傳感器工作原理及故障判斷方法.doc

1、傳感器工作原理及故障判斷方法概述綜合錄井技術(shù)是在鉆井過程中應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及分析技術(shù),借助分析儀器進(jìn)行各種石油地質(zhì)、鉆井工程及其它隨鉆信息的采集（收集)、分析處理，進(jìn)而達(dá)到發(fā)現(xiàn)油氣層、評(píng)價(jià)油氣層和實(shí)時(shí)鉆井監(jiān)控目的的一項(xiàng)隨鉆石油勘探技術(shù)。應(yīng)用綜合錄井技術(shù)可以為石油天然氣勘探開發(fā)提供齊全、準(zhǔn)確的第一性資料，是油氣勘探開發(fā)技術(shù)系列的重要組成部分。綜合錄井技術(shù)主要作用為隨鉆錄井、實(shí)時(shí)鉆井監(jiān)控、隨鉆地質(zhì)評(píng)價(jià)及隨鉆錄井信息的處理和應(yīng)用。綜合錄井技術(shù)的特點(diǎn)有：錄取參數(shù)多、采集精度高、資料連續(xù)性強(qiáng)、資料處理速度快、應(yīng)用靈活、服務(wù)范圍廣等。目前國(guó)際國(guó)內(nèi)先進(jìn)的綜合錄井儀參數(shù)的檢測(cè)精度上有了大幅度的提高，也

2、擴(kuò)展了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能,形成了隨鉆計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)綜合處理網(wǎng)絡(luò)，部分綜合錄井儀還配套了隨鉆隨測(cè)(MWD)系統(tǒng)，增加了遠(yuǎn)程傳輸?shù)裙δ?，?shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的共享.其原理框圖見圖1。氣體檢測(cè)儀各類傳感器其它信號(hào)源數(shù)據(jù)采集接口計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)輸出設(shè)備圖1:綜合錄井儀基本結(jié)構(gòu)圖1、傳感器亦稱一次儀表，是將一種物理量轉(zhuǎn)換為另一種物理量的設(shè)備。其輸入信號(hào)為待測(cè)物理量，如溫度、密度、壓力、電阻率、距離等，輸出信號(hào)為可以被二次儀表或計(jì)算機(jī)接收的物理量，如電流、電壓、電阻等.傳感器是綜合錄井儀的最基礎(chǔ)部分，其工作性能的好壞直接影響著錄井質(zhì)量。2、氣體檢測(cè)儀氣體檢測(cè)儀主要包括烴類檢測(cè)儀、非烴組分檢測(cè)儀（或二氧化碳檢測(cè)儀

3、）等氣體檢測(cè)設(shè)備,以及脫氣器、氫氣發(fā)生器、空氣壓縮機(jī)等輔助設(shè)備。烴類檢測(cè)儀主要是利用FID技術(shù)測(cè)量鉆井液中的烴類氣體含量；非烴組分檢測(cè)儀是利用熱導(dǎo)池鑒定器測(cè)量鉆井液中CO2、H2等其它氣體的含量。3、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，目前綜合錄井儀的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不僅擔(dān)負(fù)著參數(shù)的采集、處理、存儲(chǔ)和輸出的任務(wù).其存儲(chǔ)的資料還可以按照用戶的要求,應(yīng)用其它專用軟件進(jìn)行進(jìn)一步處理，以完成地質(zhì)勘探、鉆井監(jiān)控及其它錄井目的。同時(shí)其聯(lián)機(jī)系統(tǒng)已形成多用戶的網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多用戶、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)管理，具有攜帶近程或遠(yuǎn)程工作站的功能,以便于大型應(yīng)用軟件的使用和數(shù)據(jù)資源的共享.4、輸出設(shè)備綜合錄井儀輸出設(shè)備主要有

4、顯示器、記錄儀、打印機(jī)、繪圖儀等等。其用途是將計(jì)算機(jī)采集、處理的信息通過直觀的方式呈現(xiàn)給用戶以進(jìn)行進(jìn)一步的應(yīng)用.本文將從氣體檢測(cè)儀、傳感器與接口系統(tǒng)等方面介紹綜合錄井儀的調(diào)校方法。傳感器一、絞車傳感器該傳感器被安裝在鉆機(jī)滾筒軸上,通過測(cè)量鉆機(jī)大繩收放時(shí)滾筒的角運(yùn)動(dòng)來監(jiān)測(cè)大鉤垂向運(yùn)動(dòng),計(jì)算大鉤的位置變化，計(jì)算鉆頭位置以及井深等參數(shù)的變化。具體工作方式是當(dāng)滾筒產(chǎn)生角位移時(shí),傳感器的轉(zhuǎn)子隨之產(chǎn)生位移，傳感器輸出一種相位差為90°的脈沖。該脈沖在數(shù)據(jù)接口或計(jì)算機(jī)的處理下，轉(zhuǎn)變?yōu)榇筱^的位移變化.因此現(xiàn)場(chǎng)一般情況下要收集輸入大繩、滾筒的相關(guān)參數(shù):絞車傳感器是由一個(gè)定子部件和一個(gè)轉(zhuǎn)子部件組成。定子

5、部件為一個(gè)金屬圓盤外殼,其上并排安裝有兩個(gè)馬蹄形鄰近探測(cè)頭；轉(zhuǎn)子部件為一個(gè)具有12個(gè)方齒的齒輪。在安裝傳感器時(shí)，轉(zhuǎn)子與滾筒軸被固定在一起，定子部件固定不動(dòng)，當(dāng)大鉤上提下放時(shí),滾筒轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng),（圖2）.圖2 臨近絞車傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1、工作原理絞車傳感器的種類很多，常用的有光學(xué)編碼、臨近及光電耦合式傳感器.（）光電耦合式絞車傳感器光電耦合式絞車傳感器的電路原理圖如圖3：圖3：絞車傳感器電路原理圖圖中D1、D2為發(fā)光二極管，發(fā)出紅外線。T1、T2為光敏三極管,二者集成在光電耦合器感應(yīng)探頭中。圖中的其它電路都集成密封在傳感器上。當(dāng)遮光片（光齒）隨絞車軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，分別阻斷、導(dǎo)通光電耦合器中的紅外

6、線，使絞車傳感器輸出脈沖信號(hào)。當(dāng)遮光片（光齒）阻斷紅外線時(shí)，光敏三極管的基級(jí)沒有輸入信號(hào)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出腳A（B）輸出低電平。當(dāng)遮光片（光齒）導(dǎo)通紅外線時(shí)，紅外線照射到光敏三極管的基級(jí),三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出腳A（B）輸出高電平。遮光片(光齒）采用圓盤狀十二齒交錯(cuò)結(jié)構(gòu),根據(jù)光齒結(jié)構(gòu)將光電耦合器感應(yīng)探頭在安裝位置上進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)就可以使A、B兩腳輸出相應(yīng)位差為90º的脈沖信號(hào).如圖4所示：圖4：絞車傳感器輸出脈沖信號(hào)圖兩路脈沖信號(hào)經(jīng)過絞車板電路觸發(fā)、鑒相、倍頻處理后，就可以輸出48個(gè)脈沖信號(hào)(絞車傳感器每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈）。(）鄰近探頭式絞車傳感器鄰近探測(cè)頭實(shí)際上是一個(gè)無觸點(diǎn)開關(guān)，

