阻尼器T型閥桿，使阻尼器處于

關(guān)閉狀態(tài)。然后反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)T型閥桿兩圈。觀察指示儀指針擺動(dòng)

情況。如過(guò)于靈敏,應(yīng)關(guān)閉1/3~~1/4圈,如太遲鈍，則打開1/41/3

圈。如此反復(fù)調(diào)節(jié)，直到調(diào)節(jié)出滿意的阻尼效果為止。

③檢查儀器在空載時(shí)記錄儀筆尖是否回零，如不回零應(yīng)查明原

因，必要時(shí)拔出指針從新定位，筆尖可通過(guò)微調(diào)螺絲調(diào)零。

3）使用

儀器安裝調(diào)試完畢后，便可投入使用。大鉤懸重及鉆壓是鉆井作

業(yè)中必須監(jiān)控的參數(shù)。當(dāng)全部鉆具下到井中，指重表主指針指示值即

為大鉤上的懸重。這時(shí)將游動(dòng)刻度盤的零位對(duì)準(zhǔn)靈敏指針，然后施加

鉆壓開始鉆進(jìn)，靈敏指針指示值即為鉆壓。在鉆進(jìn)過(guò)程中，司鉆必須

時(shí)刻觀察鉆壓的變化，不斷控制剎把加以校正，

使鉆壓穩(wěn)定，送鉆均勻，從而提高鉆井質(zhì)量。

在大鉤懸重測(cè)量系統(tǒng)使用期間，應(yīng)經(jīng)常檢查指重表阻尼器的阻尼

效果，液壓管線有無(wú)滴漏，發(fā)現(xiàn)異?；蚬收蠎?yīng)及時(shí)排除。記錄儀每

24小時(shí)更換一次記錄紙，同時(shí)對(duì)時(shí)鐘上弦，按天文時(shí)間將記錄筆尖

應(yīng)對(duì)準(zhǔn)記錄紙上的時(shí)間坐標(biāo)，然后上緊記錄紙壓帽。

4）總線模擬模塊盒

①模塊應(yīng)選擇方便拆卸的安裝場(chǎng)所，便于維護(hù)和操作，同時(shí)應(yīng)盡

可能靠近壓力變送器盒，并盡量避免強(qiáng)光直接照射和雨淋。選好安裝

位置后，通過(guò)C型鉗將其固定。

②總線模塊插座分布和引腳分布如圖2.3、2.4、2.5所示，將壓

力變送器連接電纜接至模塊的信號(hào)輸入插座，CAN總線插座與前后總

線電纜相連，若此模塊是最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則將空閑的CAN總線插座的

密封蓋擰緊，保證模塊的密封性。

CAN總線插座信號(hào)輸入插座CAN總線插座

圖2.3總線模塊插座分布示意圖

1：+V+20—25V

2：SIN信號(hào)

yo43QJ3：懸空

4：GND地

圖2.4信號(hào)輸入插座引腳示意圖

1：GND地

2：+24V+20—25V

3：CANL總線低

\L540/4：CANH總線高

5：屏蔽

圖2.5CAN總線插座引腳示意圖

5）儀器的維護(hù)與保養(yǎng)

①儀器在鉆機(jī)搬遷時(shí)，應(yīng)卸掉載荷，使表針回到零位，同時(shí)關(guān)閉

重量指示儀上的緩沖閥，再卸下相關(guān)連接管線、接頭及壓力變送器。

②儀器使用的液體應(yīng)干凈、無(wú)沉淀物，以避免管線堵塞，影響儀

器的性能。

③定期將儀器送檢，由專業(yè)維修人員按《JJG（石油）03檢定規(guī)

程》進(jìn)行維修、保養(yǎng)和檢定。

④為延長(zhǎng)儀器的使用壽命，鉆機(jī)使用負(fù)載的范圍，原則上以不超

過(guò)指重表最大負(fù)荷80%為準(zhǔn)則。

⑤每天在工作前，應(yīng)清除傳感器上的碎石、泥漿和冰塊；同時(shí)檢

查傳感器的法蘭與扶圈的間隙是否符合要求，小于要求時(shí)，應(yīng)立即補(bǔ)

充液體。

⑥定期拆下繩輪中部的端蓋，在軸承上涂鈣基潤(rùn)滑脂。

6）故障原因及排除辦法

故障原因排除辦法

繩輪轉(zhuǎn)動(dòng)不靈

清洗軸承并加潤(rùn)滑脂。

活

顯示數(shù)

值不準(zhǔn)傳感器受限制清除外部障礙物，并清洗干凈。

確給傳感器補(bǔ)注液壓油，并在放氣閥上放出氣體和多

液體不足

余液體。

檢查電纜兩端插頭對(duì)應(yīng)插針是否連通或與其他插針

總線電纜斷線

短路；檢查總線模塊的兩個(gè)CAN總線插座之間的對(duì)

或短路

應(yīng)插孔是否連通或與其他插孔短路。

用萬(wàn)用表檢測(cè)變送器的工作電壓，應(yīng)在+20V?+25V

壓力變送器工之間，若超過(guò)此范圍應(yīng)檢查傳感器電纜及插座是否

無(wú)顯示

作電壓不正常短路、斷路，或檢查模塊盒內(nèi)的+24V端及系統(tǒng)電源

模塊的+24V輸出端（在前臺(tái)鉆顯單元箱體中）。

壓力變送器感

壓膜片有明顯及時(shí)更換。

變形，已損壞

7)注意事項(xiàng)

①在安裝指重表時(shí)，應(yīng)首先檢查鉆機(jī)參數(shù)與指重表參數(shù)是否相符。

A、檢查鉆機(jī)額定死繩拉力與指重表的最大死繩拉力是否相符。

B、檢查游車系統(tǒng)的鋼絲繩股數(shù)與指重表的繩數(shù)是否相符。

②如果使用其它廠家的死繩固定器，請(qǐng)按照其技術(shù)要求進(jìn)行安裝。

③為保證測(cè)量精度，液壓管線應(yīng)安裝在溫差變化較小的地方。

④所有屏蔽電纜不要與其它電源線一起通過(guò)導(dǎo)線管或明線槽，也

不可在大功率設(shè)備附近穿過(guò)。

⑤在防爆場(chǎng)合應(yīng)切斷電源后再插拔插頭連線。

⑥請(qǐng)勿帶電拆卸儀器。

2.轉(zhuǎn)盤扭矩測(cè)量系統(tǒng)

(1)系統(tǒng)組成與工作原理

機(jī)械鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤扭矩測(cè)量系統(tǒng)由惰輪式轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器、壓力變送

器、總線模擬模塊盒、連接管線和電纜等組成。

鉆井過(guò)程中，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)一系列傳動(dòng)裝置，經(jīng)傳動(dòng)鏈條帶動(dòng)

