1、MC说明书中M/C Drillwatch 钻井监测仪使用说明书一、概述二、安装三、四、五、配置和校验 操作 维修保养第一章 概述1-1 系统简介M/C Drillwatch 型钻井参数仪（以下简称仪表） 是美国 M/D Totco 公司与中国 石油天然气集团公司重庆仪器厂合作生产的新产品，它引进、吸收了 M/D Totco 公司先进技术，主要关键部件采用 M/D Totco 的产品，并结合各国钻机及仪表使 用者的实际情况精心设计和制造的，该仪表用于监测钻井过程中多个钻井参数变 化情况，是司钻、钻井工程师必不可少的得力助手。仪表主要有九个测量系统，可以监测大钩悬重、转盘扭矩、立管压力、吊钳 扭矩
2、、转盘转速、泵冲速、出口排量、井深、泥浆体积等钻井参数 ,以及派生参数 包括钻压、大钩位置、大钩速度、机械钻速、泥浆增减量及总体积等。 1-2 系统构成及特点整套仪表包括显示表台、 VIP 计算机工作站、数据采集处理单元（ DAQ ）、 各测量单元系统的一次仪表（即传感器） 、稳压电源、在线式 UPS 电源、液压管 线、电缆线及有关安装附件。仪器系统图见附图。本仪表根据司钻的习惯，专门进行了配套设计和制造，首先是显示表台采用 全不锈钢设计，除井深、机械钻速、泵速、出口排量、转盘转速采用液晶显示外， 其余参数全部采用进口指针表显示；所有泥浆参数用独立的宽温、抗震液晶显示 器显示。数据采集单元（
3、DAQ ）集中处理各传感器的信号，并对于钻井工程中各 类异常情况及时报警；处理后的信号一路送给显示表台，一路通过同轴电缆将信 号传送到远距离的钻井工程师室内的 VIP 计算机工作站， VIP 计算机工作站显示 和记录工程数据，并保存数据备份。这样，司钻和钻井工程师可以在不同位置及 时了解和掌握钻井工况及设备运行情况， 避免盲目性。 因此，该仪表是促进科学、 安全钻井，提高钻井效率的重要装备。仪表传感器主要选用进口传感器，保证了一次仪表的精度和可靠性。传感器 包括大钩悬重、立管压力、转盘扭矩、吊钳扭矩、泵速、转盘转速、出口排量、 泥浆体积及井深传感器。其中大钩悬重、立管压力、吊钳扭矩传感器输出的
4、是液 压信号，经进口的压力变送器，将液压信号转换为标准电信号；泵速及转盘转速 传感器采用非接触式的接近开关，将泵速、转速信号转换成频率信号；出口排量 传感器将流量信号转换为叶片位移量再转换为电压信号；井深传感器是旋转光电 编码器，将游车位移量转换为脉冲信号。泥浆传感器采用超声波液面探测仪，将 液面高度转换为标准电信号。这些传感器精度高、寿命长，使用安全可靠。全部 传感器均为本质安全型。DAQ系统是整个系统的核心组成部分，采用 M/D Totco公司原装进口件，它将 现场信号进行采集、处理，实现显示、报警、通讯等几大功能。它具有 23 个模拟 通道、14个数字通道。FSK通讯数据传输抗干扰、可靠
5、性好、支持远距离通讯 ， 最大距离达 600 米。VIP 计算机工作站系统由工业计算机（简称工控机） 、在线式 UPS 电源、宽 行彩色喷墨打印机组成。工业计算机，选用高档配置，运行速度快，性能稳定可 靠。 VIP 软件采用 M/D 的原装英文界面。软件界面以实时数据、实时曲线、实时 柱状图三种形式显示所有钻井参数。该软件可以对全井的瞬时数据以每天一个文 件保存。用户可以根据现场的需要立即回放处理，从中可以分析整个钻井工况以 及事故发生的原因。宽行彩色喷墨打印机可连续走纸，适合现场要求，数据根据 需要送到打印机进行实时或回放打印。 UPS为在线式，在断电后能连续工作 1小 时，切换瞬间无波动，
