摘要：结合靶式流量传感器在钻井液出口流量检测中的弊端，通过超声波体积传感器在钻井液出口流量检测中的实践分析，安装与应用超声波体积传感器，提高出口流量检测精度，降低流量传感器成本，提高录井资料的质量。

关键词：地质录井设备；超声波传感器；技术改进

一、靶式流量传感器在钻井液出口流量检测中的弊端

现场流量传感器均采用靶式流量传感器，该传感器测量原理是依据出口钻井液流量大小的变化使得出口流量管内钻井液液面的高低起伏变化，从而带动靶式流量传感器的摆动把一起摆动，摆把带动紧固在其根部的圆形滑动变阻丝不断滑动，使滑动变阻器的输出电阻发生瞬时变化，传感器将可变电阻的输出电阻的变化转化成输出电流的变化，在仪器上通过标定反映出所要测量出口流量的大小变化，从而实现定量检测出口流量大小的目的。由于出口流量的变化加之架空槽坡度较大，使得出口流量液面起伏较大，所以靶式流量传感器不停摆动，这样传感器电阻滑动圈由于频繁不断的来回滑动很容易损坏， 再者就是由于把手不断摆动使得机械转动部分容易磨损损坏，以及容易产生把手与滑动轴承之间松动而出现变阻丝不滑动等情况，加之传感器安装在高空流量管线上，这会给现场维护、维修和更换流量传感器带来很大的麻烦。

二、超声波体积传感器在钻井液出口流量检测中的实践分析

超声波体积传感器是利用传感器发射和接受超声波的时间差来计算钻井液池液面高度的原理来设计的，使用超声波体积传感器来测量出口架空槽内钻井液液面的高度变化，能反应出口流量的大小变化。超声波传感器测量反应灵敏，精度高，不易损坏，加之安装位置灵活，可以选择在方便维护的位置安装，极大地降低流量传感器的维修次数和频率，减小操作人员工作量，降低流量传感器成本，提高录井资料的质量。

靶式流量传感器测量原理就是依据出口流量的变化导致出口管内钻井液液面高低发生变化，从而带动流量传感器靶手上下摆动，形成传感器输出电阻变化，进而转化成传感器的输出电路的变化，所以反映出了流量大小。通过分析不难看出，钻井液流量大小变化实质上是管内液面高度的变化，而靶式流量传感器问题之多、寿命之短能不能找个替代传感器来取代现用的传感器，通过上面分析，出口流量的变化其实质是出口流量管内液面高度的变化，超声波体积传感器就是通过传感器检测池内液面高度的变化来实现测量池体积的变化。因此，可以使用超声波体积传感器来替代靶式流量传感器来测量出口流量的变化。

超声波体积传感器其测量池体积原理是利用传感器发射和接受超声波的时间差来计算钻井液池液面距离传感器探头之间的高度的原理来设计的，进而根据液面高度与池体积的关系来反映出钻井液池体积的变化来。依据这个原理，使用超声波体积传感器来测量出口架空槽内钻井液液面的高度变化，也就是反应出口流量的大小变化。而且，超声波传感器反应灵敏，测量精度高，不易损坏，加之安装位置灵活，可以选择在方便维护的位置安装，这样极大地降低流量传感器的维修次数和频率，大大减轻现场设备操作人员的传感器维护保养强度，降低流量传感器成本，提高录井资料的质量。

三、超声波体积传感器安装与应用

超声波体积传感器主要是改造安装传感器的固定支架是能否用超声波体积传感器替代传统靶式流量传感器的关键所在。首先要做好安装前的超声波支架改造工作。支架焊接需要注意四面的加高铁板一定要焊垂直，否则会影响使用后的测量效果，一旦焊接不正，很有可能造成传感器信号不是和液面垂直，而是有一定的角度，这就会造成测量数据波动，甚至跳动，从而出现假的“流量波动信号”，给正确判断出口流量变化造成不必要的麻烦。所以这一点一定要把握好，确保超声波流量传感器信号的质量。再就是开口不能太小，至少20cm*20cm，否则超声波流量传感器容易受到四壁的铁板干扰而造成测量值跳动，给超声波流量传感器正常使用带来很大的麻烦。另外超声波流量传感器安装要求垂直于液面，并与四壁平行，确保超声波流量传感器使用不受干扰，其信号只反映液面高度的变化。

为确保超声波流量传感器固定支架改造、安装的标准规范，要求录井技术人员首先要准备好图纸，在图上标注好相关材料的大小尺寸和技术要求，最好采用标准的三维可视图，把空间尺寸和关系交代清楚，并标上尺寸大小，和技术要求。图纸要求规范准确，三视图必须准确。做好图纸后，要求反复审核，确保无误后交付井队施工焊接技术人员准备开始施工。在整个施工过程中，要求录井技术人员全程协助并监督井队焊接技术人员，从取材、四块加高开口的铁板割取、焊接、以及加高后焊接传感器固定支架的平面方板，均要为工程提供准确的尺寸和技术标准。并协助钻井焊接技术人员完成相关工作。确保超声波流量传感器安装支架焊割质量、焊接质量，通过控制安装质量来控制超声波流量传感器工作质量，从而尽量避免超声波流量传感器信号干扰，提高超声波流量传感器的测量准度。

在超声波流量传感器支架改造完成后，首先录井技术人员进行检查审核支架焊接的技术标准是否达到了录井技术要求，如果发现焊接技术标准达不到录井技术标准，立即请钻井焊接技术人员重新整改，确保超声波流量传感器能够正常的工作。安装后，仔细观察该传感器工作是否正常，是否有干扰，以及可能存在的需要下次进一步完善的缺陷，并做好相关记录，详细记录各方面的实际检测数据，为分析改进超声波传感器在出口流量参数检测中作用提供数据方面的详实改进依据。

实现使用超声波传感器来测量出口流量对现场来说是比较容易的事情，首先传感器来源是现成的超声波体积传感器，主要是改造焊接安装超声波传感器的固定支架相对麻烦，要总结分析使用超声波流量传感器之后给录井带来的好处和不足的地方，以利于改进和推广。

作者简介：孙军（1974—），男，陕西省乾县人，大学本科，工程师。