絞車和轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)鉆具，實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)。傳動(dòng)鏈條的張緊程度可對(duì)應(yīng)

于轉(zhuǎn)盤的扭矩，因此轉(zhuǎn)盤扭矩測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)鏈條的張緊

力，間接反應(yīng)轉(zhuǎn)盤扭矩。將轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器安裝在轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)鏈條緊邊

下面，傳感器上的惰輪頂起鏈條，形成一個(gè)夾角；當(dāng)轉(zhuǎn)盤對(duì)鉆桿施加

扭矩時(shí)，鏈條對(duì)惰輪產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)盤扭矩成正比的向下壓力，此壓力

通過(guò)傳感器上的液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)壓強(qiáng)，該液壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓力變送

器，壓力變送器輸出的電流信號(hào)在總線模擬模塊盒內(nèi)處理，再通過(guò)總

線電纜送入前臺(tái)鉆顯單元和后臺(tái)隊(duì)長(zhǎng)辦公室單元。

對(duì)電動(dòng)鉆機(jī)，轉(zhuǎn)盤扭矩測(cè)量系統(tǒng)由霍爾傳感器及電動(dòng)轉(zhuǎn)盤扭矩指

示儀組成，霍爾傳感器卡在主電機(jī)電源線上，轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生扭矩將反映電

機(jī)電流的改變，系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)電流與扭矩的變化關(guān)系曲線計(jì)算出轉(zhuǎn)盤

扭矩的具體數(shù)值。由于其安裝只需卡在主電機(jī)電源線上，比較簡(jiǎn)單，

因此以下說(shuō)明針對(duì)機(jī)械式轉(zhuǎn)盤扭矩測(cè)量系統(tǒng)。

（2）安裝、調(diào)試與使用

鏈條箱在設(shè)計(jì)時(shí)已預(yù)留了轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器的安裝位置和檢修窗

口?？梢院芊奖愕刂苯訉鞲衅靼惭b在其內(nèi)。

圖3.1是轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器在鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)鏈條箱內(nèi)安裝情況。

圖3.1轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器安裝示意圖

轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)鏈條箱改造完畢后，就可進(jìn)行傳感器的安裝。具體步驟

如下：

1）螺栓把傳感器前后焊接底板固定在傳感器底座上；

2）將傳感器放在鏈條箱的底板上，使傳感器側(cè)面正對(duì)檢查窗口，

搖臂自由端朝向主動(dòng)鏈輪；

3）認(rèn)真調(diào)整傳感器的位置，使惰輪和主從動(dòng)鏈輪三者的中心在

同一平面內(nèi)，這時(shí)鏈條的兩排滾子應(yīng)對(duì)稱地騎在惰輪的兩凸緣上（這

點(diǎn)十分重要，如果鏈條與惰輪未對(duì)齊，鏈條側(cè)板會(huì)切割惰輪凸緣，急

劇縮短惰輪的使用壽命）。然后用電焊將前后焊接底板點(diǎn)焊在箱體底

板上；

4）卸下傳感器上的四顆固定螺栓，將傳感器移開，用電焊將前

后焊接底板牢固地焊接在箱體底板上。

5）如有必要，再次校正傳感器與鏈條的相對(duì)位置，可用螺栓之

間的間隙和傳感器上的兩顆主軸固定螺栓對(duì)惰輪的位置進(jìn)行少量的

調(diào)整；

6）擰緊傳感器底座上的四顆固定螺栓，將傳感器牢固地固定在

前后焊接底板上；

7）將已安裝好自封公接頭的液壓彎頭安裝在箱體M27X1.5的螺

孔（或中28的圓孔上），最后按系統(tǒng)圖連接液壓管線。

（3）轉(zhuǎn)盤扭矩測(cè)量系統(tǒng)的調(diào)校：

本測(cè)量系統(tǒng)的調(diào)校主要是傳感器和指示儀的調(diào)校。

傳感器的調(diào)校按如下步驟進(jìn)行：

1）將系統(tǒng)按系統(tǒng)圖連接好；

2）提起轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)鏈條，使其不與傳感器惰輪接觸，此時(shí)指示儀

上的讀數(shù)應(yīng)為“0”，然后放下鏈條使其與傳感器惰輪接觸。

3）將注油泵接頭與轉(zhuǎn)盤扭矩汕路充汕閥聯(lián)接，暫不要擰緊聯(lián)接螺母。

4）將液壓油倒入注油泵油杯，緩慢地推動(dòng)注油泵活塞，直到注油

泵與充油閥聯(lián)接處無(wú)氣泡冒出時(shí)再將充油轉(zhuǎn)換接頭上的聯(lián)接螺母擰緊。

5）泵足夠的油進(jìn)入系統(tǒng)，直到指示儀讀數(shù)為60?80。

注意:在充油過(guò)程中，注油泵油杯內(nèi)的油平面高度應(yīng)保持在一半

以上，以免空氣泵入系統(tǒng)中。

6）鎖上轉(zhuǎn)盤止動(dòng)器，小心地合上轉(zhuǎn)盤離合器，使鏈條產(chǎn)生拉力，

在一個(gè)較大的拉力下，指示表讀數(shù)應(yīng)在700?800的范圍內(nèi)。如果讀

數(shù)偏低，應(yīng)再泵更多的油進(jìn)入系統(tǒng)，然后再拉鏈條進(jìn)行試驗(yàn)；如果讀

數(shù)偏高，可通過(guò)液壓管線上的自封接頭處放掉一些油，再拉鏈條進(jìn)行

試驗(yàn)，如此反復(fù)調(diào)試，直到指示儀讀數(shù)達(dá)到以上要求為止。

注意：如果反復(fù)調(diào)試均達(dá)不到以上要求，應(yīng)重新檢查傳感器的安

裝定位尺寸和鏈條的松緊程度，通?？梢杂迷趥鞲衅鞯鬃霞訙p墊片

的辦法來(lái)校正。

調(diào)試完畢，從充油閥上卸下注油泵，戴上充油閥護(hù)帽。

（4）轉(zhuǎn)盤扭矩系統(tǒng)的使用：

在一般的鉆井作業(yè)中，本測(cè)量系統(tǒng)的最大用處是監(jiān)測(cè)鉆頭扭矩的

變化，及時(shí)向司鉆提示鉆頭的磨損和地層的變化等井下情況，從而避

免事故發(fā)生。當(dāng)下鉆完畢，在不對(duì)鉆頭施加鉆壓的情況下，以正常鉆

井的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿，轉(zhuǎn)盤扭矩指示儀指針會(huì)偏轉(zhuǎn)到某一位置，司鉆應(yīng)