6、并对外电进行调整，使输出交流电的波形和幅度更加符合 需要，保证系统的正常运行 。该仪表系统结构合理，安装方便，操作简单，更加适合各国钻井工程。1-3 主要技术指标 （一 ） 大钩悬重：1.测量范围：悬重 0 4200kN钻压 0 500kN2.精 度：1 .5 %（二） 立管压力：1.测量范围： 0 35Mpa2.精 度：1 .5 %三、 转盘扭矩：1.测量范围： 0 35 KN-M2.精 度：2 .5 %（四） 钻井液出口排量：1.测量范围： 0 100 （显示方式 0 100 %）2.精 度： 2.5 %（五） 钻井泵冲速：1. 测量范围： 0 200 冲/分2. 精 度：1 .5 %（六
7、） 转盘转速：2. 测量范围： 0 300 转/分 2精 度：1 .5 %（七） 吊钳扭矩：1. 测量范围： 0 11000Kg2. 精 度：1 .5%（八） 井深：1.测量范围： 0 9999m2.精 度： 0.1%（九）泥浆体积： 050m3 1.测量范围： 0 50 m32.精 度： 0.25%第二章安装2-1传感器的安装2-1-1大钩悬重测量系统1.安装：大钩悬重传感器固定安装在死绳固定器上，将液压软管线的自封接头一头与 传感器连接，另一头与显示表台上的导流板连接。注意管线走向应合理，不要弯 得过急或绷得太紧，并应避免被其他物体挤压或切割，最后用尼龙扎带将液压软 管固定在井架桁架上。大
8、钩悬重指示仪(即指重表)以及阻尼器、排气阀均已安装在显示表台上。2.调试：(1)安装完毕后液压系统必须进行充油和排空气。将手压油泵的液压管线与传感 器充油接头相连接，上下摇动摇杆向传感器泵油。液压系统排空气应根据传感器 和指示仪的高低，按先低后高的顺序进行。注意在充油过程中油杯内液面高度不 得低于油杯高度的一半。如图2-1。图2-1 死绳拉力传感器及手压泵(2)为了使指重表的悬重和灵敏指针在使用时灵敏、稳定，应对指重阻尼器、灵 敏阻尼器进行必要的调节。首先顺时针方向转动阻尼器 T型阀杆，使阻尼器处于关闭状态。然后反时针方向转动 T型阀杆两圈。观察指示仪指针摆动情况。如过 于灵敏，应关闭1/31
9、/4圈，如太迟钝，则打开1/41/3圈。如此反复调节，直 到调节出满意的阻尼效果为止。3.使用仪器安装调试完毕后，便可投入使用。大钩悬重及钻压是钻井作业中必须监 控的参数。当全部钻具下到井中，指重表主指针指示值即为大钩上的悬重。这时 将游动刻度盘的零位对准灵敏指针，然后施加钻压开始钻进，灵敏指针指示值即 为钻压。在钻进过程中，司钻必须时刻观察钻压的变化，不断控制刹把加以校正, 使钻压稳定，送钻均匀，从而提高钻井质量。在大钩悬重测量系统使用期间，应经常检查指重表阻尼器的阻尼效果，液压 管线有无滴漏，发现异常或故障应及时排除。2-1-2立管压力测量系统1.传感器的安装：立管压力传感器的结构见图2-
10、2。立管压力传感器应安装在立 管上离钻台平面约2米高，而且安装、拆卸都较为方便的地方，其方向应竖直向 上。在传感器与立管之间应安装一个高压角式截止阀。为方便现场安装，我厂成 套仪表均配备有高压角式截止阀和焊接短节，安装示意见图 2-3。I .螺套 2.勰形KK母玄单向阀 4”休 5”胶杯 &被压世线 亍.乐帕嗽悔封惱图2-2立管压力传感器 具体安装步骤：图2-3立管压力传感器安装(1)放空立管内的钻井液，在确认无压力之后，在立管上选定安装传感器的地方 用气割枪割一个直径50毫米的圆孔；(2)正对圆孔水平地将焊接短节焊在立管上，必须保证焊缝的密封和牢固；(3)在高压角式截止阀的两圆锥螺纹上缠绕上
