摘要：結合靶式流量傳感器在鉆井液出口流量檢測中的弊端，通過超聲波體積傳感器在鉆井液出口流量檢測中的實踐分析，安裝與應用超聲波體積傳感器，提高出口流量檢測精度，降低流量傳感器成本，提高錄井資料的質量。

關鍵詞：地質錄井設備；超聲波傳感器；技術改進

一、靶式流量傳感器在鉆井液出口流量檢測中的弊端

現(xiàn)場流量傳感器均采用靶式流量傳感器，該傳感器測量原理是依據(jù)出口鉆井液流量大小的變化使得出口流量管內鉆井液液面的高低起伏變化，從而帶動靶式流量傳感器的擺動把一起擺動，擺把帶動緊固在其根部的圓形滑動變阻絲不斷滑動，使滑動變阻器的輸出電阻發(fā)生瞬時變化，傳感器將可變電阻的輸出電阻的變化轉化成輸出電流的變化，在儀器上通過標定反映出所要測量出口流量的大小變化，從而實現(xiàn)定量檢測出口流量大小的目的。由于出口流量的變化加之架空槽坡度較大，使得出口流量液面起伏較大，所以靶式流量傳感器不停擺動，這樣傳感器電阻滑動圈由于頻繁不斷的來回滑動很容易損壞， 再者就是由于把手不斷擺動使得機械轉動部分容易磨損損壞，以及容易產生把手與滑動軸承之間松動而出現(xiàn)變阻絲不滑動等情況，加之傳感器安裝在高空流量管線上，這會給現(xiàn)場維護、維修和更換流量傳感器帶來很大的麻煩。

二、超聲波體積傳感器在鉆井液出口流量檢測中的實踐分析

超聲波體積傳感器是利用傳感器發(fā)射和接受超聲波的時間差來計算鉆井液池液面高度的原理來設計的，使用超聲波體積傳感器來測量出口架空槽內鉆井液液面的高度變化，能反應出口流量的大小變化。超聲波傳感器測量反應靈敏，精度高，不易損壞，加之安裝位置靈活，可以選擇在方便維護的位置安裝，極大地降低流量傳感器的維修次數(shù)和頻率，減小操作人員工作量，降低流量傳感器成本，提高錄井資料的質量。

靶式流量傳感器測量原理就是依據(jù)出口流量的變化導致出口管內鉆井液液面高低發(fā)生變化，從而帶動流量傳感器靶手上下擺動，形成傳感器輸出電阻變化，進而轉化成傳感器的輸出電路的變化，所以反映出了流量大小。通過分析不難看出，鉆井液流量大小變化實質上是管內液面高度的變化，而靶式流量傳感器問題之多、壽命之短能不能找個替代傳感器來取代現(xiàn)用的傳感器，通過上面分析，出口流量的變化其實質是出口流量管內液面高度的變化，超聲波體積傳感器就是通過傳感器檢測池內液面高度的變化來實現(xiàn)測量池體積的變化。因此，可以使用超聲波體積傳感器來替代靶式流量傳感器來測量出口流量的變化。

超聲波體積傳感器其測量池體積原理是利用傳感器發(fā)射和接受超聲波的時間差來計算鉆井液池液面距離傳感器探頭之間的高度的原理來設計的，進而根據(jù)液面高度與池體積的關系來反映出鉆井液池體積的變化來。依據(jù)這個原理，使用超聲波體積傳感器來測量出口架空槽內鉆井液液面的高度變化，也就是反應出口流量的大小變化。而且，超聲波傳感器反應靈敏，測量精度高，不易損壞，加之安裝位置靈活，可以選擇在方便維護的位置安裝，這樣極大地降低流量傳感器的維修次數(shù)和頻率，大大減輕現(xiàn)場設備操作人員的傳感器維護保養(yǎng)強度，降低流量傳感器成本，提高錄井資料的質量。

三、超聲波體積傳感器安裝與應用

超聲波體積傳感器主要是改造安裝傳感器的固定支架是能否用超聲波體積傳感器替代傳統(tǒng)靶式流量傳感器的關鍵所在。首先要做好安裝前的超聲波支架改造工作。支架焊接需要注意四面的加高鐵板一定要焊垂直，否則會影響使用后的測量效果，一旦焊接不正，很有可能造成傳感器信號不是和液面垂直，而是有一定的角度，這就會造成測量數(shù)據(jù)波動，甚至跳動，從而出現(xiàn)假的“流量波動信號”，給正確判斷出口流量變化造成不必要的麻煩。所以這一點一定要把握好，確保超聲波流量傳感器信號的質量。再就是開口不能太小，至少20cm*20cm，否則超聲波流量傳感器容易受到四壁的鐵板干擾而造成測量值跳動，給超聲波流量傳感器正常使用帶來很大的麻煩。另外超聲波流量傳感器安裝要求垂直于液面，并與四壁平行，確保超聲波流量傳感器使用不受干擾，其信號只反映液面高度的變化。

為確保超聲波流量傳感器固定支架改造、安裝的標準規(guī)范，要求錄井技術人員首先要準備好圖紙，在圖上標注好相關材料的大小尺寸和技術要求，最好采用標準的三維可視圖，把空間尺寸和關系交代清楚，并標上尺寸大小，和技術要求。圖紙要求規(guī)范準確，三視圖必須準確。做好圖紙后，要求反復審核，確保無誤后交付井隊施工焊接技術人員準備開始施工。在整個施工過程中，要求錄井技術人員全程協(xié)助并監(jiān)督井隊焊接技術人員，從取材、四塊加高開口的鐵板割取、焊接、以及加高后焊接傳感器固定支架的平面方板，均要為工程提供準確的尺寸和技術標準。并協(xié)助鉆井焊接技術人員完成相關工作。確保超聲波流量傳感器安裝支架焊割質量、焊接質量，通過控制安裝質量來控制超聲波流量傳感器工作質量，從而盡量避免超聲波流量傳感器信號干擾，提高超聲波流量傳感器的測量準度。

在超聲波流量傳感器支架改造完成后，首先錄井技術人員進行檢查審核支架焊接的技術標準是否達到了錄井技術要求，如果發(fā)現(xiàn)焊接技術標準達不到錄井技術標準，立即請鉆井焊接技術人員重新整改，確保超聲波流量傳感器能夠正常的工作。安裝后，仔細觀察該傳感器工作是否正常，是否有干擾，以及可能存在的需要下次進一步完善的缺陷，并做好相關記錄，詳細記錄各方面的實際檢測數(shù)據(jù)，為分析改進超聲波傳感器在出口流量參數(shù)檢測中作用提供數(shù)據(jù)方面的詳實改進依據(jù)。

實現(xiàn)使用超聲波傳感器來測量出口流量對現(xiàn)場來說是比較容易的事情，首先傳感器來源是現(xiàn)成的超聲波體積傳感器，主要是改造焊接安裝超聲波傳感器的固定支架相對麻煩，要總結分析使用超聲波流量傳感器之后給錄井帶來的好處和不足的地方，以利于改進和推廣。

作者簡介：孫軍（1974—），男，陜西省乾縣人，大學本科，工程師。