記下刻度盤讀數(shù)，然后施加鉆壓進(jìn)行鉆進(jìn)，這時(shí)指示儀上的指示值與

先前所記讀數(shù)之差就是鉆頭上的扭矩，指針在這附近擺動(dòng)就表明鉆進(jìn)

扭矩正常。

在此處必須特別說(shuō)明，本測(cè)量系統(tǒng)指示儀讀數(shù)是轉(zhuǎn)盤扭矩的當(dāng)量

值，其刻度值并不直接以N?m為單位。如要讀出真實(shí)扭矩值的大小,

必須借助其它測(cè)量?jī)x器，如吊鉗扭矩儀對(duì)本測(cè)量系統(tǒng)指示儀進(jìn)行標(biāo)

定。但這種標(biāo)定在一般的鉆井工程中，特別是打生產(chǎn)井中意義不大。

（5）轉(zhuǎn)盤扭矩系統(tǒng)易損件的更換及日常維護(hù)：

1）易損件的更換及傳感器的日常維護(hù)：

轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器是安裝在鏈條箱內(nèi)的，因此可以從鏈條潤(rùn)滑系統(tǒng)

中得到充分的潤(rùn)滑，但要經(jīng)常檢查傳感器和鏈條是否對(duì)齊，特別是轉(zhuǎn)

盤因種種原因發(fā)生了位移后。如果惰輪輪緣磨損嚴(yán)重，凸緣表面剝落

而失圓，就需要更換惰輪。更換步驟如下：

①卸下轉(zhuǎn)盤扭矩傳感器搖臂上惰輪主軸端蓋螺釘（每邊各四顆）

和主軸固定螺釘（每邊各一顆）；

②從搖臂上卸下主軸端蓋，使惰輪從搖臂上落下來(lái)；

③「向傳感器汕缸內(nèi)泵油，使搖臂抬高，惰輪便可從搖臂框架中

取出來(lái);

④在新惰輪上裝上軸承、主軸和端蓋，并在軸承室內(nèi)注滿鈣基潤(rùn)

滑脂；

⑤將新惰輪放到傳感器搖臂之下，降低搖臂或抬高惰輪，重新裝

上惰輪主軸端蓋，擰緊端蓋螺釘；

⑥檢查惰輪與鏈條是否對(duì)齊，必要時(shí)按傳感器的安裝步驟②?⑤

所述方法進(jìn)行調(diào)整，最后擰緊主軸螺釘；

⑦按本節(jié)所述步驟重新對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)校。

2）指示儀的日常維護(hù)：

指示儀不需要特別的維護(hù)保養(yǎng)，僅需保持表面的清潔，以利觀察。

3）液壓管線的檢查維護(hù)：

用肉眼經(jīng)常檢查管線接頭是否滲漏，對(duì)漏油的接頭如果通過(guò)擰緊

仍無(wú)效果，就應(yīng)更換液壓軟管和接頭。

（6）總線模擬模塊盒的安裝可參見指重測(cè)量系統(tǒng)的相應(yīng)部分。

3.立管壓力測(cè)量系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)組成與工作原理

立管壓力測(cè)量系統(tǒng)由立管壓力傳感器、立管壓力變送器、總線模

擬模塊盒、連接管線和電纜等組成。

立管內(nèi)的泥漿壓力通過(guò)傳感器中的膠杯作用在液壓油上，油壓傳

遞到立管壓力變送器上，壓力變送器輸出的電流信號(hào)在總線模擬模塊

盒內(nèi)處理，再通過(guò)總線電纜送入前臺(tái)鉆顯單元和后臺(tái)隊(duì)長(zhǎng)辦公室單

Ho

（2）安裝、調(diào)試與使用

1）傳感器的安裝：立管壓力傳感器的結(jié)構(gòu)見圖4.1。

立管壓力傳感器應(yīng)安裝在立管上離鉆臺(tái)平面約2米高，而且安

裝、拆卸都較為方便的地方，其方向應(yīng)豎直向上。在傳感器與立管之

間應(yīng)安裝一個(gè)高壓角式截止閥。為方便現(xiàn)場(chǎng)安裝，我廠成套儀表均配

備有高壓角式截止閥和焊接短節(jié)，安裝示意見圖4.2。

1.螺套2.翼形螺母3.單向四

4.缸體5.膠杯6.液壓管線

7.壓帽8.密封圈

圖4.1立管壓力傳感器圖4.2立管壓力傳感器安裝

具體安裝步驟：

①放空立管內(nèi)的鉆井液，在確認(rèn)無(wú)壓力之后，在立管上選定安

裝傳感器的地方用氣割槍割一個(gè)直徑50毫米的圓孔；

②正對(duì)圓孔水平地將焊接短節(jié)焊在立管上，必須保證焊縫的密

封和牢固；

③在高壓角式截止閥的兩圓錐螺紋上纏繞上聚四氟乙烯薄膜，

將高壓角式截止閥水平地?cái)Q緊在焊接短節(jié)上，要求閥中部的圓錐螺紋

垂直向上；

④卸下傳感器上的螺套，用管鉗將其牢固安裝在角式截止閥中

部的圓錐螺紋上；

⑤檢查傳感器內(nèi)液壓油是否合適。當(dāng)傳感器與顯示表臺(tái)連通后,

通過(guò)傳感器缸體底部的孔洞觀察膠杯。液壓油合適時(shí)，膠杯是癟的，

側(cè)壁剛好互相接觸。如果膠杯是圓的，則表示液壓油不足，應(yīng)充油后

再安裝；

⑥傳感器翼形螺母螺紋涂上鉛油后，將缸體和翼形螺母安裝在

螺套上，用錘子敲緊翼形螺母，注意不要敲擊缸體及其上的部件。

傳感器安裝完畢后，按系統(tǒng)圖連好液壓軟管線。注意軟管線的走

向，避免彎得過(guò)急或繃得太緊，也不要被其它物體擠壓或切割。管線

連好后，應(yīng)用尼龍?jiān)鷰г诟魈帉⑵渑c井架或桁架固定。

2）調(diào)試：

系統(tǒng)充油：

當(dāng)系統(tǒng)無(wú)油或缺油時(shí)，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)充油，具體操作步驟如下：

①傳感器移至顯示表臺(tái)附近，并將傳感器的液壓管線與顯示表臺(tái)

連接。

②傳感器缸體底部向上，將注油泵與充油閥連接（暫不擰緊聯(lián)結(jié)