7、它由一個(gè)振蕩器組成。在振蕩線圈感應(yīng)面的前方產(chǎn)生一個(gè)交變電磁場(chǎng)。當(dāng)有金屬片接近振蕩線圈時(shí),探測(cè)頭附近的高頻磁場(chǎng)在金屬片中感應(yīng)出渦流，造成較大的能量損失,輸出一個(gè)低電壓信號(hào)；當(dāng)有金屬片遠(yuǎn)離振蕩線圈時(shí)，探測(cè)頭附近的高頻磁場(chǎng)的能量損失較小,此時(shí)輸出的電壓近似于傳感器振蕩線路供電電壓，因此輸出一個(gè)高電壓信號(hào).當(dāng)大鉤運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器轉(zhuǎn)子部件隨滾筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子齒輪的齒與齒間空交替地通過探測(cè)頭前方，使探測(cè)頭電路輸出一系列高電壓與低電壓相間的脈沖信號(hào)，這些脈沖信號(hào)被送到信號(hào)處理放大器和單穩(wěn)線路中加以處理，從而得出“不探測(cè)”(高電壓）和“探測(cè)"（低電壓)的脈沖信號(hào)。圖鄰近探頭式絞車傳感器、絞車傳感器的主

8、要技術(shù)指標(biāo)絞車傳感器在正常工作情況下，主要有以下技術(shù)指標(biāo)： 工作電壓：315V（DC)，一般采用5V（DC)供電。 輸出脈沖信號(hào)電平：高電平4.3V；低電平0。5V(5V供電時(shí))。 動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間：150us。 靈敏度：7.5º/脈沖(每周48個(gè)脈沖）。 精確度：±1脈沖（傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)一周）。、安裝使用方法及注意事項(xiàng)傳感器的安裝是錄井儀器安裝最重要的環(huán)節(jié),安裝性能的好壞決定了傳感器性能的發(fā)揮，最終決定了錄井資料質(zhì)量和錄井服務(wù)質(zhì)量。下面介紹傳感器的安裝及注意事項(xiàng)：（)安裝位置絞車傳感器安裝在滾筒軸上，并隨著滾筒軸轉(zhuǎn)動(dòng)，監(jiān)測(cè)滾筒軸所發(fā)生的角位移，測(cè)量、計(jì)算鉆頭所在的井深。（)安裝步

9、驟卸下滾筒軸端面的護(hù)罩及氣管線接頭,先將傳感器安裝牢固，再把氣管線接頭裝上，用絞車皮帶將傳感器的外殼固定牢固后,裝上護(hù)罩。同時(shí)采取密封措施，防止泥漿或其它污染物噴濺到傳感器上，腐蝕傳感器外殼，污染傳感器內(nèi)部電路及探頭。（）電纜線的鋪設(shè)一般采用鋪設(shè)在鉆臺(tái)下面，或者鋪設(shè)在不易被砸碰、損壞的地方.主要以安全、可靠且不影響井場(chǎng)工作人員現(xiàn)場(chǎng)操作為原則。（）傳感器與加長(zhǎng)電纜的連接光電耦合式絞車傳感器的四芯線定義：1#腳（紅）：工作電源+5V；2#腳(黃）：輸出脈沖信號(hào)B；3#腳（黑)：工作電源0V； 4#腳（蘭）:輸出脈沖信號(hào)A。光電耦合式絞車傳感器的四芯線定義：1腳空；腳:輸出脈沖信號(hào)；腳：工作電源V（

10、）；4#腳：輸出脈沖信號(hào)。根據(jù)上述定義，與電纜線四芯線的定義相對(duì)應(yīng)連接,連接處采取密封、絕緣措施。從兩種傳感器的電纜線的定義可以看出，當(dāng)傳感器類型不同時(shí),傳感器連接方式也有所改變，因此在使用或更換傳感器時(shí),一定要分清傳感器的型號(hào)，線的定義，然后才能根據(jù)加長(zhǎng)電纜線的定義一一對(duì)應(yīng)連接。（）對(duì)傳感器要采取防水、防污染措施由于現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)用水一般水質(zhì)較差,含雜質(zhì)較多，導(dǎo)電能力較強(qiáng)。盡管內(nèi)部電路和傳感器已采取密封防水措施,但仍可能使內(nèi)部電路產(chǎn)生短路故障。另外光電耦合探頭的工作主要以紅外線照射為基礎(chǔ),若探頭中被污染物污染了，將會(huì)影響測(cè)量效果。、故障判斷及排除方法絞車傳感器在使用過程中，故障具體表現(xiàn)為：井深面板

11、指示燈不閃爍;井深不跟蹤；井深誤差較大等故障現(xiàn)象.主要故障點(diǎn)為(）傳感器探頭部分故障：損壞、污染、位置變動(dòng)；（）傳感器內(nèi)部電路損壞(光電耦合式)；（）連接線故障。短路、斷路、接觸不良、連接線過長(zhǎng)電壓衰減大等.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行檢測(cè)：(）傳感器初步檢查傳感器電源 + 數(shù)字萬用表電源 -黑表筆信號(hào)A紅表筆信號(hào)B圖 傳感器與萬用表連接示意圖當(dāng)用萬用表的電阻檔測(cè)量輸出信號(hào)線的電阻時(shí)，從圖可以看出:只有傳感器的信號(hào)(）與（地）之間的電阻比較小，電源與（地）之間的電阻由于受二極管的反向截止的影響,電阻值在表筆連接方式不同時(shí)，是變化的，電源與信號(hào)線之間的電阻比較大。()供電檢查絞車傳感器在

12、使用過程中,一般的工作電壓為5V，連接傳感器后，用萬用表測(cè)量傳感器的1腳與3腳應(yīng)接近5V。如果變化較大,根據(jù)上面的工作原理圖可以判斷傳感器內(nèi)部可能有短接故障.現(xiàn)場(chǎng)可以根據(jù)實(shí)際情況判斷是否有進(jìn)水的可能性，同時(shí)將傳感器拆卸下來進(jìn)行維修:或清除積水；或更換探頭及電路板，再進(jìn)一步判斷故障點(diǎn)。（）傳感器輸出信號(hào)檢查在絞車傳感器隨滾筒軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，井深面板兩個(gè)指示燈應(yīng)該交替閃爍；傳感器兩個(gè)脈沖信號(hào)輸出端輸出高低電平：高電平約為4。3V，低電平小于0。5V（新傳感器的技術(shù)指標(biāo)，舊傳感器的輸出電平可能要低一些,但高電平最小不能低于3。V）。如果上述信號(hào)不正常，在傳感器上可以從以下幾個(gè)方面檢查：首先檢查與傳感器

