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深水鉆井技術(shù)進(jìn)展與展望

更新時(shí)間：2021-01-21

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與大陸架和陸上勘探鉆井作業(yè)相比，深水作業(yè)的施工風(fēng)險(xiǎn)高、技術(shù)要求高，成本非常昂貴，資金風(fēng)險(xiǎn)也*；作為回報(bào)，深水勘探鉆井作業(yè)所發(fā)現(xiàn)的石油地質(zhì)儲(chǔ)量也相對(duì)比較高。因此，單位儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)成本并不算高。深水鉆井是指作業(yè)水深大于４００ｍ而小于１５００ｍ的海洋鉆井作業(yè)，常規(guī)淺水鉆井工藝和鉆井裝備表現(xiàn)出明顯的局限性，已經(jīng)不再適應(yīng)深水鉆井；面對(duì)深水油氣勘探開(kāi)發(fā)的困難和危險(xiǎn)性，深水鉆井新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。

　?。?深水鉆井面臨諸多挑戰(zhàn)

　?。保?較小的破裂梯度

　　一般來(lái)講，特定深度巖石的破裂壓力隨著上覆巖石壓力的增加而增大。隨著水深的增加，上覆巖層壓力被海水水柱靜水壓力代替，巖石破碎壓力隨著水深的增加而減少，特別是海底表層，破裂梯度幾乎為０。隨著水深的增加，海底沉積物越厚，海底表層沉積物膠結(jié)性越差。

　?。保?淺層水、氣流

　　海底淺部地層地質(zhì)年齡輕，壓實(shí)時(shí)間短，地層滲透率一般較高。通常欠壓實(shí)層的高滲透率使得高壓層內(nèi) 地層水以很高的流速流向低壓區(qū)，即淺部水層井涌。淺層水井涌是許多鉆井問(wèn)題的起因，表現(xiàn)為鉆井、下套管以及固井出現(xiàn)困難，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致井眼坍塌，甚至引起海底沉降，壞的情況則是造成油氣井報(bào)廢。淺層氣位于淺層、體積小、壓力高、危險(xiǎn)系數(shù)大，由淺層氣引發(fā)的井噴易發(fā)生、速度快、處理困難、危險(xiǎn)性大并且可預(yù)見(jiàn)性差。淺層氣井噴屬于嚴(yán)重的鉆井事故，常會(huì)造成嚴(yán)重后果，例如天然氣井噴著火，燒毀設(shè)備；又如表層套管下入深度較淺或封固質(zhì)量不好，氣體會(huì)從套管外噴出，造成套管外井噴，在地面形成大坑，使設(shè)備陷入地下等。

　　１．３不穩(wěn)定的頁(yè)巖層

　　除了上部地層中淺層水或氣的影響，繼續(xù)鉆進(jìn)會(huì)鉆遇不穩(wěn)定的頁(yè)巖地層，頁(yè)巖對(duì)水的敏感性很強(qiáng)，利用水基鉆井液鉆進(jìn)頁(yè)巖地層時(shí)，將有可能引發(fā)一系列鉆井事故。鉆遇頁(yè)巖地層失控引發(fā)的問(wèn)題：井眼堵塞、下套管作業(yè)困難、鉆井液漏失、地層膨脹，井筒壓力降低等。利用鉆井液平衡頁(yè)巖地層壓力和阻止井筒壓力降低很困難，鉆遇頁(yè)巖地層的必然后果是鉆井液的漏失。

　?。保?天然氣水合物問(wèn)題

　　深水鉆井中，天然氣水合物是一種潛在的危險(xiǎn)，它生成時(shí)會(huì)結(jié)冰阻塞管匯。天然氣水合物對(duì)井控的影響大，它可能造成阻流管線和防噴器的阻塞，也可能阻塞鉆柱環(huán)空而限制鉆具活動(dòng)，甚至造成卡鉆。