螺母），將液壓油倒入注油泵油杯，緩慢地推動(dòng)注油柱塞，直到注油

泵與充油閥連接處無(wú)氣泡冒出時(shí)一，立即將聯(lián)結(jié)螺母擰緊。

③顯示表油路排空氣時(shí)一，應(yīng)先找到顯示表臺(tái)內(nèi)導(dǎo)流板上與立管壓

力管線相對(duì)應(yīng)的堵頭，并將堵頭松開，往復(fù)推動(dòng)注油泵柱塞，直到堵

頭處無(wú)氣泡冒出時(shí)擰緊堵頭。

注意：在充汕的全過(guò)程中，注油泵汕杯內(nèi)的油平面高度應(yīng)保持在

一半以上，以免空氣泵入系統(tǒng)中。

④繼續(xù)往系統(tǒng)泵油，直到傳感器膠杯壓癟，側(cè)壁剛好相互接觸

立即停止泵油。

注意：絕對(duì)不要向系統(tǒng)過(guò)多充油.以免損壞膠杯。

⑤卸下注油泵，戴上充油閥護(hù)帽。

⑥將傳感器缸體安裝到螺套上，重新聯(lián)接和固定液壓軟管。

⑦顯示表調(diào)節(jié)：

顯示表出廠時(shí)一，已經(jīng)調(diào)節(jié)準(zhǔn)確。只有在顯示表經(jīng)長(zhǎng)期使用后，才

需要進(jìn)行調(diào)?！，F(xiàn)場(chǎng)一般采用與高一級(jí)精度的儀表比對(duì)的方式進(jìn)行。

方法如下：當(dāng)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)顯示表后面的調(diào)節(jié)螺桿，使

顯示表的指針讀數(shù)與泥漿泵處的壓力表的讀書相同即可。

如果調(diào)節(jié)顯示表后面的螺桿時(shí)，指針不動(dòng)，則表明顯示表可能已

損壞，應(yīng)更換新的顯示表，并按上面的調(diào)節(jié)方法進(jìn)行調(diào)整。如顯示表

仍不能正常工作，則表明整個(gè)系統(tǒng)處于異常狀態(tài)，應(yīng)請(qǐng)專業(yè)維修人員

進(jìn)行維修和調(diào)整。

3）總線模入模塊盒的安裝可參見指重測(cè)量系統(tǒng)的相應(yīng)部分。

4）儀器的維護(hù)與保養(yǎng)

①儀器在鉆機(jī)搬遷時(shí)，應(yīng)關(guān)閉泥漿泵，將傳感器卸下，清洗膠杯

內(nèi)的泥漿。

②經(jīng)常檢查管線是否漏油。

③傳感器膠杯是易損件。更換時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉泥漿泵，用專用扳手

從傳感器中卸下壓蓋，取出舊膠杯，清洗缸體，然后把新膠杯裝入缸

體（不要?jiǎng)潅z杯），再裝上壓蓋，使壓蓋端面與缸體端面平齊。

5）故障原因及排除辦法

故障原因排除辦法

卸下傳感器上的母由壬，清洗膠杯，如

泥漿沉淀

顯示值過(guò)低發(fā)現(xiàn)膠杯破爛，應(yīng)更換膠杯。

液體不足給傳感器補(bǔ)注液壓油，見圖2.7。

檢查電纜兩端插頭對(duì)應(yīng)插針是否連通或

與其他插針短路；檢查總線模塊的兩個(gè)

總線電纜斷線或短路

CAN總線插座之間的對(duì)應(yīng)插孔是否連通

或與其他插孔短路。

用萬(wàn)用表檢測(cè)變送器工作電壓，應(yīng)在

+20V?+25V之間，若超過(guò)此范圍應(yīng)檢查

無(wú)顯示

壓力變送器工作電壓傳感器電纜及插座是否短路、斷路，或

不正常檢查模塊盒內(nèi)的+24V端及系統(tǒng)電源模塊

的+24V輸出端（在前臺(tái)鉆顯單元箱體

中）。

壓力變送器感壓膜片

及時(shí)更換。

有明顯變形，已損壞

4.深度測(cè)量系統(tǒng)

(1)系統(tǒng)組成與工作原理

深度測(cè)量系統(tǒng)由深度傳感器、總線深度模塊盒和傳輸線組成。

滾筒式傳感器主要由光電編碼器組成，光電編碼器安裝在滾筒軸

上，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電編碼器將輸出兩組相位差為90。的電脈沖信

號(hào)，由微處理器進(jìn)行采集。

(2)安裝、調(diào)試與使用

1)安裝

井深傳感器安裝在絞車軸導(dǎo)氣龍頭一端。多數(shù)鉆機(jī)導(dǎo)起龍頭處都

有一個(gè)螺紋直徑為G3/4"接頭，如圖5.1所示。井深傳感器兩端的

接頭尺寸分別為G3/4"外螺紋和G3/4"內(nèi)螺紋。安裝時(shí)，只須將絞

車軸上G3/4"接頭卸下，將傳感器G3/4"外螺紋擰入絞車軸上

G3/4"內(nèi)螺紋，然后將G3/4"接頭擰入傳感器上G3/4"內(nèi)螺紋上,

傳感器即告安裝完畢。

圖5.1井深傳感器的安裝示意圖

2)總線深度模塊盒

①模塊應(yīng)選擇好的安裝場(chǎng)所，便于維護(hù)和操作，同時(shí)應(yīng)盡可能靠

近傳感器，并盡量避免強(qiáng)光直接照射和雨淋。選好安裝位置后，用模

塊上的C型鉗將其固定。

②總線模塊插座分布和插座引腳分布如圖5.2、5.3所示，將光

電編碼器電纜接至模塊的信號(hào)輸入插座，CAN總線插座與前后總線電

纜相連，若此模塊是最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則將空閑的CAN總線插座的密封

蓋擰緊，保證模塊的密封性。

CAN總線插座信號(hào)輸入插座CAN總線插座

圖5.2總線模塊插座分布示意圖

1：GND地

2：

3：+V滾筒式傳感器電源

4：PBB相信號(hào)

5：PAA相信號(hào)

6?7：懸空

圖5.3信號(hào)輸入插座引腳示意圖

CAN總線插座引腳定義可參見指重測(cè)量系統(tǒng)的相應(yīng)部分。

3）儀器的維護(hù)與保養(yǎng)

①經(jīng)常檢查電纜是否損壞，各接頭是否松動(dòng)。

②經(jīng)常檢查轉(zhuǎn)動(dòng)部件是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。

5.轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和泵沖速測(cè)量系統(tǒng)

(1)系統(tǒng)組成與工作原理

轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和泵沖速采用無(wú)接觸方式測(cè)量，系統(tǒng)由接近式感應(yīng)開關(guān)、

總線泵沖轉(zhuǎn)速模塊盒和電纜等組成。

金屬物體在傳感器的感應(yīng)面附近劃過(guò)，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，通過(guò)電纜

送入總線泵沖轉(zhuǎn)速模塊盒，由后者處理、計(jì)算出當(dāng)前泵沖速、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)