13、相連的加長(zhǎng)電纜線是否短路或斷路：可以先用萬用表在傳感器輸出端測(cè)量供電電壓（1腳與3#腳之間)以及傳感器的信號(hào)輸出電壓（2腳與3腳之間；4#腳與3腳之間）,然后在儀器房?jī)?nèi)部測(cè)量絞車傳感器的供電電壓及信號(hào)輸出電壓,二者的測(cè)量值相同或比較接近。否則可以判斷加長(zhǎng)電纜線有故障,現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)實(shí)際情況判斷是短路、斷路或者接觸不良導(dǎo)致信號(hào)衰減過大。另外也可以將加長(zhǎng)電纜線從測(cè)量電路中斷開，一端將四芯線的頭短接,另一端用萬用表電阻檔測(cè)量加長(zhǎng)電纜線四根線之間的電阻，線與線之間的電阻應(yīng)該相同或接近。否則可根據(jù)實(shí)際測(cè)量電阻的情況判斷加長(zhǎng)電纜線是短路、斷路或者接觸不良.此時(shí)應(yīng)更換加長(zhǎng)電纜線,然后進(jìn)一步判斷是否有其它故障點(diǎn)。

14、或者用其它型號(hào)傳感器直接接在儀器房?jī)?nèi)部，確定故障是否在加長(zhǎng)電纜線上。其次檢查傳感器的輸出電壓：在絞車傳感器隨滾筒軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，斷開2#腳、4腳與電纜線的連接，電纜線的1#腳、3#腳仍連接著，用萬用表測(cè)量傳感器的信號(hào)輸出電壓（2#腳與3#腳；4腳與3#腳之間）應(yīng)分別有4。3V和0。5V電壓變化.否則可以判斷傳感器輸出脈沖信號(hào)出現(xiàn)了故障,并可依據(jù)實(shí)際測(cè)量的結(jié)果判斷傳感器是兩路脈沖信號(hào)出現(xiàn)了故障,還是一路脈沖信號(hào)出現(xiàn)了故障,即傳感器的感應(yīng)探頭出現(xiàn)了故障.此時(shí)可以將傳感器密封蓋拆卸開,觀察判斷傳感器探頭內(nèi)部是否被油污、灰塵等污染了，并對(duì)傳感器進(jìn)行保養(yǎng)，然后進(jìn)一步測(cè)試傳感器的故障點(diǎn)，在確定傳感器故障后,

15、將傳感器更換。另外，由于傳感器隨滾動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的速度不一定適合測(cè)量（速度太快，萬用表反應(yīng)速度慢，無法準(zhǔn)確測(cè)量，速度太慢,浪費(fèi)時(shí)間），此時(shí)可以將傳感器拆卸下來,人工轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器進(jìn)行檢測(cè),可以得到較好的測(cè)量效果。傳感器數(shù)字萬用表儀器面板電源 + +電源 信號(hào)A信號(hào)B黑表筆紅表筆圖 傳感器檢驗(yàn)連線示意圖（)傳感器技術(shù)性能指標(biāo)測(cè)試絞車傳感器的技術(shù)性能指標(biāo)不好主要會(huì)引起井深測(cè)量不準(zhǔn)、誤差較大等現(xiàn)象。此時(shí)將傳感器從滾筒軸上拆卸下來，人工轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器,觀察絞車面板指示燈的閃爍變化情況（絞車面板指示燈應(yīng)該交替閃爍）.同時(shí)記錄絞車傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)和絞車面板(計(jì)算機(jī)）采集記錄的脈沖數(shù),二者進(jìn)行比較:按照絞車傳感器每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈

16、，絞車面板（計(jì)算機(jī)）采集記錄48個(gè)脈沖數(shù)的比例計(jì)算。一般情況下采用正、反轉(zhuǎn)動(dòng)絞車傳感器各20圈，絞車面板（計(jì)算機(jī)）采集記錄的脈沖數(shù)均為960個(gè)，誤差不大于20個(gè)脈沖。如果誤差較大，則說明傳感器技術(shù)性能指標(biāo)較差，可考慮更換傳感器.（）機(jī)械故障判斷一般情況下，在絞車傳感器安裝前,應(yīng)該檢查絞車傳感器的機(jī)械故障。轉(zhuǎn)動(dòng)絞車傳感器,在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中若有軋動(dòng)聲或轉(zhuǎn)軸卡滯，視為傳感器有機(jī)械故障.此時(shí)應(yīng)拆卸開傳感器的密封蓋，檢查12轉(zhuǎn)齒是否變形,是否與探頭間發(fā)生摩擦；檢查軸承是否有破損故障。及時(shí)保養(yǎng)排除傳感器的機(jī)械故障，避免損壞傳感器的探頭及電路。、傳感器室內(nèi)檢驗(yàn)（1） 檢驗(yàn)設(shè)備計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的配置見表1.表1 檢驗(yàn)用

17、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器一覽表序號(hào)設(shè)備名稱準(zhǔn)確度測(cè)量范圍數(shù)量1標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速儀0.03級(jí)2r/min600r/min1套2數(shù)字萬用表4 1/2位0V1000V1只輔助設(shè)備的配置見表2.表2 檢驗(yàn)用輔助設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱主 要 技 術(shù) 指 標(biāo)數(shù)量1穩(wěn)壓電源24VDC1臺(tái)2計(jì)算機(jī)1臺(tái)（2） 檢驗(yàn)項(xiàng)目 傳感器的檢驗(yàn)項(xiàng)目見表3.表3 檢驗(yàn)項(xiàng)目一覽表序號(hào)校 準(zhǔn) 項(xiàng) 目新制造使用中修理后 1外觀檢查+2內(nèi)部電路檢查+3高、低電壓檢驗(yàn)+4誤碼率檢驗(yàn)+5鑒別力閾檢驗(yàn)+-+注:“+"表示檢驗(yàn)項(xiàng)目,“-” 表示可不檢驗(yàn)項(xiàng)目。（3） 檢驗(yàn)方法3。1 外觀檢查目測(cè)檢查傳感器的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)靈活、通暢，無卡滯現(xiàn)象。傳感器的外觀應(yīng)

18、完好.3.2 內(nèi)部電路檢查用數(shù)字萬用表的電阻檔檢查傳感器的內(nèi)部線路應(yīng)無短路、斷路。3.3 高、低電平檢驗(yàn) 用數(shù)字萬用表測(cè)量傳感器的信號(hào)A腳和B腳輸出的電壓，該電壓應(yīng)符合傳感器技術(shù)指標(biāo)的要求。3.4 誤碼率檢驗(yàn) 以不同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器（最大500r/min），從標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速儀上讀取傳感器從啟動(dòng)到停止所轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù),并同時(shí)從計(jì)算機(jī)上讀取其脈沖示值.然后計(jì)算傳感器的誤碼率。3.5 鑒別力（閾）檢驗(yàn)將傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)7.5°，從計(jì)算機(jī)上觀察傳感器輸出脈沖的示值變化。（4)每米最大理論誤差的計(jì)算：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)：平均每米大約需要200個(gè)脈沖,每個(gè)脈沖所代表的距離為：=1/200=0.005m每米絞車傳感器需

