机械工程师
MECHANICALENGINEER
钻井液泥浆参数监测系统的研究
李柏岐，白忠飞，李彦秋
（1.大庆钻探工程公司机械修理厂，黑龙江大庆1634132.大庆创业集团萨南实业公司，黑龙江大庆163413）
摘要：通过单片机控制超声波的发射和接收，测量已知参数超声波的衰减值。然后通过计算机计算出当前位置钻井液泥浆的实时密度，间接计算泥浆的黏度，同时测量当前测量点泥浆温度和泥浆的流速。单片机通过接口与外部显示设备相连接，将所计算和测量当前泥浆参数在显示器上实时显示出来，并进行数值记录，微机内可以列表或曲线列表将测量数值显示，实现并场固控系统智能辅助功能。
关键词：单片机：超声波：衰减值：钻井液泥浆：监测系统
中图分类号：TE92 0引言
文献标志码：A
文章编号：1002-2333(2016)04-0185-02
用流程，确定了系统测量点在固控系统中应安装的位置。
在钻井过程中钻井液作为钻头钻进的润滑液和冷却液，带出井下泥砂和岩石碎屑，需要通过固控系统进行3~ 5级净化处理后返回井下。同时需要知道泥浆的黏度和密度进行泥浆配比，因为只是估算，并不准确，而通过单片机的控制可对泥浆进行精确配比，对节约钻井成本有很大的好处。
1超声衰减模型的确定
单片机的输人信号为超声波接收器液位开关量和超声波接受的传感器信号，信号决策输出端为超声波发射电路，通过时钟电路计时，当发射电路发出超声波时开始计时，接收电路接收到超声波为止计时结束，测出超声波的衰减值。然后将数值输人到计算机。
1)通过泥浆时黏滞衰减模型因，
a=2 no
考虑到钻井液泥浆使用中温度达到70~90℃，具有很大的密度，泥浆内分子间的作用力大，由于其中成分复杂，会造成超声波能量的很大损失，因此超声波传播平面两侧泥浆对声波传播平面会产生一定的黏滞阻碍，而单个油滴的振动、变形产生的黏滞衰减也无从得知。
2)热波衰减4
（
热波衰减很大程度上取决于泥浆的定压与定容比热容，而且与超声波自身的频率、传播声速、钻井液的密度等相关。考虑到钻井液在力学上的不可压缩，可将公式中的比热容比热比数值近似为1。
2
监测控制系统的原理
如图1所示，依靠超声波传感技术和单片机测控技术
设计制造了此监控系统。系统完成了对信息进行采集、转化、数据处理、判断.并实现将结果信号输出计算的功能，且由于系统的多挡位设计满足了用户对产品质量的不同要求，也提高了产品的生命力。根据钻井液泥浆的实际使
经结构设计、材料选取等，我们设计出了本监控系统，实现钻井液泥浆智能监控的第一步。
对固控系统中钻井液泥浆监测设备硬件电路设计来
传练器信销号处理装置
多故大器采样保持器
路采样装置
采样控制
外图设备单片机
图1单片机控制系统原理图
蒙
说，对每个固控仓人口处设一对超声波接收和发射器，对进人每个仓的钻井液泥浆数据进行测量，需要完成读取模数转换单元A/D574A实时转换的数据，向生产设备主控单片机MC-51系列单片机AT89C52输出实时工况信号，以便单片机进行控制。
钻井液泥浆成分配比随钻进深度会有很大不同，需要对超声波的发射器和接收器有良好的抗腐蚀性能，其结构选用MA40B8R/S型超声波传感器搭建超声波发射电路，超声波接收电路采用CX20106A芯片，可完成超声波信号的接收、放大、整形和输出功能，CX20106A为专用超声波接收芯片，可接收频率为60Hz的超声波信号，芯片由ABL自偏置电平控制模块、峰值检波电路、前置放大电路、限幅放大电路、带通滤波电路和波形整形器组成。
实时工况信息数据的读取是系统电路设计的最主要工作。对此，我们利用单片机结合模数转换器A/D574A设
信息获取上
单元
模数转换单元
对AD574A
挡位设置
单片激处理器 MC51
储存器 2764
控制信
秋件计算号编出
图2系统硬件总体结构图
网址：www.jxgcs.com电邮：hrbengineer@163.com 2016年第4期
万方数据
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