谈钻井泵冲数实时测量方法的研究以及泵冲计数器的应用

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摘 要：现在我国所使用的钻井泵冲数测量的方法在测量的过程中存在测量的周期长，不能正确及时的反应出工况的实际情况的问题，因此在我国石油开采过程中钻井泵冲实时测量方法的研究受到了普遍的关注，一种新型的旨在通过测量钻井泵冲数的脉冲周期的变化来实现钻井泵冲数检测的新方法得到了广泛的应用，本文就对钻井泵冲数实时测量方法以及钻井泵冲计数器的应用进行简要的研究。

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一、我国目前使用的钻井泵的现状分析

钻井泵是目前在石油开采作业中使用的石油钻井的三大机组之一，也是钻井循环系统中的最为关键的设备。在石油的开采工程中就是使用钻井泵冲数的变化来及时的反应出钻井工程的钻进情况，在使用钻井泵进行钻井的过程中，如果钻井泵出现压力过大或是超负荷的工作时，这些情况就直接通过冲数的变化反应出来。

而纵观我国现在使用的钻井泵冲数的测量方法主要是通过接近开关来检测动力端的输入轴的转速，然后在除以钻井泵的减速比，从而得到泵冲数。这样的测量方法在理论上是合理的并且具有较高的准确度，但是由于钻井泵冲数的测量方法，是通过测量单位时间内接近开关的泵冲数进行的，因此这种测量方法就存在一个主要的问题就是如果测量的时间比较短，在单位时间内接近开关的泵冲数也就比较少，计算出来的冲数和实际的冲数相差比较多，所以在钻井泵的使用过程中尽量延长测量的时间，一般是以5秒为准，这样能够比较准确的反应出钻井泵的冲数，但是对于钻井泵冲数随着实际情况进行改变，现在使用的钻井泵是无法及时的做出反应的，也就不利于对钻井工程中对钻进情况做出真实的反应。这也是造成我国石油钻井技术和石油的开采普遍落后于西方国家的主要原因之一。

二、新钻井泵冲数测量方法的探究和应用

1.新的钻井泵冲数测量方法

鉴于我国目前使用的钻井泵冲数的测量方法存在很大的弊端，不能真实的反应出钻井泵钻进的实际情况，不但对我国的石油开采起不到任何的促进作用，反而为我国的石油开采的钻井技术的革新带来严重的阻碍作用，所以新的钻井泵冲数的测量方法急需取代传统的落后的方法，目前最新型的钻井泵冲数测量的方法是单片机测量钻井泵脉冲周期的方法，该方法可使钻井泵的冲数测量在一个周期内就能实现对钻井的钻进情况的真实测量，从而提高了钻井泵冲数的测量的实效性，能够及时准确的反应出工况的情况。

2.单片机测量钻井泵脉冲周期的方法的工作原理

在石油的开采过程中，采用周期测量的方法，首先是在钻井泵的动力的输入轴圆周上安装一片磁钢，然后在安装一直霍尔传感器用来检测随轴转动的磁钢。在磁钢通过安装的霍尔传感器的时候，就会产生一个脉冲信号。与此同时单片机晶体振荡器也能产生脉冲，在晶体的频率选定的情况之下，就可以测量相互钻井泵的钻头的转速。两个脉冲之间也存在一定的关系，而对于磁钢在通过安装的霍尔传感器时产生的脉冲信号，一般测量一周以内的计数值为最佳，这样能够题钻井泵的钻进提供真实的数据参考。使用单片机测量钻井泵脉冲周期的方法测量出来的转速的变化只是在动力端转动一周就能反应出转速的变化，如果在使用的过程中，根据实际的要求，有意识的对动力端的输入轴上的磁钢数量增加，就能更快、更准确的反应出钻井泵冲数的真实变化情况。从而提高石油开采的进度。

三、泵冲计数器的应用

1.89s51单片机的石油钻井泵冲数记录仪的功能和组成

以上所分析的新型的钻井泵冲数的测量是采用单片机测量钻井泵脉冲周期的方法，而这种测量方法所使用的泵冲计数器就是89s51单片机，它可以通过对数据的记录和下载进行在线程序的编程，使得程序的使用和测量结果的使用更加的方便和简洁；89s51单片机的石油钻井泵冲数记录仪的工作晶振可以达到33M，从而最大限度的提高了运行的速度；该记录仪中增加了“看门狗电路”，从而提高了电路的抗干扰性。该记录仪器的设计主要是由主机和传感器组成的，主机主要包括单片机的核心控制电路、电源器、显示器、指示灯、此外还有键盘和打印机等；传感器主要包括钻井时的传感器、泵压传感器以及接线盒和电缆等。

2.89s51单片机的石油钻井泵冲数记录仪的应用

89s51单片机的应用主要是在钻井泵工作时起到作用的定时器和计数器两种，但是有三种工作的模式，主要是：捕获、自动重新装载和波特率发生器。其中波特率发生器用于串行通信，而自动重新装载模式主要是应用在正反向计数时的递增和递减计数。在钻井泵冲数的周期测量采用捕获方式来准确的获取每一个周期的时间，这个方法主要是通过使用内部的时钟周期来实现对外部脉冲周期的测量。

3、89s51单片机的石油钻井泵冲数记录仪的测量结果

一般正常的情况下，钻井泵的确定的冲数为120冲，在实验中的钻井泵的减速比为:4.16：1，其动力端的转速为500r/min，而霍尔传感器检测到的脉冲的周期为0.12s，计数器的误差为正负1个脉冲，其他技术的误差所以其的转速可以忽略掉。这样的数据情况才是钻井泵冲数对钻进情况的真实反映。

四、总结

本文主要通过对我国现行的钻井泵中数的测量方法存在的问题和使用情况进行的分析，以及对新的钻井泵----单片机测量钻井泵脉冲周期的测量方法的工作原理和使用进行了分析，最后对89s51单片机的石油钻井泵冲数记录仪的应用进行了探讨，得出使用先进的钻井泵冲数的测量方法不但能够真实的反应钻井钻进情况，也能提高我国石油开采的进度，提高石油单位时间的产量，满足我国不断增长的石油需求。

参考文献

[1]朱克军，钻井泵冲数实时测量方法的研究[J]，微型机遇应用，2010年第24期

[2]石明亮，基于89S51单片机的石油钻井记录仪的设计与实现[J]，电子技术应用，2011年