　?。保?溫度梯度

　　深水鉆井中，隨著水深的增加，溫度逐漸降低，泥線附近位置水溫為４℃，隨著井筒深度的增加，溫度以３℃／１００ｍ的梯度逐漸上升。海底低溫將引發(fā)一些鉆井問(wèn)題，比如天然氣水合物阻塞防噴器，甚至阻礙鉆具活動(dòng)，鉆井液性能降低和固井液流動(dòng)性下降等問(wèn)題。這些問(wèn)題都將有可能造成鉆井失敗。

　?。保?套管設(shè)計(jì)

　　隨著水深的增加，表層破裂壓力極低，要下入導(dǎo)管為鉆具提供通道；淺部地層可能存在淺層氣和淺層水等地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，要下入表層套管以封堵淺層水氣流；地層孔隙壓力與破裂壓力之間的窗口很窄，中間套管和技術(shù)套管用于封隔上部地層，以維持鉆進(jìn)而不壓漏地層。典型深水鉆井的井身結(jié)構(gòu)為碬９１４ｍｍ導(dǎo)管、碬５０８ｍｍ表層套管、數(shù)層中間套管和技術(shù)套管［１］，還要保證鉆達(dá)目的層井眼小直徑不小于碬２２２．２ｍｍ。表層套管固井也是深水固井的難點(diǎn)，海底的低溫影響是主要的因素，由于低的破裂壓力梯度，常常要求只用低密度水泥漿，而深水鉆井的昂貴日費(fèi)用又要求水泥漿能在較短時(shí)間內(nèi)具有較高的強(qiáng)度。

　?。?深水鉆井技術(shù)

　?。玻?噴射下導(dǎo)管技術(shù)

　　深水海底為較厚、松軟、高含水且未膠結(jié)的沉積地層，地層孔隙壓力與破裂壓力之間的窗口幾乎為０，通常采用打樁或鉆孔后下入導(dǎo)管固井的作業(yè)方式已不能適用深水鉆淺層的鉆井條件［１］。

　　噴射導(dǎo)管鉆井技術(shù)，是將鉆具下入導(dǎo)管內(nèi)，利用導(dǎo)管及鉆具的重力和鉆井液的噴射來(lái)進(jìn)行巖石破碎的鉆井技術(shù)。利用噴射導(dǎo)管鉆井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)和下導(dǎo)管同時(shí)進(jìn)行，鉆井液返回液不通過(guò)套管與井眼的環(huán)空而是通過(guò)鉆桿與套管的環(huán)空返回海底［２］，鉆至預(yù)定深度后，靜止管柱，利用地層的粘附力和摩擦力穩(wěn)固導(dǎo)管，不需進(jìn)行固井作業(yè)，而后，起出管內(nèi)鉆具或繼續(xù)鉆進(jìn)。噴射導(dǎo)管鉆井技術(shù)，避免了按照常規(guī)的打樁、鉆井、起鉆、下套管、固井的方式引發(fā)的鉆井問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約鉆井時(shí)間、減少鉆井問(wèn)題，降低鉆井成本的目的。

　?。玻?動(dòng)態(tài)壓井技術(shù)

　　動(dòng)態(tài)壓井方法：通過(guò)增加壓井循環(huán)排量增加流動(dòng) 阻力，從而增加井底壓力，達(dá)到壓井的目的。在鉆井過(guò)程，動(dòng)態(tài)壓井的環(huán)空流動(dòng)壓降均勻地分布在整個(gè)井身長(zhǎng)度上，常規(guī)壓井的回壓作用在整個(gè)井身的每一點(diǎn)上，也就是說(shuō)動(dòng)力壓井法將產(chǎn)生較小的井壁壓力。其基本原理：以一定的流量泵入初始鉆井液，使井底的流動(dòng)壓力等于或大于底層的孔隙壓力，從而阻止地層流體進(jìn)一步侵入井內(nèi)，達(dá)到“動(dòng)壓穩(wěn)”狀態(tài)，然后逐步替入加重鉆井液，以實(shí)現(xiàn)*壓井的目的，達(dá)到“靜壓穩(wěn)”狀態(tài)，從而減緩因淺層水、氣流容易引發(fā)下套管困難、井壁坍塌甚至井噴等嚴(yán)重鉆井事故。