19、要轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù):N=200/484.2周若每周的誤差為±1脈沖，這樣平均每米的脈沖誤差數(shù)為:=±4。2個(gè)脈沖.平均每米的誤差為：=×=±4.2×0。005=±0.021m由此可以得出:在現(xiàn)場(chǎng)錄井過程中，如果每米最大誤差小于2cm應(yīng)屬于正常。一般情況下,傳感器的誤碼率都比較小，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)檢驗(yàn)過程中,以每分鐘500轉(zhuǎn)的速度的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器,20圈后(960個(gè)脈沖),傳感器的丟失的脈沖一般不超過5個(gè)。二、泵沖傳感器1、工作原理泵沖速指單位時(shí)間內(nèi)泥漿泵作用的次數(shù)。單位：沖/min.它是計(jì)算鉆井液入口排量及鉆井液遲到時(shí)間的重要參數(shù)，還可用于判斷泵故障，

20、與立管壓力等參數(shù)綜合分析可以判斷井下鉆具事故等。圖9 傳感器電路圖泵沖速傳感器也是一種鄰近傳感器。由一個(gè)長(zhǎng)柱形外殼及鄰近探測(cè)頭組成。鄰近探測(cè)頭實(shí)際上是一個(gè)無觸點(diǎn)開關(guān),它由一個(gè)振蕩器組成.在振蕩線圈感應(yīng)面的前方產(chǎn)生一個(gè)交變電磁場(chǎng)。當(dāng)有金屬片接近振蕩線圈時(shí)，探測(cè)頭附近的高頻磁場(chǎng)在金屬片中感應(yīng)出渦流,造成較大的能量損失,輸出一個(gè)低電壓信號(hào);當(dāng)有金屬片遠(yuǎn)離振蕩線圈時(shí)，探測(cè)頭附近的高頻磁場(chǎng)的能量損失較小，此時(shí)輸出的電壓近似于傳感器振蕩線路供電電壓，因此輸出一個(gè)高電壓信號(hào).泥漿泵工作時(shí),其活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，安裝在活塞上的金屬片交替地通過探測(cè)頭前方，使探測(cè)頭電路輸出一系列高電壓與低電壓相間的脈沖信號(hào)，這些脈沖

21、信號(hào)被送到信號(hào)處理放大器和單穩(wěn)線路中加以處理，從而得出“不探測(cè)”（高電壓）和“探測(cè)”(低電壓)的脈沖信號(hào).傳感器內(nèi)部電路圖如圖14。目前綜合錄井儀的泵沖（轉(zhuǎn)速）傳感器供電有+8V、+24V等，一般情況下，高電平和低電平的范圍如下：正常的高電平值：G U ×（90±5)% 正常的低電壓值：L U ×（20±5）% 其中U為傳感器工作電壓值。現(xiàn)場(chǎng)可以用萬用表測(cè)量傳感器的輸出電壓值。目前GEO6000綜合錄井儀的泵沖(轉(zhuǎn)速)傳感器供電為+8V,一般情況下，高電平應(yīng)該接近8V；低電平4.4V左右。當(dāng)傳感器供電為+24V，高電平23V左右;低電平接近4V.如圖2（

22、a） 高電平 低電平低電平 負(fù)電平 圖a 圖b圖13 傳感器輸出信號(hào)2、安裝使用方法及注意事項(xiàng)傳感器的安裝是錄井儀器安裝最重要的環(huán)節(jié)，安裝性能的好壞決定了傳感器性能的發(fā)揮,最終決定了錄井資料質(zhì)量和錄井服務(wù)質(zhì)量。下面介紹傳感器的安裝及注意事項(xiàng):(2）安裝位置一般的說明書都介紹泵沖傳感器安裝在泥漿泵活塞的拉桿上，但由于工程頻繁修泵，容易移動(dòng)探頭的位置或損壞傳感器，導(dǎo)致反復(fù)維修或安裝.因此現(xiàn)在都選擇將傳感器安裝在泥漿泵的護(hù)罩上,將探頭焊接在泥漿泵頭的轉(zhuǎn)軸上?；蛘哌x擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量位置，焊好金屬探頭,用支架將泵沖傳感器固定好.轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速傳感器一般利用支架安裝在靠近轉(zhuǎn)盤主軸的適當(dāng)部位，在轉(zhuǎn)盤的軸面上焊接探頭。

23、由于傳感器安裝在鉆臺(tái)上，安裝時(shí)要考慮傳感器的安全且方便以后檢修、更換，同時(shí)不影響工程人員現(xiàn)場(chǎng)操作。(2)安裝步驟在泥漿泵頭的護(hù)罩上開一個(gè)孔(一般在400平方厘米左右,太小不利于傳感器的安裝與調(diào)試。）,然后將傳感器支架焊接在護(hù)罩上,在泥漿泵頭的轉(zhuǎn)軸上焊上金屬探頭,再將泵沖傳感器固定在支架上。轉(zhuǎn)速傳感器是在轉(zhuǎn)盤主軸附近或在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤的動(dòng)力源的適當(dāng)部位焊接支架,將金屬探頭焊接在轉(zhuǎn)盤主軸或焊接在在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤的動(dòng)力源的軸面上。然后將傳感器固定好。（3)安裝時(shí)應(yīng)注意以下問題：（1)調(diào)整探頭感應(yīng)面的位置與傳感器的端面之間的距離，一般應(yīng)小于12mm。（2）探頭感應(yīng)面與傳感器的端面要盡量保持平行。（3)選取盡量大的

24、金屬探頭(一般選擇探頭感應(yīng)面的長(zhǎng)寬為30mm）。(4）避免金屬屑或帶金屬屑的油污玷污感應(yīng)面，造成磁短路或傳感器誤動(dòng)作。（5)安裝時(shí)盡量避免陽光直射和雨淋，以提高傳感器的可靠性和使用壽命。(6)加長(zhǎng)電纜線的鋪設(shè)，以不妨礙工作人員的現(xiàn)場(chǎng)操作和不易被碰砸、損壞且架設(shè)安全、可靠為原則。特別是在鉆臺(tái)上電纜線一定要鋪設(shè)較為隱蔽的地方。（7）傳感器的安裝要牢固可靠，避免重復(fù)安裝和調(diào)試。安裝同時(shí)要注意人身安全。(4）傳感器與加長(zhǎng)電纜的連接與調(diào)試泵沖（轉(zhuǎn)速）傳感器的三芯線定義：1#腳（棕）：工作電源+8V（+24V）；2#腳（紅)：空；3#腳（橙)：輸出信號(hào).上述三芯線的定義為標(biāo)準(zhǔn)定義，也可以打開傳感器自己定義