速，在司鉆臺(tái)和隊(duì)長(zhǎng)辦公室顯示。

泵沖速測(cè)量系統(tǒng)的組成和工作原理與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)相同。

(2)安裝、調(diào)試與使用

1)泵沖傳感器的安裝

泵沖次傳感器安裝示意見圖6.Io

8~12

圖6.1泵沖次傳感器安裝圖

泵沖傳感器要求安裝在泵的主動(dòng)軸上，具體安裝在主動(dòng)軸的哪一

邊要視不同的泥漿泵而定。軸上焊接或固定的感應(yīng)凸塊長(zhǎng)寬各為30

毫米，高度為40毫米。傳感器配有專用安裝支架，可以很方便地固

定在軸的護(hù)罩上。也可在泵體的適當(dāng)位置焊一塊鋼板，然后將傳感器

支架夾緊在所焊的鋼板上即可。安裝時(shí)應(yīng)注意：傳感器感應(yīng)頭與泵軸

上所焊的凸塊必須對(duì)正！安裝好后，還應(yīng)立即調(diào)整傳感器感應(yīng)頭與凸

塊的距離，應(yīng)控制在8~12毫米以內(nèi)。當(dāng)傳感器感應(yīng)頭與凸塊對(duì)正時(shí),

傳感器上的指示燈應(yīng)發(fā)光，可以通過(guò)這一現(xiàn)象來(lái)判斷傳感器感應(yīng)頭與

凸塊的距離是否調(diào)整好。以相同方法安裝第二個(gè)泵沖次傳感器。

各部件安裝好后，按系統(tǒng)連接圖進(jìn)行電纜的敷設(shè)和連接，要求走

線符合井場(chǎng)規(guī)范，并在多處用尼龍?jiān)鷰Ч潭ǎ缓蠹纯赏度胧褂谩?/p>

2）轉(zhuǎn)速傳感器的安裝

轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速傳感器應(yīng)安裝在轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)和變速箱之后的轉(zhuǎn)盤輸

入軸上，其安裝方法與泵沖次傳感器的安裝方法相同。主要應(yīng)考慮安

裝維修比較方便，具體位置要根據(jù)鉆機(jī)情況在現(xiàn)場(chǎng)確定。其安裝方法

與泵沖次傳感器的安裝方法相同。傳感器安裝好后，按系統(tǒng)連接圖敷

設(shè)和連接電纜，要求符合井場(chǎng)的規(guī)范，并在多處用尼龍?jiān)鷰㈦娎|線

固定，然后即可投入使用。

3）常見故障的處理：

①如果泵沖傳感器在正常狀態(tài)下使用，無(wú)信號(hào)輸出，首先檢查電

纜是否短路或斷路。

②確定電纜正常后，則測(cè)試傳感器的工作電壓。

③如工作電壓正常，可用金屬物體靠近傳感器的端面，檢查傳感

器有無(wú)輸出信號(hào)，用以判別傳感器是否損壞。

④如傳感器無(wú)損壞，應(yīng)調(diào)整傳感器與被測(cè)物體之間距離在8~1

2毫米內(nèi)。

⑤總線泵沖轉(zhuǎn)速模塊盒的安裝可參見指重測(cè)量系統(tǒng)的相應(yīng)部分，

信號(hào)輸入插座引腳分布如圖6.2所示，CAN總線插座引腳分布和定義

與指重測(cè)量系統(tǒng)的相同。

1：+V+8.5—9.5V,傳感器電源

2：SIN信號(hào)

3：懸空

4：GND地

圖6.2信號(hào)輸入插座引腳示意圖

（3）儀器的維護(hù)與保養(yǎng)

1）儀器搬遷過(guò)程中，請(qǐng)關(guān)掉電源后，再?gòu)膫鞲衅魃闲断滤须?/p>

纜并擰上護(hù)帽。

2）電纜的鋪設(shè)，以不防礙井場(chǎng)工作人員的現(xiàn)場(chǎng)操作和不易被砸

碰、損壞且架設(shè)安全、可靠為原則。

3）經(jīng)常檢查感應(yīng)面與感應(yīng)片的距離，避免因振動(dòng)過(guò)松碰壞感應(yīng)面。

4）經(jīng)常檢查各接頭是否松動(dòng)，電纜線是否破裂。

5）應(yīng)注意不使金屬屑或帶有金屬屑的油污玷污感應(yīng)面，以免造

成磁短路而造成傳感器誤動(dòng)作。安裝點(diǎn)盡量避免陽(yáng)光直射，以提高其

可靠性。

（4）故障原因及排除辦法

故障原因排除辦法

電纜線未連接好連接好電纜線，接通電源。

檢查電纜兩端插頭對(duì)應(yīng)插針是否連通或與其

總線電纜斷線或他插針短路；檢查總線模塊的CAN兩個(gè)總線

短路插座之間的對(duì)應(yīng)插孔是否連通或與其他插孔

短路。

用萬(wàn)用表檢測(cè)傳感器工作電壓，應(yīng)在+8.5V

無(wú)顯示

-+9.5V之間，若超過(guò)此范圍應(yīng)檢查傳感器

傳感器工作電壓

電纜及插座是否短路、斷路，或檢查模塊盒

不正常

內(nèi)的+V端及系統(tǒng)電源模塊的+24V輸出端（在

前臺(tái)鉆顯單元箱體中）。

感應(yīng)面與感應(yīng)片調(diào)整傳感器與感應(yīng)片之間的距離在10mm以

的距離不合適內(nèi)。

傳感器損壞及時(shí)更換。

6.泥漿回流測(cè)量系統(tǒng)

（1）鉆井液出口流量傳感器的安裝：

泥漿出口排量傳感器是一種靶式流量傳感器。主要由靶葉片、傳

動(dòng)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)電位器、平衡錘、調(diào)零機(jī)構(gòu)等組成。構(gòu)成見圖7.1。

圖7.1鉆井液出口流量傳感器

鉆井液出口流量傳感器在各型鉆機(jī)上的安裝基本相同，安裝位置

均在泥漿出口回流管上，但必須距鉆井液出口處2米以上且便于安裝

的地方，安裝步驟如下：

1）在選好的鉆井液出口管的正上方用氣割槍切割傳感器底座安

裝孔，切割尺寸見圖11;

2）將傳感器底座放在切口處對(duì)齊，然后用電焊焊接平整，不得

滲漏水；

3）根據(jù)鉆井液出口管的大小調(diào)整葉片的合適位置，使傳感器裝

好后，葉片距管底的距離約為20?50毫米；

4）根據(jù)管內(nèi)泥漿回流量的大小，調(diào)整平衡錘在滑桿上的位置。

流量較大時(shí)，平衡錘向外調(diào)整。海量較小時(shí)，平衡錘向內(nèi)調(diào)整?？傊?