　　２．３深水鉆井液技術(shù)

　　深水鉆井存在井壁穩(wěn)定性差、鉆井液用量大、地層破裂壓力窗口窄、井眼清潔困難、低溫下鉆井液流變性及淺層天然氣與形成氣體水合物等問(wèn)題。針對(duì)深水鉆井的特點(diǎn)及深水鉆井對(duì)鉆井液的性能特性要求，深水鉆井鉆井液要具有防塌性能好、潤(rùn)滑性優(yōu)良、低溫流變性穩(wěn)定及能有效抑制氣體水合物形式的特點(diǎn)。另外，深水雙梯度鉆井技術(shù)在一定程度上緩解了地層破裂壓力窗口窄的問(wèn)題，利用雙梯度鉆井技術(shù)為避免井底壓力嚴(yán)重超過(guò)地層壓力而造成的鉆井嚴(yán)重過(guò)平衡，使得井底壓力不超過(guò)地層破裂壓力。雙梯度有兩種方式：一種是在隔水管環(huán)空內(nèi)注入海水；另一種是在隔水管內(nèi)特定位置注入低密度介質(zhì)，以降低其上部環(huán)空鉆井液的密度，而調(diào)整井底壓力，例如惰性氣體、輕質(zhì)塑料小球［３］。

　　２．４隨鉆測(cè)井（ＬＷＤ）與隨鉆壓力測(cè)量（ＰＷＤ）

　?。蹋祝哪壳爸饕糜谔岣叽笪灰凭?、高難度水平井的工程控制能力和地層評(píng)價(jià)能力，提高油氣層的鉆遇率。ＰＷＤ通常是指ＡＰＷＤ（隨鉆環(huán)空壓力測(cè)量），主要是用來(lái)測(cè)量鉆進(jìn)過(guò)程中環(huán)空中的壓力［４］。目前，斯倫貝謝Ａｎａｄｒｉｌｌ的ＳｔｅｔｈｏＳｃｏｐｅ多功能地層壓力隨鉆測(cè)量服務(wù)既能在鉆井過(guò)程中準(zhǔn)確有效地測(cè)量環(huán)空壓力，又可以測(cè)量地層壓力，可以直接提供孔隙壓力和流體流度數(shù)據(jù)用于確定流體類型及界面。這為深水鉆井早期井涌監(jiān)測(cè)，避免地層水氣侵入井筒引發(fā)井壁坍塌、井噴等嚴(yán)重鉆井事故提供了可能。

　　３深水鉆井技術(shù)展望

　?。常?無(wú)隔水管套管鉆井技術(shù)應(yīng)用

　　隨著海洋鉆井的不斷發(fā)展，套管鉆井技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于海上表層鉆進(jìn)，代替隔水導(dǎo)管和表層套管，避免了海底表層沉積物松軟、膠結(jié)性差、淺層流體等問(wèn)題造成井壁坍塌、下套管困難、井控事故等鉆井問(wèn)題［５］。

　　深水鉆井井身設(shè)計(jì)（套管下入深度和套管的層數(shù)）是由淺層水、氣流和地層的破裂壓力／孔隙壓力梯度來(lái)決定的，而套管鉆井技術(shù)是可以緩解由淺層流體引發(fā)的鉆井問(wèn)題。套管鉆進(jìn)，1次開(kāi)鉆可鉆達(dá)深度為泥線以下３００～４５０ｍ，即1根套管可下入到常規(guī)鉆井中表層套管的深度。因此，1根套管可起到隔水導(dǎo)管和表層套管的作用。從而套管下入深度由地層破裂壓力／孔隙壓力梯度決定而不是由淺層流體引發(fā)的鉆井危險(xiǎn)所決定，減少了下井套管的數(shù)量，降低不能用碬２１５．９ｍｍ的套管完井（井眼過(guò)?。┑奈ｋU(xiǎn)［６］，簡(jiǎn)化了井身結(jié)構(gòu)、減少作業(yè)程序、提高鉆井效率、節(jié)約鉆井成本。