25、。根據(jù)三芯線的定義，與電纜線三芯線的定義相對(duì)應(yīng)連接，連接處采取密封、絕緣措施。一般電纜線連接正確后,傳感器指示燈亮(現(xiàn)已出現(xiàn)另一種泵沖傳感器，其工作狀態(tài)正好相反,但工作原理和輸出信號(hào)相似。），當(dāng)有金屬物體在傳感器的端面來回移動(dòng)時(shí)，指示燈閃爍，面板或計(jì)算機(jī)有采集電壓；信號(hào)線連接不正確時(shí)，傳感器指示燈亮，當(dāng)有金屬物體在傳感器的端面來回移動(dòng)時(shí)，指示燈也閃爍,但面板(計(jì)算機(jī)）無采集電壓。此時(shí)傳感器輸出信號(hào)如圖2（b）所示,是一組負(fù)脈沖信號(hào)，因此面板(計(jì)算機(jī)）采集不到電壓。在傳感器連接好后，可以用萬用表測(cè)量傳感器1、3腳的電壓,一般輸出電壓為3。58V（8V供電），或3。923.7V（24V供電）。因?yàn)?/p>

26、儀器面板（計(jì)算機(jī)）采集的是輸出電壓的上升沿，因此輸出電壓有一個(gè)足夠大的變化范圍即可。(5）傳感器的標(biāo)定由于傳感器安裝的位置不同，傳感器所測(cè)量的脈沖數(shù)也不一樣，例如泵的轉(zhuǎn)軸處和泵的活塞拉桿處的脈沖數(shù)就不一樣。因此在現(xiàn)場(chǎng)錄井過程中，要用秒表實(shí)際測(cè)量泵沖（轉(zhuǎn)速）脈沖數(shù),根據(jù)實(shí)際測(cè)量的泵沖(轉(zhuǎn)速）數(shù)對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定。一般采用兩點(diǎn)標(biāo)定，即零脈沖和實(shí)際測(cè)量的脈沖。如果有條件可以采用多點(diǎn)標(biāo)定。3、故障判斷及排除方法泵沖（轉(zhuǎn)速）傳感器在使用過程中，故障主要表現(xiàn)為：傳感器無輸出信號(hào)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行檢測(cè)：（1）供電檢查泵沖（轉(zhuǎn)速）傳感器在使用過程中，一般的工作電壓為8V或24V，可以先用萬用

27、表測(cè)量供電電壓，然后在儀器房?jī)?nèi)部測(cè)量泵沖傳感器的供電電壓,二者的測(cè)量值相同或比較接近。否則可以判斷加長(zhǎng)電纜線有故障,現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)實(shí)際情況判斷是短路、斷路或者接觸不良導(dǎo)致信號(hào)衰減過大。連接傳感器后，再用萬用表測(cè)量傳感器的1#腳與3#腳的電壓應(yīng)接近8V或24V.如果變化較大，可以判斷傳感器內(nèi)部可能有短接故障。現(xiàn)場(chǎng)可以根據(jù)實(shí)際情況判斷是否有進(jìn)水的可能性,同時(shí)將傳感器拆卸下來，打開傳感器的密封蓋，再進(jìn)一步判斷故障點(diǎn).（2）傳感器輸出信號(hào)檢查傳感器在工作中，無信號(hào)輸出時(shí)，首先要觀察傳感器上的指示燈是否有相應(yīng)的閃爍.如果指示燈常滅或常亮,應(yīng)檢查加長(zhǎng)電纜線是否短路或斷路.方法如下：將加長(zhǎng)電纜線從測(cè)量電路中斷開

28、，一端將二芯線的頭短接，另一端用萬用表電阻檔測(cè)量加長(zhǎng)電纜線二根線之間的電阻，線與線之間的電阻應(yīng)該很小（小于1).否則可根據(jù)實(shí)際測(cè)量電阻的情況判斷加長(zhǎng)電纜線是斷路或者接觸不良。此時(shí)應(yīng)更換加長(zhǎng)電纜線，然后進(jìn)一步判斷是否有其它故障點(diǎn).其次是檢查傳感器是否有故障，可以將傳感器拆卸下來直接接在儀器房?jī)?nèi)部，用金屬物體靠近傳感器的端面，指示燈應(yīng)有亮的動(dòng)作，遠(yuǎn)離時(shí)有滅的動(dòng)作。否則可以判斷傳感器損壞。更換新的傳感器。如果傳感器良好，應(yīng)調(diào)整傳感器與探頭之間的距離，直到傳感器工作狀態(tài)良好。如果在其他地方測(cè)試傳感器時(shí)，或在儀器房?jī)?nèi)部不接泵沖通道的情況下，可按照?qǐng)D3的連接方式連接測(cè)試傳感器。因?yàn)榉€(wěn)壓電源輸出的電壓為圖3

29、 穩(wěn)定的24V(8V)，若直接將傳感器連接到電源上，傳感器可以正常工作，但傳感器兩端的輸出電壓永 遠(yuǎn)為穩(wěn)壓電源輸出電壓。因此必須在電路中串聯(lián)一個(gè)1K的電阻作為分壓電阻,當(dāng)金屬物體(探頭）遠(yuǎn)離時(shí)，可用萬用表測(cè)量傳感器兩端輸出低電平，指示燈滅;當(dāng)金屬物體(探頭）靠近時(shí)，可用萬用表測(cè)量傳感器兩端輸出高電平，指示燈亮。根據(jù)上述狀態(tài)的是與否，判斷傳感器的好與壞。4 傳感器室內(nèi)檢驗(yàn) （1)檢驗(yàn)設(shè)備計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的配置見下表序號(hào)設(shè)備名稱準(zhǔn)確度測(cè)量范圍數(shù)量1標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速儀±0.0620r/min6000r/min1套2數(shù)字繁用表4 1/2位0V1000V1只3通用計(jì)數(shù)器±2。40kHz1000kH

30、z1臺(tái)4鋼卷尺1mm0m1m1個(gè)輔助設(shè)備的配置見下表序號(hào)設(shè)備名稱主 要 技 術(shù) 指 標(biāo)數(shù)量1穩(wěn)壓電源24VDC1臺(tái)2計(jì)算機(jī)1臺(tái)（2)檢驗(yàn)內(nèi)容 傳感器的校準(zhǔn)項(xiàng)目見下表.序號(hào)校 準(zhǔn) 項(xiàng) 目新制造使用中修理后 1外觀檢查+2內(nèi)部電路檢查+3高、低電平校準(zhǔn)+4誤碼率校準(zhǔn)+5感應(yīng)距離校準(zhǔn)+6鑒別力閾校準(zhǔn)+注:“+”表示校準(zhǔn)項(xiàng)目，“-” 表示可不校準(zhǔn)項(xiàng)目.(）檢驗(yàn)方法。1 外觀檢查目測(cè)檢查傳感器的外觀。.2 內(nèi)部電路檢查用數(shù)字萬用表的電阻檔檢查傳感器的內(nèi)部線路.。3 高、低電平校準(zhǔn)將傳感器與穩(wěn)壓電源和數(shù)字繁用表連接在一起。轉(zhuǎn)動(dòng)探頭，從數(shù)字萬用表上讀取傳感器輸出的高、低電壓示值傳感器穩(wěn)壓電源1k電阻數(shù)字繁用