要使葉片在正常回流量時(shí)，有一個(gè)合適的擺角，以確保流量變化時(shí),

葉片前后有一個(gè)適當(dāng)?shù)臄[動(dòng)空間，以便及時(shí)反應(yīng)回流量的變化。

圖2.16鉆井液出口回流管切割孔尺寸

5)轉(zhuǎn)動(dòng)靶葉片，檢查傳感器各傳動(dòng)部件是否靈活，如發(fā)現(xiàn)有卡

阻現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)排除；

6)在底座上墊上膠墊后，將傳感器用螺栓固定在底座上，并按

系統(tǒng)連接圖將電纜與總線模擬節(jié)點(diǎn)的與對(duì)應(yīng)插座相連。電纜的敷設(shè)應(yīng)

符合井場(chǎng)規(guī)范，中間各處用尼龍?jiān)鷰Ч潭ā?/p>

(2)總線模擬模塊盒安裝可參見指重測(cè)量系統(tǒng)的相應(yīng)部分。

(3)常見故障及排除：

如果流量傳感器在正常使用中，無(wú)信號(hào)輸出，應(yīng)檢查電纜有無(wú)斷

線或短路。檢查流量傳感器的故障，可將傳感器從泥漿槽中取出，用

萬(wàn)用表的電阻檔測(cè)量密封插頭的1、2腳應(yīng)有470Q的阻值，1、2腳

或2,3腳的阻值在0?470Q隨擋板角度的改變有相應(yīng)的變化。如

果不正常，可用相同規(guī)格的變阻器掉換原用的變阻器；如擋板有卡滯

現(xiàn)象，不改變角度，應(yīng)拆開上部不銹鋼鋼罩，檢查內(nèi)部機(jī)械部件，排

除機(jī)械傳動(dòng)部分的故障后，在活動(dòng)的機(jī)械部位加注潤(rùn)滑汕。

7.泥漿罐體積測(cè)量系統(tǒng)

泥漿罐體積測(cè)量系統(tǒng)均采用無(wú)接觸測(cè)量方式。系統(tǒng)由超聲波液面

探測(cè)器、總線模擬模塊盒和傳輸電纜線等組成。

隨著泥漿罐內(nèi)泥漿液面的變化，由超聲波液面探測(cè)器發(fā)出的脈沖

聲波，經(jīng)液體表面反射折回，反射回波被同一探測(cè)器接收，探測(cè)器可

將脈沖發(fā)送和接收的時(shí)間差轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)微處理器處理后顯示

并輸出電流信號(hào)，該信號(hào)在總線模擬模塊盒內(nèi)處理，再通過(guò)總線電纜

送入前臺(tái)鉆顯單元和后臺(tái)隊(duì)長(zhǎng)辦公室單元。

（1）安裝、調(diào)試與使用

1）泥漿罐體積傳感器的安裝

泥漿池體積傳感器是一個(gè)超聲波傳感器。選一個(gè)泥漿液面較平穩(wěn)

的位置，在泥漿罐頂面割一200nlm的圓孔，再固定傳感器安裝架，安

裝法蘭盤后，裝上超聲波傳感器，見圖2.17。

圖2.17泥漿罐體積傳感器安裝示意圖

2）總線模擬模塊盒安裝可參見指重測(cè)量系統(tǒng)的相應(yīng)部分。

3）儀器的維護(hù)與保養(yǎng)

①儀器搬遷過(guò)程中，請(qǐng)關(guān)掉電源后，再?gòu)墓?jié)點(diǎn)盒上卸下各傳感器

電纜插頭，擰上護(hù)帽，將電纜盤繞在傳感器上，然后從安裝架上卸下

整個(gè)傳感器，放到可靠位置；

②經(jīng)常檢查各接頭是否松動(dòng)，電纜線是否破裂。

③泥漿粘附于傳感器的端面時(shí)，應(yīng)及時(shí)清洗，保證傳感器可靠地

運(yùn)行。

4）故障原因及排除辦法

故障原因排除辦法

檢查電纜兩端插頭對(duì)應(yīng)插針是否連通或與

總線電纜斷線或其他插針短路；檢查總線模塊的兩個(gè)CAN

短路總線插座之間的對(duì)應(yīng)插孔是否連通或與其

他插孔短路。

無(wú)顯示用萬(wàn)用表檢測(cè)傳感器工作電壓，應(yīng)在+20V?

+25V之間，若超過(guò)此范圍應(yīng)檢查傳感器電

超聲波傳感器工

纜及插座是否短路、斷路，或檢查模塊盒內(nèi)

作電壓不正常

的+24V端及系統(tǒng)電源模塊的+24V輸出端

（在前臺(tái)鉆顯單元箱體中）。

傳感器損壞及時(shí)更換。

8.泥漿密度測(cè)量系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)組成與工作原理

密度測(cè)量系統(tǒng)主要采用電容式/壓力、差壓原理監(jiān)測(cè)鉆井過(guò)程中，

出口泥漿和入口泥漿密度。它主要由密度傳感器、總線模擬模塊盒和

電纜線等組成。

工作原理：

介質(zhì)產(chǎn)生的壓力通過(guò)隔離膜片和硅油傳遞給位于8室中心的測(cè)

量膜片，測(cè)量膜片是一個(gè)張緊的彈性元件，它隨兩邊的壓力差而產(chǎn)生

相對(duì)位移。測(cè)量膜片的位移與壓力差成正比，最大位移為0.1mm,由

它兩側(cè)的電容極板檢測(cè)，再由電子線路把測(cè)量膜片和電容極板之間的

差動(dòng)電容轉(zhuǎn)換為二線制4?20mA的DC輸出信號(hào)，該信號(hào)由取樣電阻

轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，供A/D轉(zhuǎn)換和CPU進(jìn)行采集、處理、傳輸給總線。

理論公式如下：

△p=P,g,Ah

△p（單位:Pa）、g（重力加速度:9.8m/s2）＞Ah（單位:m）、

P為密度

原理框圖2.18所示:

—

一+24VCANH

密度(A/D+CPU)

傳感器4?20mA節(jié)點(diǎn)盒CANL

圖2.18密度檢測(cè)系統(tǒng)原理框圖總線

（2）安裝、調(diào)試與使用

1）密度傳感器

密度傳感器應(yīng)安裝在泥漿出、入口處的泥漿罐內(nèi)，傳感器總長(zhǎng)約

2米，兩個(gè)測(cè)量膜片之間距離為0.6米，安裝時(shí)，應(yīng)保證傳感器的垂

直性，防止兩個(gè)測(cè)量膜片觸碰其它堅(jiān)硬物體而導(dǎo)致傳感器損壞。通電

預(yù)熱2小時(shí)后，傳感器輸出基本穩(wěn)定。

2）總線模擬模塊盒的安裝可參見指重測(cè)量系統(tǒng)的相應(yīng)部分。

3）儀器的維護(hù)與保養(yǎng)