　　套管鉆井有兩個(gè)主要的特點(diǎn)：①涂抹效應(yīng)；②動(dòng)態(tài)當(dāng)量鉆井液控制，它降低了鉆井過(guò)程中鉆井危險(xiǎn)的發(fā)生。

　　涂抹效應(yīng)就像一個(gè)泥鏟，套管單方向旋轉(zhuǎn)形成旋轉(zhuǎn)離心力場(chǎng)，粉碎的巖屑在較小的環(huán)空內(nèi)沿著井壁表層向上運(yùn)輸，巖屑顆粒鑲嵌在井壁的表面形成天然的封閉層。這個(gè)封閉層的不透水性較鉆井液造壁效果更好，涂抹效應(yīng)有利于鉆井液流失的控制和井筒的穩(wěn)定性。

　　改善當(dāng)量鉆井液密度控制，或者叫做動(dòng)態(tài)鉆井液重量控制，套管與井壁之間的環(huán)空較小，這樣更有利于井眼凈化，有利于通過(guò)調(diào)整鉆井液的速度，控制當(dāng)量鉆井液密度。例如，典型的深水表層井筒為碬８１２．８ｍｍ、鉆柱為碬１６５ｍｍ，而套管鉆井中鉆開(kāi)碬８１２．８ｍｍ的井眼，一般采用碬７１１．２ｍｍ的套管柱，這樣環(huán)空面積就減少了７５％，這對(duì)減少井筒的溝道效應(yīng)有很明顯的效果。溝道效應(yīng)會(huì)引發(fā)淺層流體流進(jìn)井筒而引發(fā)一系列的鉆井問(wèn)題。

　　３．２無(wú)隔水管鉆井液回收技術(shù)的應(yīng)用

　　無(wú)隔水管鉆井液回收鉆井技術(shù)就是在鉆井過(guò)程中不采用常規(guī)隔水管，鉆桿直接暴露在海水中，依靠安裝在海底井口的吸入模塊實(shí)現(xiàn)井眼和海水之間的密封，巖屑和鉆井液經(jīng)一條小直徑回流管線返回鉆井平臺(tái)。通過(guò)控制海底泵系統(tǒng)保證環(huán)空頂部壓力等于海水壓力，從而可以有效地控制海底泥面以下井眼的環(huán)空壓力、井底壓力，更好地匹配地層壓力和破裂壓力之間狹小的間隙，實(shí)現(xiàn)安全鉆井作業(yè)，可以解決目前深水鉆井遇到的諸多問(wèn)題。該技術(shù)屬于雙梯度鉆井技術(shù)范疇，該技術(shù)的應(yīng)用使得地層孔隙壓力與地層壓力相對(duì)變寬，鉆井液應(yīng)用范圍變大，簡(jiǎn)化井身結(jié)構(gòu)（減少套管數(shù)量），避免由隔水管破壞而引發(fā)的鉆井事故，為控制壓力鉆井提供了技術(shù)支撐。

　?。常?控制壓力鉆井技術(shù)的應(yīng)用

　　該技術(shù)是通過(guò)對(duì)回壓、流體密度、流體流變性，環(huán)空液位、水力摩阻和井眼幾何形態(tài)的綜合控制，使整個(gè)井筒的壓力維持在地層孔隙壓力和破裂壓力之間，進(jìn)行平衡和近平衡鉆井，有效控制地層流體侵入井眼，減少井涌、井漏、卡鉆等多種鉆井復(fù)雜情況，非常適合孔隙壓力和破裂壓力窗口窄的地層作業(yè)。據(jù)相關(guān)報(bào)道，控制壓力鉆井對(duì)井眼的控制可以克服８０％的常規(guī)鉆井問(wèn)題，縮短ＮＰＴ（非鉆井時(shí)間）２０％～４０％，單位進(jìn)尺平均成本井底１９．５～３９美元。