31、表 + 紅 黑 + 圖1 傳感器校準(zhǔn)連線示意圖.4 誤碼率檢驗(yàn)按圖2將傳感器與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速儀、穩(wěn)壓電源、電阻、通用計(jì)數(shù)器連接在一起。按照不同轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)動(dòng)探頭，從標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速儀上分別讀取傳感器各校準(zhǔn)點(diǎn)正、反轉(zhuǎn)從啟動(dòng)到停止所轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，并同時(shí)從通用計(jì)數(shù)器上分別讀取其脈沖示值。計(jì)算誤碼率。穩(wěn)壓電源1k電阻通用計(jì)數(shù)器標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速儀探頭傳感器 + - 圖2 傳感器校準(zhǔn)連線示意圖6。5 測(cè)量距離校準(zhǔn)逐漸拉大傳感器端面與金屬探頭感應(yīng)面之間的距離，從數(shù)字萬用表上觀察傳感器輸出電壓的示值變化.當(dāng)傳感器的輸出電壓從低電平突變到高電平時(shí)，用鋼卷尺測(cè)量傳感器端面與金屬探頭感應(yīng)面之間的距離.三、壓力傳感器、工作原理壓力傳感器按照用途

32、可分為懸重、立管壓力、套管壓力和扭矩四種傳感器。如圖8,傳感器的壓力感應(yīng)部分是一個(gè)集成壓敏元件組成的惠斯頓電橋，由于硅材料的壓阻效應(yīng)，在恒壓供電的條件下，橋路輸出信號(hào)與被測(cè)壓力成正比。該信號(hào)經(jīng)過傳感器內(nèi)部電路處理，最后輸出420mA電流信號(hào)。(1）安裝時(shí)應(yīng)注意的問題：a、安裝時(shí)一定要在無壓力狀態(tài)下，這樣才能保證快鎖接頭良好連接，壓力良好地傳遞。b、由于管線內(nèi)壓力大，各處接點(diǎn)要采取密封措施.c、傳感器安裝的地方多水、泥漿和其它污染物,傳感器和連接線點(diǎn)要采取保護(hù)措施. d、傳感器的電纜線要安放在比較隱蔽的地方，避免被上面掉下的物體損壞。 (2）調(diào)校方法根據(jù)傳感器的量程和傳感器輸出電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系,按

33、式（5）計(jì)算出傳感器輸出電流的理論值。I (16/M ）×P + 4 （5)式中：I 傳感器輸出電流的理論值，單位為毫安（mA）； 圖8：壓力傳感器內(nèi)部電路圖M -傳感器的量程，單位為兆帕（MPa）；P -傳感器承受的壓力示值，單位為兆帕(MPa)。實(shí)際操作時(shí)可以先將萬用表串聯(lián)到壓力傳感器的測(cè)量電路中，測(cè)量傳感器輸出的電流，改變傳感器的輸入壓力,根據(jù)式（5）判斷傳感器所輸出的電流值是否正確?，F(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定時(shí)，可以根據(jù)式（5）計(jì)算各種壓力傳感器的輸出電流與壓力之間的理論關(guān)系，確定傳感器理論工作曲線,然后根據(jù)理論工作曲線進(jìn)行標(biāo)定。數(shù)字繁用表傳感器儀器面板 + 紅 黑 + 圖9 傳感器檢驗(yàn)連線示

34、意圖四、密度傳感器鉆井液密度是實(shí)現(xiàn)平衡鉆井,提高鉆井效率的一項(xiàng)重要的鉆井液參數(shù),也是反映鉆井安全的重要參數(shù)。在正常情況下，泵入井內(nèi)和從井內(nèi)返出的鉆井液密度應(yīng)相等。但當(dāng)有流體浸入時(shí)，返出的鉆井液密度減??；鉆入造漿地層或地層失水過大時(shí)，會(huì)引起密度增加。因此，監(jiān)測(cè)鉆井液密度的變化是及時(shí)發(fā)現(xiàn)井內(nèi)異常,防止井噴、井漏等事故發(fā)生的重要手段.目前連續(xù)測(cè)量液體密度的方法大多采用微壓差原理，即利用兩個(gè)壓力敏感探頭檢測(cè)液體在兩個(gè)敏感探頭上產(chǎn)生的壓力差，然后將壓力差送到傳感器的變送器中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換,再有二次儀表進(jìn)行采集、處理,輸出設(shè)備輸出測(cè)量結(jié)果.其結(jié)構(gòu)示意圖如圖15：變送器二次儀表輸出設(shè)備壓力敏感探頭2壓力

35、敏感探頭1上下壓力敏感探頭的距離為H,當(dāng)浸入液體的密度為時(shí)，在兩個(gè)探頭上產(chǎn)生的壓力差為：P=gH （6) H 式中：鉆井液密度，Kg/m3； H兩壓力敏感探頭間距離，m; P兩個(gè)壓力敏感探頭之間 壓力差，N/m2 ；g為重力加速度，N/Kg，一般取g=10 N/Kg當(dāng)P取單位為KPa； 取單位為（g/cm3）； H取單位為cm時(shí); 式（1）轉(zhuǎn)變?yōu)? (7） 基于上述原理，密度傳感器的類型主要有電容型遠(yuǎn)傳隔膜式壓差密度傳感器，硅諧振式遠(yuǎn)傳微壓差密度傳感器，擴(kuò)散硅電阻型遠(yuǎn)傳隔膜式密度傳感器。我公司的密度傳感器主要采用前兩種方式。1，電容型遠(yuǎn)傳隔膜式壓差密度傳感器電容式傳感器是以差動(dòng)電容原理為基礎(chǔ)，

36、根據(jù)固定高度間差壓與密度的關(guān)系原理達(dá)到連續(xù)測(cè)量的目的.其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2。圖2 電容式傳感器測(cè)量原理示意圖高壓側(cè)和低壓側(cè)的金屬片分別與中間電極組成兩個(gè)電容（C1和C2）。高壓側(cè)和低壓側(cè)腔室通過管線分別與傳感器的壓力敏感探頭相連，管線與腔室內(nèi)部充滿硅油。當(dāng)傳感器暴露在空氣中，兩個(gè)壓力敏感探頭所受壓力幾乎相同，中間電極受力平衡，不發(fā)生移動(dòng)，兩側(cè)電容相等;當(dāng)傳感器浸入到液體中，由于兩個(gè)壓力敏感探頭所受壓力不相等，壓力傳遞到中間電極的兩側(cè)，在壓差的作用下，中間電極變形向低壓側(cè)偏移，形成電容差。極板式電容器理論電容值為：S C= （3)d0式中:極板間介質(zhì)的介電常數(shù)；S-兩極板正對(duì)面積； d0兩極板間距