11、聚四氟乙烯薄膜，将高压角式截止 阀水平地拧紧在焊接短节上，要求阀中部的圆锥螺纹垂直向上； 卸下传感器上的螺套，用管钳将其牢固安装在角式截止阀中部的圆锥螺纹上;(5)检查传感器内液压油是否合适。当传感器与显示表台连通后，通过传感器缸 体底部的孔洞观察胶杯。液压油合适时，胶杯是瘪的，侧壁刚好互相接触， 见图2-4所示。如果胶杯是圆的，则表示液压油不足，应充油后再安装；(6)传感器翼形螺母螺纹涂上铅油后，将缸体和翼形螺母安装在螺套上，用锤子 敲紧翼形螺母，注意不要敲击缸体及其上的部件。传感器安装完毕后，按系统图连好液压软管线。注意软管线的走向，避免弯得 过急或绷得太紧，也不要被其它物体挤压或切割。管
12、线连好后，应用尼龙扎带在 各处将其与井架或桁架固定。2.调试:图2-4 立管压力传感器充油(1)系统充油 :当系统无油或缺油时，应对系统充油，具体操作步骤如下 :a.将传感器移至显示表台附近，并将传感器的液压管线与显示表台连接。b.传感器缸体底部向上，将注油泵与充油阀连接 (暂不拧紧联结螺母 ) ，将液压 油倒入注油泵油杯，缓慢地推动注油柱塞，直到注油泵与充油阀连接处无气 泡冒出时，立即将联结螺母拧紧，如图 2-4 。c.显示表油路排空气时，应先找到显示表台内导流板上与立管压力管线相对应 的堵头，并将堵头松开，往复推动注油泵柱塞，直到堵头处无气泡冒出时拧 紧堵头。注意：在充油的全过程中， 注油
13、泵油杯内的油平面高度应保持在一半以上， 以免空气泵入系统中。d.继 续往系统泵油，直到传感器胶杯压瘪，侧壁刚好相互接触立 即停止泵油，如图 2-4 所示。我厂配套的充油泵有两种，一种如图 2-1 所示，另一种如图 2-4 所示。两种 充油泵的功能一样， 但要注意， 当用图 2-1 中的油泵给图 2-4 中的充油阀充油 时，应加上转换接头，这个转换接头我厂配套得有。注意：绝对不要向系统过多充油以免损坏胶杯。e.卸下注油泵，戴上充油阀护帽。f.将传感器缸体安装到螺套上，重新联接和固定液压软管。g.显示表调节 : 显示表出厂时，已经调节准确。只有在显示表经长期使用后，才需要进行 调校。现场一般采用与
14、高一级精度的仪表比对的方式进行。方法如下：当系统 处于工作状态时， 调节显示表后面的调节螺杆， 使显示表的指针读数与泥浆泵 处的压力表的读书相同即可。如果调节显示表后面的螺杆时，指针不动，则表明显示表可能已损坏，应更 换新的显示表，并按上面的调节方法进行调整。如显示表仍不能正常工作，则表 明整个系统处于异常状态，应请专业维修人员进行维修和调整。2-1-3 转盘扭矩测量系统 转盘扭矩传感器使用一种电流变送器。它安装在驱动转盘直流电机的电缆上，测量电机的电流大小，该值与电机工作时产生的扭矩成正比。下面讲述如何安装 转盘扭矩传感器（使用电流变送器）。注意因这种电流变送器只能测量单向电流， 所以不要将
15、传感器安装在电流双向运行的电机电缆上。注意变送器的窗眼适用于直径 50.8毫米的电缆。变送器上的红点表示正极, 应尽量对准电缆电流输入端。1.将变送器的两部分紧夹在驱动转盘电机的电缆上，红点对着电缆电流 输入端（而不是对准驱动电机）。缠紧变送器，防止它在电缆上移动。2.放置传感器到DAQ的信号电缆。信号电缆应避开走道和尖角，这些地 方会对电缆造成严重的磨损。还应尽量远离潮湿地区。用塑料胶带缠紧 电缆接头。1-被测电缆;2 电扭矩传感器图2-5电扭矩传感器安装示意图2-1-4钻井液出口流量报警系统：1.钻井液出口流量传感器的安装：钻井液出口流量传感器的构成见图 2-6。钻井液出口流量传感器在各型