①安裝時(shí)請(qǐng)注意不要碰壞傳感器的測(cè)量膜片。

②在聯(lián)機(jī)測(cè)試和使用時(shí)，請(qǐng)檢查傳感器和節(jié)點(diǎn)盒的接線是否正

確，以免損壞儀器。

③經(jīng)常檢查各接頭是否松動(dòng)，電纜線是否破裂。

④傳感器從泥漿罐中取出時(shí)，應(yīng)及時(shí)清洗，以免泥漿在測(cè)量膜片

上結(jié)垢而影響測(cè)量膜片的靈敏度。清洗測(cè)量膜片時(shí)應(yīng)小心，以免損壞

膜片。

4）故障原因及排除辦法

故障現(xiàn)象原因排除辦法

導(dǎo)壓管堵塞或壓力容

清除導(dǎo)壓管或壓力容器室的雜質(zhì)

器室有雜質(zhì)

顯示值

傳感器電路故障更換電路板或返回廠家維修

過(guò)高

檢查總線模塊信號(hào)輸入插座的電源引腳，

總線模塊電源故障

正常電壓在+20?+25V之間。

變送器接線故障檢查變送器供電是否正常

顯示值

插座接觸不良檢查插座是否清潔，有無(wú)虛焊

不穩(wěn)定

變送器電路故障更換電路板或返回廠家維修

回路接線故障檢查供電是否正常，短路，極性正確否

導(dǎo)壓管或壓力容器室擰緊導(dǎo)壓管或壓力容器室各接頭，保證密

顯示值過(guò)低有泄露封可靠。

或無(wú)顯示

電氣連接故障清洗插座，檢查接插件。

變送器電路故障更換電路板或返回廠家維修

9.全煌含量和H2s含量檢測(cè)系統(tǒng)

(1)系統(tǒng)組成與工作原理

全烽含量檢測(cè)系統(tǒng)主要用于監(jiān)測(cè)鉆井過(guò)程中，鉆井液返回地面

時(shí)一，夾雜的可燃性氣體向空氣中擴(kuò)散時(shí)濃度的變化，及時(shí)顯示、報(bào)警,

預(yù)防事故的發(fā)生。它主要由可燃?xì)怏w檢測(cè)探頭、總線模擬模塊盒和電

纜線等組成。

可燃?xì)怏w檢測(cè)探頭由兩種元件組成：一種為檢測(cè)元件；另一種為

補(bǔ)償元件。兩種元件都具有電熱效應(yīng)，分別構(gòu)成電橋的兩個(gè)橋臂，當(dāng)

氣體接觸到傳感器時(shí)，檢測(cè)元件開始催化燃燒，補(bǔ)償元件保持不變，

因而電橋的橋臂電阻發(fā)生變化，產(chǎn)生一個(gè)失衡電壓，該電壓的大小與

可燃性氣體的濃度成正比，經(jīng)電路的預(yù)處理變成4?20mA的電流輸

出，該電流信號(hào)送到全燒含量變送器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，采集處理，

最后通過(guò)CAN總線送入前臺(tái)計(jì)算機(jī)控制單元處理、顯示、數(shù)據(jù)保存。

原理框圖2.19所示：

圖2.19全燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)原理框圖總線

氣體傳感器在通電預(yù)熱2小時(shí)后，探頭輸出基本穩(wěn)定。

H2s含量檢測(cè)系統(tǒng)組成與全煌含量檢測(cè)系統(tǒng)組成類似，也是由氣

體檢測(cè)探頭、總線模入模塊盒和傳輸線組成。區(qū)別在于氣體檢測(cè)探頭

不同。H2s氣體檢測(cè)采用電化學(xué)氣體傳感器，它由膜電極和電解液灌

封而成，在一個(gè)塑料制成的筒狀池體內(nèi)，安裝工作電極、測(cè)量電極和

參考電極，在電極之間充滿電解液，由多孔聚四氟乙烯做成的隔膜，

在頂部封裝。氣體濃度信號(hào)將電解液分解成陰陽(yáng)帶電離子，導(dǎo)致電極

的平衡電位發(fā)生變化，變化值與氣體濃度成正比，通過(guò)電極將信號(hào)輸

出，前置放大器與傳感器電極連接，輸出4?20mA的電流信號(hào)，氣體

檢測(cè)探頭與節(jié)點(diǎn)之間采用兩線制連接，傳輸距離可達(dá)1000米。其它

與全煌氣體檢測(cè)方法相同。

由于傳感器需要極化時(shí)間，因此在傳感器通電8小時(shí)后，探頭輸

出基本穩(wěn)定。

（2）安裝、調(diào)試與使用

H2s含量檢測(cè)系統(tǒng)安裝與全烽含量檢測(cè)系統(tǒng)相同，下面以全煌含

量檢測(cè)系統(tǒng)安裝為例進(jìn)行說(shuō)明：

1）氣體檢測(cè)探頭

全燃?xì)怏w檢測(cè)器應(yīng)安裝在泥漿出口管處附近1米范圍內(nèi)，以保證

探頭反應(yīng)的靈敏性。待安裝位置選定后，將氣體檢測(cè)器固定，應(yīng)保證

探頭防護(hù)罩的圓柱面垂直指向地面。通電預(yù)熱2小時(shí)后，傳感器的輸

出基本穩(wěn)定。

2）總線模擬模塊盒安裝可參見指重測(cè)量系統(tǒng)的相應(yīng)部分。

3）維護(hù)與保養(yǎng)

①安裝時(shí)請(qǐng)注意不要碰壞氣體檢測(cè)探頭。

②在聯(lián)機(jī)測(cè)試和使用前，請(qǐng)檢查探頭和節(jié)點(diǎn)盒的接線是否正確，

以免損壞儀器。

③經(jīng)常檢查各接頭是否松動(dòng)，電纜線是否破裂。

④探頭的防護(hù)罩和防塵網(wǎng)要定期進(jìn)行清洗（請(qǐng)使用壓縮空氣吹

掃），否則，會(huì)造成防護(hù)孔堵塞而使探頭的靈敏度下降。

4）故障原因及排除辦法

故障現(xiàn)象原因排除辦法

接線錯(cuò)誤重新接線

液晶無(wú)顯示

電路故障返回廠家維修或更換

傳感器接線故障檢查傳感器供電是否正常

顯示值

插座接觸不良檢查插座是否清潔，有無(wú)虛焊

不穩(wěn)定

傳感器電路故障更換電路板或返回廠家維修

標(biāo)定錯(cuò)誤重新標(biāo)定

故障報(bào)警零點(diǎn)過(guò)低重新調(diào)零

傳感器失效返回廠家維修或更換

10.總線盒

（1）主要組成

根據(jù)處理信號(hào)的不同，共有A、B、C三類模塊，因此相應(yīng)有三種

總線盒（也稱之為節(jié)點(diǎn)盒），A類總線盒主要處理4-20mA電流信號(hào)，

如懸重、立管壓力等，也稱為CAN模擬模塊盒；B類總線盒處理脈沖

信號(hào)，如轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、泵沖速等，也稱為CAN泵沖模塊盒；C類總線盒