37、離。當(dāng)中間電極兩側(cè)的壓差P為零時(shí)有:S C1=C2= - =C （4）d0當(dāng)中間電極兩側(cè)的壓差P不等于零時(shí)有：S C1= - （5）d0+dSC2= - （6）d0d于是有： C1C2 P- = (7) C1+C2 d0由于中間電極移動(dòng)的距離d與壓差成正比關(guān)系,即d=K·P （8）由式（2）、（7）、(8）可得C1C2=K· （9）其中 (C1+C2)H 2CHK= - - （dd） 10 d0 10 d0解調(diào)高頻振蕩器量程調(diào)節(jié)限流器初級(jí)信號(hào)差動(dòng)信號(hào)共模信號(hào)零位及遷移調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電壓恒流源由此可見，液體的密度值與電容差值成正比.同時(shí)經(jīng)過處理電路擬合、解調(diào)、放大、轉(zhuǎn)換,最后形成液

38、體的密度值與輸出電流成線性正比例。處理電路的工作框圖見圖3.圖3 電容式傳感器轉(zhuǎn)換放大電路2。 硅諧振式遠(yuǎn)傳微壓差密度傳感器單晶硅諧振式密度傳感器是近年來發(fā)展的新型微壓差傳感器，傳感器的核心部分是單晶硅芯片上采用微電子機(jī)械加工技術(shù),分別在其表面的中心和邊緣做成兩個(gè)形狀、大小完全一致的“H”形狀的諧振梁，而且處于微型真空中（圖4），使其既不與充灌液接觸，又確保振動(dòng)時(shí)不受空氣阻尼的影響。由機(jī)械振動(dòng)學(xué)可知,任何彈性振體，均可視作一個(gè)單自由度強(qiáng)迫振動(dòng)的二階系統(tǒng),只要外力克服阻力，就可以產(chǎn)生諧振。單晶硅諧振梁處于永久磁鐵 圖4 硅諧振梁示意圖 提供的磁場(chǎng)中，與變壓器、放大器等組成一個(gè)正反饋回路中(圖5）

39、，當(dāng)激勵(lì)變壓器給諧振梁提供一激勵(lì)電流時(shí)，處于磁場(chǎng)中的諧振梁產(chǎn)生電磁振蕩,檢測(cè)變壓器檢測(cè)出振蕩信號(hào)，通過放大器放大,調(diào)節(jié)信號(hào)幅值和相位，反饋到激勵(lì)變壓器，使系統(tǒng)能可靠穩(wěn)定地工作于閉環(huán)自激狀態(tài)，以其自身固有的振動(dòng)模態(tài)持續(xù)振動(dòng)。同時(shí)兩個(gè)硅諧振梁振蕩信號(hào)的頻率又分別被送到脈沖計(jì)數(shù)器，然后再將兩個(gè)頻率之差直接傳遞到CPU（微處理器）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的420mADC的輸出信號(hào)，并在模擬信號(hào)上疊加一個(gè)BRAIN/HART數(shù)字通訊信號(hào)。當(dāng)單晶硅片的上下表面受到壓力差時(shí)硅片將產(chǎn)生形變，中心處受到壓縮力，邊緣處受到張力，因而兩個(gè)“H”形狀的諧振梁分別感受不同應(yīng)變作用,其結(jié)果是中心

40、諧振梁因受到壓縮力而頻率減少，邊緣諧振梁因受到張力而頻率增加，兩個(gè)頻率差對(duì)應(yīng)不同的壓力信號(hào)。其變化關(guān)系如圖6所示。圖5 硅諧振梁的自激振蕩原理圖圖6 由差壓形成的諧振梁的頻率變化單晶硅諧振式傳感器特性修正存儲(chǔ)器內(nèi)置存儲(chǔ)器微處理器D/AD/A手持智能終端（BT200） 420mADCP（P) 及數(shù)字信號(hào) 膜盒組件 智能電器轉(zhuǎn)換部件圖7 智能變送器工作原理圖在傳感器的變送器電路中設(shè)有特性修正存儲(chǔ)器存儲(chǔ)傳感器的環(huán)境溫度特性、靜壓及輸入/輸出特性修正數(shù)據(jù)，CPU的運(yùn)算，可以使變送器獲得良好的溫度特性和靜壓及輸入/輸出特性。同時(shí)還可以通過I/O口與外部設(shè)備（如手持智能終端BT200或BT275以及DCS

41、中的帶通信功能的I/O卡）以數(shù)字通信方式傳遞數(shù)據(jù)，對(duì)傳感器的性能及量程進(jìn)行設(shè)定.變送器的電路工作框圖如圖7。（2）技術(shù)指標(biāo)測(cè)量范圍： 0.8333.33 g/cm3（可調(diào)）；輸出電流: 420mA；測(cè)量精度： 量程的±0。075%;線性度： 所調(diào)校量程的±0.5；靈敏度： 0.01；穩(wěn)定性： 每十二個(gè)月漂移小于量程的0。03；工作溫度: -2080；電源電壓: 1245VDC目前密度傳感器兩個(gè)壓力敏感探頭之間距離有三種，即H=30 cm、H=45 cm、H=60 cm，根據(jù)式（7)計(jì)算液體密度值與壓力差值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表。液體密度值與壓力值對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)表H30cm密度，

42、g/cm30。961.411。862.312。76對(duì)應(yīng)壓力，kPa2.884.235。586。938.28H45cm密度，g/cm30。961.411.862。312.76對(duì)應(yīng)壓力,kPa4。326。3458。3710.39512.42H60cm密度,g/cm30。961。411。862。312.76對(duì)應(yīng)壓力，kPa5.768.4611.1613。8616。56注：表中的H為傳感器兩個(gè)探頭中心之間的距離.當(dāng)傳感器的測(cè)量范圍為0。96g/cm32。76g/cm3時(shí)，液體密度值與理論電流值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系見式（8）。I (16/M ）×（0。96）4（8）式中：I傳感器輸出的理論電流值，單

43、位為毫安(mA)；M傳感器的量程，單位為克每立方厘米（g/cm3）密度值，單位為克每立方厘米(g/cm3）.根據(jù)式（4）、式(5）計(jì)算液體密度值、壓力值與理論電流值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表。液體密度值、壓力值與理論電流值對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)表H30cm密度,g/cm30。961.411.862.312.76對(duì)應(yīng)壓力,kPa2.884。235。586。938。28理論電流,mA4.008。0012。0016.0020.00H45cm密度，g/cm30。961。411.862。312。76對(duì)應(yīng)壓力，kPa4.326.3458.3710.39512。42理論電流，mA4.008.0012。0016。0020。0

44、0H30cm密度,g/cm30.961。411.862.312.76對(duì)應(yīng)壓力,kPa5。768。4611。1613。8616.56理論電流，mA4.008.0012。0016。0020。00上述數(shù)據(jù)可以做為調(diào)校密度傳感器的依據(jù)。二、安裝使用方法及注意事項(xiàng)傳感器的安裝是錄井儀器安裝最重要的環(huán)節(jié),安裝性能的好壞決定了傳感器性能的發(fā)揮，最終決定了錄井資料質(zhì)量和錄井服務(wù)質(zhì)量。下面介紹傳感器的安裝及注意事項(xiàng)：1、安裝位置一般現(xiàn)場(chǎng)使用兩個(gè)密度傳感器，安裝在泥漿罐中，要盡量靠近泥漿的出入口，隨鉆測(cè)量鉆井液密度變化情況. 2、安裝步驟（1），選擇泥漿罐中液面較平穩(wěn)且沉砂較少的地方，將傳感器垂直固定牢固。沉砂較