16、钻机上的安装基本相同，安装位置均在泥浆出口回流管上，但必须距钻井液出口处2米以上且便于安装的地方，安装步骤如下:(1)在选好的钻井液出口管的正上方用气割枪切割传感器底座安装孔，切割尺寸见图2-7 ；(2)将传感器底座放在切口处对齐，然后用电焊焊接平整，不得渗漏水；(3)根据钻井液出口管的大小调整叶片的合适位置， 使传感器装好后，叶片距管底的距离约为2050毫米；(4)根据管内泥浆回流量的大小，调整叶片后安装的配重块。流量较大时，可两块 重叠使用。流量较小时，可选择其中的一块单独使用。总之，要使叶片在正常回 流量时，有一个合适的摆角，以确保流量变化时，叶片前后有一个适当的摆动空间，以便及时反应回
17、流量的变化。图2-6钻井液出口流量传感器(5)转动靶叶片，检查传感器各传动部件是否灵活，如发现有卡阻现象，应及时 排除；(6)在底座上垫上胶垫后，将传感器用螺栓固定在底座上，并按系统连接图将电缆 与DAC上的与对应插座相连。电缆的敷设应符合井场规范，中间各处用尼龙扎带 固定。2.常见故障及排除：如果流量传感器在正常使用中，无信号输出，应检查电缆有无断线或短路。 检查流量传感器的故障，可将传感器从泥浆槽中取出，用万用表的电阻档测量密 封插头的1、2脚应有470 Q的阻值，1、2脚或2,3脚的阻值在0470 Q随挡 板角度的改变有相应的变化。如果不正常，可用相同规格的变阻器掉换原用的变 阻器；如挡
18、板有卡滞现象，不改变角度，应拆开上部不锈钢钢罩，检查内部机械 部件，排除机械传动部分的故障后，在活动的机械部位加注润滑油。2-1-5泵冲速测量系统：1 .传感器的安装：5 z 10+*图2-8泵冲速传感器安装图泵冲传感器的安装方式是在泵的传动轴处，安装示意见图 2-8。泵冲传感器一般安装在泵的主动轴上，具体安装在主动轴的哪一边要视不同的 泥浆泵而定。轴上焊接或固定的感应凸块长宽各为 30毫米，高度为40毫米。传 感器这时需要一个特制的支架才能固定。传感器安装好后，传感器端面距凸块的 距离应在815毫米以内。各部件安装好后，按系统连接图进行电缆的敷设和连接， 要求走线符合井场规 范，并在多处用尼
19、龙扎带固定，然后即可投入使用。3.常见故障的处理：(1)如果泵冲传感器在正常状态下使用，无信号输出，首先检查电缆是否短路或 断路。 确定电缆正常后，则测试传感器的工作电压。(3)如工作电压正常，可用金属物体靠近传感器的端面，检查传感器有无输出信号，用以判别传感器是否损坏。(4)如传感器无损坏，应调整传感器与被测物体之间距离在 815毫米内。2-1-6转盘转速测量系统：1 .传感器的安装：转盘转速传感器可用支架固定在转盘主动轴的适当位置， 主要应考虑安装维修比较方便，具体位置要视不同型号钻机而定。在主动轴上焊接或固定一块长宽各 为30毫米，高度为40毫米的感应凸块，其端面位置应与传感器端面基本平
20、行， 距离应调整在15毫米以内。安装示意参见转盘转速传感器安装示意图(图2-9)所 示。传感器安装好后，按系统连接图敷设和连接电缆，要求符合井场的规范，并 在多处用尼龙扎带将电缆线固定，然后即可投入使用图2-9转盘转速传感器安装图A目标JiiiiiQi制作支架L间隙(5 IDmm)图2-11转盘转速传感器安装图C2. 常见故障的处理：与泵冲速系统常见故障的处理相同。2-1-7吊钳扭矩测量系统：1.传感器的安装：吊钳扭矩传感器安装在内钳尾绳上靠井架大腿 （或固定椿）的一端。用钢丝绳绕 成环状，将传感器缸体端拉环拴在井架大腿上。活塞杆端拉环拴在内钳尾绳上， 钢丝绳绕结用绳卡卡牢，见图2-12。传感