　　控制壓力鉆井技術(shù)（ＭＰＤ）控制的變量：①控制井口壓力，通過(guò)控制井口回壓或者在井筒的某一位置安裝泵，來(lái)調(diào)整井底壓力；②改變環(huán)空壓耗，正常鉆進(jìn)時(shí)，井底壓力是鉆井液液柱壓力和環(huán)空壓耗之和，通過(guò)改變鉆井液流態(tài)、流速和環(huán)空間隙（通常是改變鉆桿組合的外徑）就可以控制環(huán)空壓耗；③改變鉆井液參數(shù)，通過(guò)改變鉆井液密度、黏度、排量等調(diào)整環(huán)空壓耗。

　?。常?深水智能鉆井技術(shù)

　　陸地油氣田開(kāi)發(fā)已進(jìn)入中后期，油氣勘探開(kāi)發(fā)逐漸轉(zhuǎn)向海洋方向，而海上油氣儲(chǔ)量的９０％都賦存于水深超過(guò)１０００ｍ的地層中，隨著水深增加，鉆井環(huán)境更復(fù)雜，作業(yè)條件更惡劣。然而，隨著新鉆井技術(shù)、新材料技術(shù)、檢測(cè)控制、微電子技術(shù)、通信和計(jì)算機(jī)、機(jī)器人和超微加工等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，智能鉆井新技術(shù)必將應(yīng)運(yùn)而生［７］，為復(fù)雜的深水油氣勘探開(kāi)發(fā)提供條件。隨著智能鉆井技術(shù)的不斷成熟，未來(lái)鉆井技術(shù)將向更加高效、低成本、環(huán)保和安全方向發(fā)展。

　?。?結(jié)論

　　隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)不斷向深海進(jìn)軍，淺水鉆井技術(shù)已不能滿足深水鉆井的要求，遠(yuǎn)海惡劣的環(huán)境條件以及復(fù)雜的深水地質(zhì)條件，都使得深水鉆井面臨更大的難題和挑戰(zhàn)，有可能導(dǎo)致深水鉆井失敗和引發(fā)嚴(yán)重的鉆井事故。隨著對(duì)深水鉆井技術(shù)不斷地探索研究，噴射下導(dǎo)管技術(shù)、動(dòng)態(tài)壓井技術(shù)、深水鉆井液技術(shù)、隨鉆測(cè)井技術(shù)等逐漸完善成熟，深水油氣勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程已經(jīng)加速。無(wú)隔水管套管鉆井、無(wú)隔水管鉆井液回收、控制壓力等鉆井技術(shù)已初步嘗試應(yīng)用于深水鉆井，緩解甚至解決了一些深水鉆井難題。隨著深水鉆井新技術(shù)、監(jiān)測(cè)控制、通信、機(jī)器人等技術(shù)不斷成熟完善，智能鉆井技術(shù)必將主宰未來(lái)的石油產(chǎn)業(yè)。

全自動(dòng)野外地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/凍土地溫自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

地源熱泵分布式溫度集中測(cè)控系統(tǒng)

礦井總線分散式溫度測(cè)量系統(tǒng)方案

礦井分散式垂直測(cè)溫系統(tǒng)/地?zé)崞詹?地溫監(jiān)測(cè)哪家好選鴻鷗

礦井測(cè)溫系統(tǒng)/礦建凍結(jié)法施工溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/深井溫度場(chǎng)地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

TD-016C型地源熱泵能耗監(jiān)控測(cè)溫系統(tǒng)

產(chǎn)品關(guān)鍵詞：地源熱泵測(cè)溫，地埋管測(cè)溫，淺層地溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分布式地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

此款系統(tǒng)專門為地源熱泵生產(chǎn)企業(yè)，新能源技術(shù)安裝公司，地?zé)峋@探公司以及節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)等單位設(shè)計(jì)，通過(guò)連接我司單總線地?zé)犭娎|，以及單通道或多通道485接口采集器，可對(duì)接到貴司單位的軟件系統(tǒng)。歡迎各類單位以及經(jīng)銷商詳詢！此款設(shè)備支持貼牌，具體價(jià)格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)【產(chǎn)品介紹】