45、多容易埋沒傳感器的探頭,使實(shí)際測(cè)量值偏大；傳感器傾斜，將會(huì)使實(shí)際測(cè)量值偏小。同時(shí)采取必要的措施，防止泥漿或其它液體噴濺到傳感器的變送器上,腐蝕傳感器的外殼、損壞變送器內(nèi)部電路.（2），傳感器的感應(yīng)探頭較為敏感，安裝時(shí)要盡量使傳感器的探頭背對(duì)著泥漿流動(dòng)的方向，避免泥漿沖擊力影響傳感器的測(cè)量效果。（3），傳感器的感應(yīng)探頭比較嬌貴,不要用鋒利的東西碰撞探頭.且安裝時(shí)，要盡量避免周圍出現(xiàn)鋒利物體。3、傳感器加長(zhǎng)電纜線的鋪設(shè)電纜線一般采用鋪設(shè)在泥漿罐表面上，因此要選取較隱蔽的地方，且采取必須的保護(hù)措施，防止現(xiàn)場(chǎng)工作人員的踩踏和意外砸碰。主要以安全、可靠且不影響井場(chǎng)工作人員現(xiàn)場(chǎng)操作為原則。4、傳感器與加長(zhǎng)

46、電纜的連接密度傳感器的二芯線定義:2#腳（紅）：工作電源+24V；3#腳（黃）：輸出信號(hào)。根據(jù)上述定義,將傳感器的二芯線與電纜線二芯線的定義相對(duì)應(yīng)連接，或者根據(jù)電纜線二芯線的定義直接將電纜線二芯線連接到傳感器的接線端.連接時(shí)最好先斷開電源,以免燒壞傳感器或面板。連接后要在連接處采取密封、絕緣措施，防止進(jìn)水短路。三、故障判斷及排除方法密度傳感器在使用過程中，常見的故障具體表現(xiàn)為:密度無信號(hào)；密度值測(cè)量不準(zhǔn)；密度測(cè)量值大幅度漂移。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，在傳感器上可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行檢測(cè)：1、 供電檢查（1），密度傳感器在使用過程中，一般的工作電壓為24V。連接傳感器后,用萬用表測(cè)量傳感器的2#腳與3#腳

47、應(yīng)接近24V.如果變化較大，可以判斷傳感器內(nèi)部可能有短接故障。（2），進(jìn)一步將傳感器從電纜線上拆卸下來，測(cè)量前后工作電壓，進(jìn)行比較,判斷故障點(diǎn)。（3），同時(shí)將傳感器拆卸下來進(jìn)行檢查或維修：現(xiàn)場(chǎng)可以根據(jù)實(shí)際情況判斷是否有進(jìn)水的可能性，變送器內(nèi)部的電路板是否有明顯的燒壞點(diǎn)。2、 傳感器輸出信號(hào)檢查在密度傳感器隨鉆測(cè)量鉆井液密度過程中，傳感器輸出信號(hào)應(yīng)該在420mADC之間變化。如果信號(hào)不正常，在傳感器上可以從以下幾個(gè)方面檢查：（1)，檢查與傳感器相連的加長(zhǎng)電纜線是否短路或斷路:可以先用萬用表在傳感器輸出端測(cè)量供電電壓（2腳與3#腳之間）和傳感器的輸出電流（將萬用表串聯(lián)在測(cè)量電路中)，然后在儀器房?jī)?nèi)

48、部測(cè)量傳感器的供電電壓及輸出信號(hào)，二者的測(cè)量值相同或比較接近.否則可以判斷加長(zhǎng)電纜線有故障，現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)實(shí)際情況判斷是短路、斷路或者接觸不良導(dǎo)致信號(hào)衰減過大。（2），將加長(zhǎng)電纜線從測(cè)量電路中斷開，一端將二芯線的頭短接，另一端用萬用表電阻檔測(cè)量加長(zhǎng)電纜線二根線之間的電阻，電阻值應(yīng)該很小(大約在0。5）。否則可根據(jù)實(shí)際測(cè)量電阻的情況判斷加長(zhǎng)電纜線是短路、斷路或者接觸不良。此時(shí)應(yīng)更換加長(zhǎng)電纜線,然后進(jìn)一步判斷是否有其它故障點(diǎn).（3），用其它輸出信號(hào)為420mADC的傳感器直接接在加長(zhǎng)電纜線上，確定故障是否在加長(zhǎng)電纜線上。（4），檢查傳感器的輸出電流：當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以用萬用表測(cè)量傳感器的輸出信

49、號(hào)是否在420mADC之間,若小于4mA（最小不小于2。78mA）或大于20mA,則可以判斷傳感器出現(xiàn)故障，應(yīng)更換傳感器.（5），根據(jù)傳感器所設(shè)定的測(cè)量范圍（一般的測(cè)量范圍為0。962.76 g/ml）與輸出實(shí)際的電流信號(hào)（420mADC）的對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)合實(shí)際鉆井液密的度值進(jìn)行計(jì)算傳感器理論輸出的電流值，與實(shí)際測(cè)量的電流值比較,判斷傳感器的測(cè)量位置是否合適（如傳感器的探頭被沉砂埋沒，傳感器的探頭露出液面)及傳感器的零位與放大倍數(shù)是否調(diào)校準(zhǔn)確。此時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況逐一的進(jìn)行排除.五、電導(dǎo)率傳感器鉆井液電阻(導(dǎo)）率是分析評(píng)價(jià)地層流體性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，同時(shí)是檢測(cè)鉆井液中礦化度的基本方法.電解質(zhì)溶液與金屬導(dǎo)體一樣是電的良導(dǎo)體，當(dāng)電流流經(jīng)電解質(zhì)溶液時(shí)，呈現(xiàn)出一定的電阻。電阻（導(dǎo)）率傳感器通常采用無電極方式,是由兩個(gè)線圈組成的感應(yīng)元件、溫度補(bǔ)償元件及支架等組成,見圖16。圖16 鉆井液電導(dǎo)率傳感器工作原理 感應(yīng)元件的兩個(gè)線圈，一個(gè)稱為初級(jí)線圈,一個(gè)稱為次級(jí)線圈。給初級(jí)線圈提供一個(gè) 20kHz,1.5V的交變電流驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在其周圍產(chǎn)生一個(gè)交變電磁場(chǎng),在次級(jí)線圈中感應(yīng)出電流.當(dāng)傳感器處于空氣中時(shí)，由于空氣的導(dǎo)磁率很小，在次級(jí)線圈中感應(yīng)出的電流很小。當(dāng)傳感器放置在泥漿中，可以設(shè)想有一根導(dǎo)線通過兩磁環(huán)而閉合，那么初級(jí)線圈中磁通的變化會(huì)在該閉合導(dǎo)線中感應(yīng)出電流,而該電流又會(huì)在次級(jí)線圈中感應(yīng)