压裂施工砂密度计的对比研究探讨

赵振江

摘要：混砂车是压裂施工中的核心设备，其中混砂车密度计随车配备的类型皆不尽相同，可以分为三种类型：TN密度计、迈克II型密度计、国产SCMDQ618型密度计。本文将根据TN密度计、迈克II型密度计、国产SCMDQ618型密度计这三种类型密度计的使用情况进行分析。

关键词：密度计;通讯端口;信号传输

1.密度计的功能原理及调试方法研究

1.1基本原理

密度计的工作原理基本相同，当携砂液经过放射源释放的γ射线时，射线的强度随密度的变化而相应变化，放射源探头将这一变化转化为标准的电压值供密度计使用，密度计接收到变化的电压后，通过单片机计算便会在其显示屏上显示出相应的砂比密度值，并向仪表车输出一个标准的电流信号，供施工数据采集管理系统使用。

1.2性能参数

密度计通电运行后，会实时显示所监测到砂比数据，操作人员可根据密度计显示的数据增加或减少加砂量以满足生产的需要。

1.3接线定义

这三种密度计的接线端均位于本机的底部，目前我们所使用的端口主要有三处，分别为电源接线端口，信号输入端口和信号输出端口。为方便日后密度计的统一使用，这三种密度计的接线端口定义基本相同。

2.调试方法的研究

2.1迈克II型密度计

首先将密度计通电，进入工作界面后，在其数字键盘上输入52回车2次（清除上一次的输入）.等inproc闪烁出现ETT60一9，按下表步骤输入数字。

输完后按6回车2次（以保存程序）出现ETT60一10.继续输入79回车.这时要等2一3分钟.等电子显示器出现P1一1.00时，这说明输入调整完了，已进入监测状态。输入“79回车”指令代表管线充满水的状态下调整密度计的0点;输入“5回车”输出设定最大进行测试;输入“8回车”输出设定为最小进行测试;4.输入“9回车”清除所有保存的数据;输入“39回车”显示选择性显示;输入“40回车”显示原始的显示。

2.2TN型密度计

首先打开TN密度表的电源，等待十分钟时间预热。载入油田数据。输入代码：1016（英制单位）1014（公制单位），输入方法：按下Exit Setup 按鈕，输入代码，例如1016。按向下箭头“↓”，然后按下向右箭头“→”，执行命令。此命令将使通道一显示PSA，通道2显示PPG，通道三显示SGU;输入代码：048003。此命令要求输入管汇的内径大小。输入方法：按下Exit Setup 按钮，输入代码，例如048003。按向下箭头“↓”，然后输入管汇内径大小，例如8.00 （英寸），按下Exit Setup 保存设置并退出;输入代码：154002。设置通道一为 Solids/Carrier。输入方法：按下Exit Setup 按钮，输入代码，例如154002。按向下箭头“↓”，然后按下“→”，直到选则显示为Solids/Carrier。按下Exit Setup 保存设置并退出;输入代码：114033。设置通道三最大值为 2.0 g/ml。输入方法：按下Exit Setup 按钮，输入代码，例如114033。按向下箭头“↓”，然后输入 2.000 。按下Exit Setup 保存设置并退出;

执行完以上命令，将管汇中充满水，确定管汇中没有空气及沉砂。输入代码：121。 此命令开始标校密度计。输入方法：按下Exit Setup 按钮，输入代码，例如121。按向下箭头“↓”，然后按下“→”，选择执行标校命令。 标校过程需要126 秒。标校过程完成后，TN表会重启，显示标校之后的示数;

标校过程完成后，如果有“Cal point pending”的消息出现。（如果没有则跳过这一步。）输入代码：49。输入方法，按下Exit Setup 按钮，输入代码，49。按向下箭头“↓”，然后按下“→”，选择执行命令。 然后输入代码：086003。按下Exit Setup 按钮，输入代码，086003。按向下箭头“↓”，然后输入1.000。按下Exit Setup 保存设置并退出。输入代码：025012。模拟输入一对应SGU通道三的显示。 输入方法：按下“→”，进入设置，按下“→”进入“Other Functions” 直到出现“Modify or re-assign Current Outputs”。 然后按下“↓”进入功能菜单，一直按直到出现“Mea 1： Lb/usg SolAdd”。 输入3 ，之后按下Exit Setup 保存设置并退出。

此时测量输出端“DF”的电流为6mA，为使输出电流为4mA。需要按两次“→”，直到出现“Set up additional measurement （readouts）”字样，按“↓”直到出现， Modify Steup of measurement 2 g/L”字样，按“→”进入调整，然后按“↓”直到出现“Mea #2 reading for 20.00mA output”字样，输入2100g/L，再向下按直到出现“Mea #2 reading for 4mA output”字样，输入1000g/L，调整后按“Exit Setup”保存退出。同样原理将通道3“Mea #3”的输出电流4-20mA 对应值改为1g/mL-2.1g/mL。到此，TN密度表设置完毕。

2.3国产SCMDQ618型密度计

开机后，在操作界面模式选项里选择“电压密度”，点击“OK”后，屏幕回到主画面，触击“密度”按钮，进入“电流密度参数”设定。输入电流：4-20mA ，对应密度量程：0-2400kg/m3。

输入完毕后，点击屏幕右侧“电压密度”按钮， 密度计的“电压密度”输出端口的A角为+15V，B角为-15V，这两个电压进入中子源探头，中子源探头的E角输出一个变化的电压值给密度计。经过实际测量，管线充满液时，中子源探头E角输出一个1.410V电压，此时应在密度计“电压密度设置中将第7项的电压值填入“1.410”，密度值中填入“0”。

在中子源插入一块200的铁板，此时“电压密度设置”界面右下角“当前电压”值变为1.285左右（不稳定）。这时在“电压密度设置”界面的第6项输入电压值1.285，密度值输入200。在中子源插入一块1200的铅板，此时“电压密度设置”界面右下角“当前电压”值变为0.856左右（不稳定），这时在“电压密度设置”界面的第6项输入电压值0.856，密度值输入1200。

同样道理，插入多大的铅板，其电压值是多少，就相应的在“电压”，“密度值”上面填好即可。

3.现场应用

以杏3-20-丙15压裂施工井为例，加砂过程中，使用迈克II型密度计测量出的砂比线性较好，每次提高砂比的阶段基本趋于平稳，偶尔有砂比数值上的波动。以南1-40-P132井为例，加砂过程中，使用TN型密度计测量出的砂比曲线非常平滑，砂比在每一阶段的波动都很小。以金88井为例，使用国产SCMDQ618型密度计测量出的砂比线性不是十分理想，砂比数值在每个阶段的波动较大。

4.结论

通过现场施工的比对，TN密度计跟其它两种密度计相比具有测量精度高，灵敏度高，性能稳定可靠的特点，使用它测量出的砂比曲线较为工作人员的满意和甲方的认可。而国产SCMDQ618型密度计是国内生产厂家根据密度计工作原理开发研制的，在价格上具有很大优势而且较其它两种密度计相比，其具有通俗易懂菜单设置及标定系统，一旦系统出现故障，国产SCMDQ618型密度计重新校正调试要比其他两种密度计更为便捷。

参考文献：

[1]邓延华.《石油矿场机械》.石油矿场机械杂志编辑部，2003年第06期.

[2]蒋正.《钻采工艺》.石油工业出版社，2003年第04期.