21、器安装完毕后，在传感器受拉时，尾绳中心线应尽量处于水平状态，并与内 钳力臂成90度夹角。如果尾绳中心线与钳臂不垂直，用所读出的拉力求出的力 矩将有比较大的的误差，参看图2-13。传感器安装完毕后，按系统连接图将传感器液压软管与显示表台相连。必须 注意液压管线的走向，不要过分弯曲和绷得过紧，也不要被其它物体挤压或切割 最后用尼龙扎带将液压软管固定在井架底座桁架上。2.调试：(1)系统充油：将注油泵与显示表台上的吊钳扭矩油路充油阀相联，暂不要拧紧联接螺母， 向注油泵油杯倒入液压油，缓慢地推动注油泵，直到联接螺母处无气泡冒出时， 立即拧紧联接螺母。将传感器置于竖直状态，拧松传感器排气螺钉，来回推动注
22、 油泵柱塞，当排气螺钉处无气泡冒出时，立即拧紧排气螺钉。继续向系统泵油， 直到传感器活塞退到底，暂停泵油。再拧松指示表阻尼器顶部堵头，继续向系统 泵油，直到堵头处元气泡冒出时，立即拧紧堵头，取下注油泵，装上充油阀护帽。注意：在向系统充油的全过程中.注油泵油杯内油平面应保持在一半以上， 以免空气泵入系统。(2)指示仪调节：指示仪调节主要是阻尼器阻尼效果的调节，先将阻尼器T形阀杆顺时针转动 并向内推，使T形阀杆与阀体锥度螺纹啮合。继续顺ft度皿X/HirLX 4%时针转动，直到阻尼器关闭。然后反时针转动T形阀杆两圈，在仪表使用中观察 指针冲击情况，当钻杆上扣时，猛拉外钳锚头绳，在一个比较大的冲击拉
23、力下， 指针移动灵活，但无强烈的来回摆动。表示阻尼效果适度。如有强烈来回摆动， 应顺时针转动T形阀杆1/41/3圈，如太迟钝，应反时针转动T形阀杆1/41/3 圈，如此反复，直到调出满意的阻尼效果。3.仪器使用：本测量示统用来监测钻杆上扣力矩。避免螺纹上得过紧或过松，以减少事故 发生，延长钻杆使用寿命，如能配合钻机气动锚头一齐使用，效果更佳，使用方 法如下：首先根据钻杆接头锥形螺纹的最佳上扣扭矩M除以吊钳力臂长度， 计算出相应的 尾绳拉力T,将指示仪红色游动指针拧到指示拉力T的位置， 当钻杆上扣时用气 动锚头拉外钳锚头绳，当指示仪黑色指针转到与红色指针重合的位置时， 松开锚 头控制阀停止上扣。
24、2-1-8井深测量系统：井深传感器安装在绞车轴导气龙头一端。W导气龙头100 to 1NT图2-14井深传感器的安装纹年编码器2-1-7泥浆体积测量系统选一个泥浆液面较平稳的位置，在泥浆罐顶面割一 200mm的圆孔，再固定泥浆传感器安装架，安装法兰盘后，装上传感器。2-2显示仪表台的安装显示仪表台集中安装了全套指示仪或显示表， 以及仪表的控制旋钮和控制阀。 为了使于司钻观察与控制。显示表台应安装在司钻操作刹把时站立的正前方适当 的位置上。将显示表台四角上的四块底板焊接在钻台板上，然后上紧四角的地角 螺栓。为了便于液压软管及连接电缆的引入。在显示表台底部靠液压导流板的正 下方钻台板上割一个250
25、3 100mm的长方孔。此外，系统电缆线连接参见附图。2-3 DAQ的安装DAQ应安装在司钻偏房内，使用4个M8的螺栓将之悬挂（图2-15）。可直 接安装在固定架上，也可先安装在托架上再安装在固定架。DAQ正面和侧面应有 762毫米空间以便打开DAQ箱。箱体下面也应有足够的空间以便于连线。FRONT VIEWFigure 3-2, DAQ In&tallBlicin Oimemlonsm 一la-di G5.4mm* E . /JKfSJinrn f ir5.DT 127TnmSIDEVIEWIS.iXJ 图2-15 DAQ的安装尺寸2-4安全隔离柵盒的安装安全隔离柵盒安装于司钻偏房内。使用