用于脈沖判向和脈沖計(jì)數(shù)，如游車位置、井深等，也稱為CAN深度模

塊盒。

A、B、C類總線盒均由一塊電路板、兩個(gè)總線插座，一個(gè)信號(hào)輸

入插座和總線盒等組成。

（2）各部分說(shuō)明

1）電路板

①XS1為電路板上的信號(hào)輸入插座，總線盒上的信號(hào)輸入插座與

其相連。

②XS2為電路板上的總線輸入/輸出插座，與總線盒上的一個(gè)總

線插座相連。

2）總線節(jié)點(diǎn)地址選擇開關(guān)。

總線模入模塊盒中，8位撥碼開關(guān)D2的1-7位用來(lái)選擇節(jié)點(diǎn)地

址，可定義27=128個(gè)地址,具體定義如下:

D2.7D2.6D2.5D2.4D2.3D2.2D2.1

00H0000000

01H0000001

02H0000010

03H0000011

04H0000100

05H0000101

06H0000110

07H0000111

08H0001000

09H0001001

OAH0001010

OBH0001011

OCH0001100

ODH0001101

OEH0001110

OFH0001111

10H0010000

依次類推，可定義的地址范圍為OOH-7FH,共128個(gè)地址。

總線泵沖和總線深度模塊盒中8位撥碼開關(guān)SA1的1-5位用來(lái)選

擇節(jié)點(diǎn)地址，可定義25=32個(gè)地址，具體定義如下:

SA1.5SA1.4SA1.3SA1.2SAI.1

00H00000

01H00001

02H00010

03H00011

04H00100

05H00101

06H00110

07H00111

08H01000

09H01001

OAH01010

OBH01011

OCH01100

ODH01101

OEH01110

OFH01111

10H10000

依次類推，可定義的地址范圍為OOH-1FH,共32個(gè)地址。

以上三種總線模塊盒撥碼開關(guān)的0、1定義是相同的，定義如下:

撥碼開關(guān)鍵的位置數(shù)值定義

0N0

OFF1

3）指示燈

電路板上共有3個(gè)指示燈，分別為電源指示燈、總線發(fā)送指示燈、

總線接收指示燈，具體說(shuō)明見下表:

名稱說(shuō)明

HL1燈亮表示CPU電源正常

HL2燈亮表示正在發(fā)送

HL3燈亮表示正在接收

由于總線的發(fā)送器在頻繁發(fā)送的同時(shí)也通過(guò)頻繁接收來(lái)監(jiān)視總

線的狀態(tài)，所以在發(fā)送時(shí)發(fā)送指示燈和接收指示燈都會(huì)閃爍，在接收

時(shí)只有接收指示燈閃爍。

電路板的CPU電源是外接電源經(jīng)DC/DC模塊轉(zhuǎn)換得到的，若電源

指示燈滅，可能的故障是DC/DC模塊損壞，需要更換。

4）插座

兩個(gè)總線插座-XS1和-XS2分別與上一總線盒和下一總線盒的總

線插座相連，若該節(jié)點(diǎn)是系統(tǒng)中的最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則應(yīng)將總線輸出插

座的密封蓋擰緊，保證總線盒的密封性。信號(hào)輸入插座XS3與變送器

信號(hào)輸出插座相連。

（3）儀器的維護(hù)與保養(yǎng)

儀器搬遷過(guò)程中，請(qǐng)卸下總線盒殼體上的電纜，擦拭干凈，并和

相應(yīng)的傳感器單元放在一起。

（4）注意事項(xiàng)

1）請(qǐng)按總線盒上的標(biāo)識(shí)連接信號(hào)輸入電纜和總線電纜?。。?；

2）請(qǐng)勿擅自打開、拆卸總線盒，發(fā)生故障時(shí)可先檢查各插座是

否松動(dòng)或斷線，若不是以上原因，則應(yīng)請(qǐng)專業(yè)人員檢查維修，以免擴(kuò)

大故障；

3）總線盒中的撥碼開關(guān)位置在出廠前已設(shè)置好，請(qǐng)勿隨意撥動(dòng),

否則將導(dǎo)致總線故障，使儀器無(wú)法正常工作；

4）如用戶需要總線盒內(nèi)的電路板或總線盒，請(qǐng)告知該總線模塊

測(cè)試的參數(shù)，以免總線盒類型不對(duì)或地址設(shè)置有誤影響整個(gè)系統(tǒng)！??！

5）請(qǐng)勿帶電拆卸總線盒，在防爆場(chǎng)合應(yīng)切斷電源再插拔插頭連

線。

參數(shù)節(jié)點(diǎn)地址分配表

節(jié)點(diǎn)地址設(shè)置

參數(shù)

附址87654321

懸重03HONONONONONONOFFOFF

立管壓力04HONONONONONOFFONON

轉(zhuǎn)盤扭矩06HONONONONONOFFOFFON

游車高度07HONONONONONOFFOFFOFF

轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速08HONONONONOFFONONON

1#泵沖速09HONONONONOFFONONOFF

2#泵沖速OAHONONONONOFFONOFFON

3#泵沖速OBHONONONONOFFONOFFOFF

泥漿回流OCHONONONONOFFOFFONON

H2s含量ODHONONONONOFFOFFONOFF

全燃含量OEHONONONONOFFOFFOFFON

1#泥漿罐OFHONONONONOFFOFFOFFOFF

2#泥漿罐10HONONONOFFONONONON

3#泥漿罐11HONONONOFFONONONOFF

4#泥漿罐12HONONONOFFONONOFFON

5#泥漿罐13HONONONOFFONONOFFOFF

6#泥漿罐14HONONONOFFONOFFONON

7#泥漿罐15HONONO.\OFFONOFFONOFF

8#泥漿罐16HONONONOFFONOFFOFFON

入口泥漿溫度17HONONOXOFFONOFFOFFOFF

入口泥漿密度18HONONOXOFFOFF0\ONON

出口泥漿溫度19HONONONOFFOFFONONOFF

出口泥漿密度1AHONON0\OFFOFF0\OFFON

大鉗扭