钻井液搅拌器工况参数检测方法研究

论文摘要

在石油工程钻井施工中,钻井液搅拌器是非常重要的固控准备之一。针对目前对钻井装备工况参数检测设备不足的现象。本论文在广泛调研和分析国内外搅拌器检测方法的基础上,融合现代传感器和无线数据传输等技术,提出了一种基于无线数据传输的钻井液搅拌器工况参数检测方法,设计并完成了用于钻井液搅拌器检测的无线应变传感器,组建了搅拌器无线扭矩测试系统、超声波测距系统,可实现钻井施工与检测参数同步进行。论文在归纳分析了搅拌器测试方法,分别从硬件和软件两个方面进行研究。详细阐述了无线应变传感器及测试系统的设计与开发过程。基于模块化设计,使用高性能单片机设计了搅拌器无线应变传感器的信号调理单元、微处理单元、无线收发单元并进行标定和调试。构建了无线传输系统,使用力控6.0开发了上位机程序,实现了模拟搅拌器的人机界面及数据显示功能。本文提出的搅拌器工况参数整体检测和无线传输方法,可对搅拌器工况参数进行实时检测,还对钻井液密度的同步测试方法进行了初步探索。论文研究成果为今后固控固控装备工况参数的整体监测,拓展钻录井参数类别提供了有一定价值的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究情况
• 1.3 研究方法及意义
• 第二章 总体方案设计
• 2.1 搅拌器检测系统的设计原则
• 2.2 搅拌器性能指标
• 2.3 搅拌器检测系统的设计功能
• 2.4 搅拌器检测系统方案设计
• 2.4.1 电机功率的测量方案
• 2.4.2 搅拌轴扭矩的测量方案
• 2.4.3 钻井液液位高度的测量方案
• 2.5 数据信号传输方案的设计
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 扭矩测量传感器的设计
• 3.1.1 电阻应变片的工作原理
• 3.1.2 电阻应变片的测量电路
• 3.1.3 稳压电源设计
• 3.1.4 放大电路及滤波电路设计
• 3.1.5 无线RF收发器件的选型
• 3.2 超声波测量泥浆高度的设计
• 3.3 搅拌轴转速测量的设计
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 测试系统数据采集
• 4.1.1 搅拌轴扭矩测试数据采集
• 4.1.2 泥浆高度数据采集系统
• 4.2 无线收发程序设计
• 4.3 上位机应用程序设计
• 第五章 室内模拟实验设计
• 5.1 测试设备
• 5.2 测试传感器标定
• 5.2.1 无线传感器的标定
• 5.2.2 超声波测距传感器的标定
• 5.3 搅拌器参数测量试验研究
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 超声波测距模块串口电路原理图
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果