26、4个M6螺栓进行悬挂（图2-16）该盒可直接固定在支座上，也可先固定在托架上再固定在支座上。安全隔离柵盒 上下都应留出足够空间以便于连接电缆，前方应留出足够空间以便于打开盒盖。止 K Ed8.*.E巨鶴巴曹L toFigure 3-6, Dkspldy HArTber Box Mounting Dhmensicing图2-16安全隔离柵盒固定尺寸2-5 VIP计算机工作站的安装VIP计算机工作站安装在钻井工程师办公室。具体步骤如下:1用RG59/U同轴电缆将T形接头与T-POT调制调节器相连。2.将T-POT调制调节器9销接头插入DCM通讯板。3将计算机与LPT1打印机相连。4.将75欧姆的B
27、NC T形接头与DAQ上的BNC接头相连。5按说明书要求装纸。6计算机电源插头接230V交流电源，插座稳定输出频率为 50-60HZ7打印机电源插头接230V交流电源，插座稳定输出频率为 60Hz。网络同轴电缆ABNC三通接头T-POTl 制解调器50/60HZ打印机220 VAC5 0/60 Hz第三章配置与校验3-1配置软件的启动配置软件是将便携机硬盘上的配置/校验程序内容传输到DAQ上。按下列步骤连接便携机和DAQ，并初使化软件。1 用专门的校验电缆连接便携机接口到 DAQ相应接头，接头处标有“CAL.CONFIG ”（图3-2）。2打开便携机，Window95已经装卸。双击“ CAL.
28、CONFIG ”。3屏幕上立即出现“配置和校验主菜单”（图3-3）。LMTTDPCOMPLnERJ b*f omrB_1oo 灵 0000009004 J OOOOOQOO J dULDAQ图3-2便携计算机连结到DAQ注意本章所示窗口仅为范例，可能用户不用的通道也进行了描述。TOTCO ADVANCED DATA LOGGING (TOTAL) SY5TEMI MAJN SELECTIONSDAQACCEB6:CONFIGURAnON PEND ALLOMJBRAgq puwdoencs PJMDALIJDISK：IBAVEALLLOAD ALUBAVEOAL(LOAD GAUpun卩樟育删
29、呼quil 1血4/也血iWMlLh Q VERSIONSQ UPLTTS (RAW g VALUES 口 INPUTS 归5 D COFECT Q ACCNECT图3-3配置或校验主菜单3-4从磁盘安装小型钻井监测仪配置程序系统配置文件夹装在计算机硬盘上。这些文件夹详细解释了系统所有部件的功能，包括传 感器、算法和数值常数等。对于标准监测系统，配置文件夹名称为 Mini FRILLWATCH。对于非标准监测系统，配置 文件夹名称可以取得特别一些，通常和钻机型号可用户相关。首次运行时，按下列步骤从磁盘安装配置软件：1.在“配置和校验主菜单”上选择“ DISK : LOAD ALL ”（图3-4
30、），会出现一个次级菜 单（图3-5）。2.高亮度显示适用的选项，按回车键键，即开始安装并显示安装信息。3. 安装完成后，会再次出现主菜单。如有必要对配置进行编辑，进入 3-5节。否则，进 入3-6节，进行通道校验。=TOTCO ADVANCED DATA LDSGINQ （TOTOJ SYgTEM= =HSYSTEM CONFIGURATION AW GAUBRATION SCFTWAHEVERSION XXX DD MMYYCOPYraOHT 佃 U/D 7UTC01992丿 MAIN SkWU 1 UrJ TOOLS:FCONFKMJFWnONCALIBRATION PIAGNO&nC&lera access：SENElALqPJOADALLJDISK：I3AVEALL|L0ADA11 LOADOAUMUmAlCH
