钻进参数仪发展概况

由于多方面的原因，多参数钻进参数仪在中国应用还不广泛，但在该领域的研究工作多年来却一直没有停止，从20世纪70年代后期开始，进展明显加快，至80年代初，已有多种仪器定型投产。80年代中期，微机技术进入该领域，钻进参数仪也跨入了发展的新阶段。90年代初，出现了适于生产现场使用的具有一定人工智能的实时监测和优化控制系统，即除了对钻进过程进行监测之外，还能根据现代钻探理论和实践经验进行分析判断，给出正确提示;当出现孔内事故征兆时，能自动使钻具提离孔底或停车。有的，还可以通过打印和磁记录积累实钻资料。这种新型钻进参数仪已与钻机紧密结合，为研制自动钻机和实现自控钻进奠定了基础。

西方国家多将发展重点放在石油钻井参数仪表上，只有英国、瑞典等少数国家研制过一些单参数地质钻探仪表。前苏联在这一领域做了许多工作，从20世纪50年代开始，一直延续至今，生产单参数仪表、综合钻进参数仪和钻进参数记录仪等，品种较多，在生产中应用也较普遍。 2100433B

不同参数的测量方法及所用的传感器也不同。

钻压测量在液压给进钻机上，通过特制的双盘压力表测量给进油缸的压力，可方便地称量钻具和指示钻压。在采用主动钻进方法时，为达到同一目的可在提升钢丝绳死端连接一块拉力表。在上述部位接入应变式压力传感器，即成为现代钻进参数仪的钻压信号源。

泵压及泵量测量用于监测泵压的仪表，除了抗震压力表之外，一般都用压力传感器及二次仪表。钻孔冲洗液的化学成分和流变特性变化大，腐蚀性强，压力较高，适用于泵量测定的传感器不多，生产中多选用浮子式流量计。

主轴转速测量在一般情况下，都是按照钻机的使用说明书上给出的数据选择主轴转速，而不去对其实际值进行监测。随着无级调速钻机的推广和对钻探工艺科学化的要求不断提高，监测主轴转速已成为对钻进参数仪的基本要求。对转速的测量，以往常用测速发电机作传感器，现在则多用精度较高的磁电式转速传感器，以其所产生电脉冲信号的频率反映钻机主轴的转速。

扭矩测量大多数钻进参数仪都采用测量与扭矩有关的其它物理量来间接反映扭矩变化的方法，包括测量电动机的工作电流、液压马达进、出油口处的压力差等。有时，将相位差扭矩传感器安装在动力机与主摩擦离合器之间，但需对钻机作局部改装，测得的扭矩须乘以相应档次的速比和机械效率才能求出主轴的扭矩。

钻速测量钻速受到钻进工艺和地质条件等多种因素的影响，因而也是反映钻进效果最全面的参数。在现代钻进参数仪上，常用位移传感器对钻速进行较准确的测量。有时，先将线位移转换成角位移，再用低速测速发电机或磁电式传感器进行测量。钻速的变化范围较大，在低速时近于“爬行”，一般要通过机械或电子装置进行换档和放大。

累积进尺测量利用仪器进行累积进尺测量并非必要，只有少数钻进参数仪有这种功能。在一个回次的钻进过程中，通常要进行多次倒杆，因此在测量累积进尺的传动系统中必须设单向传动机构。

冲击器工作频率测量用于液动冲击回转钻进的测频仪是根据冲击器工作频率与管道中水击波频率相一致的原理设计的。它由接在送水管上的压力传感器与频率计两部分组成。

(1) 便于进行钻进工艺参数的优化，提高钻进速度，延长钻头寿命。钻压、钻具转速和冲洗液量 (泵量)是三个重要的回转钻进参数，在钻进过程中，通过钻进参数仪可随时监视、测量这些参数的值，并针对具体条件进行相应的调整和组合。

(2) 用以监视钻孔内岩层的岩性变化和钻具的工作状况。在岩层岩性发生较大变化时，钻进参数也会相应变化，总结这些参数变化的规律，可作为判层的依据。在煤田钻探中，常利用这种变化进行见煤预报。此外，根据扭矩、钻速等参数的变化，可对岩心堵塞、钻头磨损等情况作出较可靠的判断。

(3)用以发现孔内事故和机械故障的征兆，以便及时采取措施，防止重大事故发生。泥浆泵密封不良或摩擦传动副打滑时，泵量会下降;钻头水眼堵塞或孔内岩粉过多，冲洗液循环阻力增大，泵压会明显上升;孔内出现坍塌掉块时，钻杆回转扭矩会剧烈变化。通过钻进参数仪的监测，及时发现这些情况，便可及时予以处理，避免烧钻、埋钻和卡钻等孔内事故及因设备带病运转或过负荷而引起机械事故。为增强这种作用，又不使操作人员长期处于精神紧张的状态，钻进参数仪上常设有声、光报警装置。

(4)发生孔内事故时，钻进参数仪显示的数据，有助于判断事故类型和检查处理效果，缩短停钻时间。在钻进过程中，扭矩经短暂升高后很快降低到正常值以下，泵压也随之降低，通过称量钻具又发现其重量减小，可判定已发生钻杆折断事故，根据钻具称重结果，还可推断钻杆折断的位置;在打捞钻具时，通过钻具称重，可确定矢锥是否已把折断的部分抓住。

目前，利用钻进参数仪直接监测的参数有钻压、钻具转速、冲洗液量(泵量)、泵压、扭矩、钻速、累积进尺和液动冲击器工作频率等。性能较完善的新型钻进参数仪还可由此导出岩石破碎系数、岩石可钻性指数、参数的变化率、钻头的每转进尺等参数。这些参数不仅可以指导钻探施工，而且还可为科研人员进行钻探工艺和机具的分析研究提供可靠依据。

钻进参数仪工作环境恶劣，对其防震、防潮、耐温度变化和电源电压波动等性能要求较高。钻进参数仪的测量精度，与测量方法和传感器的种类有关，其误差一般为满量程的±1%～±5%。

是指钻进过程中可控制的参数，主要包括钻压、转速、钻井液性能、泵量、泵压、泵率及其他水力参数。2100433B

双管取心钻进参数等应做如下控制：

(1)控制合理的起下钻速度，操作升降钻具要平稳，尽量减小惯性作用，防止孔内钻具抽吸浆液，回灌浆液时避免冲刷孔壁。

(2)钻进时随时调整泥浆性能，尽可能保持孔底清洁，避免钻头或钻具上部“泥包”。由于钻进时孔内岩粉较多，应避免提钻前长时间冲孔，以防止岩芯被冲洗液冲坏。

(3)当发现浆液中含岩粉量较高时，应予更换新鲜冲洗液，以保证冲洗液使用效果。