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對(duì)建筑物進(jìn)行供熱和供冷.在埋地管換熱器設(shè)計(jì)中,土壤的導(dǎo)熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對(duì)地溫進(jìn)行長(zhǎng)期可靠的監(jiān)測(cè)顯得特別重要。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)土壤導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)測(cè)試時(shí)間要足夠長(zhǎng),測(cè)試時(shí)工況穩(wěn)定后的流體進(jìn)出口及不同深度的溫度會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此地埋測(cè)溫電纜的設(shè)計(jì)顯得尤其重點(diǎn)。較傳統(tǒng)的測(cè)溫電纜設(shè)計(jì)方法，單總線測(cè)溫電纜因?yàn)榻泳€方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)證并取得了較好的口啤。

采集服務(wù)器通過(guò)總線將現(xiàn)場(chǎng)與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過(guò)單總線將各溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)到總線上。每個(gè)采集模塊可以連接內(nèi)置1-60個(gè)溫度傳感器的測(cè)溫電纜相連。本方案可以對(duì)大型試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，支持180口井或測(cè)溫電纜及1500點(diǎn)以上的觀測(cè)井溫度在線監(jiān)測(cè)。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場(chǎng)的測(cè)試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場(chǎng)的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究，埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測(cè)量系統(tǒng)，主要是一套先進(jìn)的基于現(xiàn)場(chǎng)總線和數(shù)字傳感器技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)及分析系統(tǒng)。它能有對(duì)地源熱泵換熱井進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)并保存數(shù)據(jù)，為優(yōu)化地源熱泵設(shè)計(jì)、探討地源熱泵的可持續(xù)運(yùn)行具有參考價(jià)值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本系統(tǒng)的重要特點(diǎn)：

１．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長(zhǎng)．采用強(qiáng)驅(qū)動(dòng)模塊，普通線，可以輕松測(cè)量500米深井.

３．的深井土壤檢測(cè)傳感器，防護(hù)等級(jí)達(dá)到ＩＰ６８，可耐壓力高達(dá)5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠特點(diǎn)總結(jié)：高性價(jià)格比，根據(jù)不同的需求，比你想象的*．

針對(duì)U型管口徑小的問(wèn)題，本系統(tǒng)是傳統(tǒng)鉑電阻測(cè)溫系統(tǒng)理想的替代品. 可應(yīng)用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場(chǎng)的測(cè)試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場(chǎng)的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究。

本系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：支持傳感器：18B20高精度深井水溫?cái)?shù)字傳感器，測(cè)井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設(shè)備：遠(yuǎn)距離溫度采集模塊＋測(cè)井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)功能：

1、溫度在線監(jiān)測(cè)

2、報(bào)警功能

3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

4、定時(shí)保存設(shè)置

5、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術(shù)參數(shù)】

1、溫度測(cè)量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負(fù)0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點(diǎn)數(shù)：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設(shè)置）

6、傳輸技術(shù)： RS485、RF(射頻技術(shù))、GPRS

7、測(cè)點(diǎn)線長(zhǎng)：小于350米

8、供電方式： AC220V /內(nèi)置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護(hù)等級(jí)：IP66

使用注意事項(xiàng)：

防水感溫電纜經(jīng)測(cè)試與檢測(cè)，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時(shí)，請(qǐng)按以下方法操作與使用：
1．使用時(shí)，建議將感溫電纜置于U形管內(nèi)以方便后期維護(hù)。
若置與U形管外，請(qǐng)小心操作，做好電纜防護(hù)，防止在安裝過(guò)程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時(shí)，請(qǐng)等待測(cè)物熱平衡后再進(jìn)行測(cè)量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負(fù)，蘭色為信號(hào)線。請(qǐng)嚴(yán)格按照此說(shuō)明接線操作。
4. 系統(tǒng)理論上支持180個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)際使用應(yīng)該限制在150個(gè)節(jié)點(diǎn)以內(nèi)。
5.系統(tǒng)具備一定的糾錯(cuò)能力，但總線不能短路。
6. 系統(tǒng)供電，當(dāng)總線距離在200米以內(nèi)，則可以采用DC9V給現(xiàn)場(chǎng)模塊供電，當(dāng)距離在500米之內(nèi)，可以采用DC12V給系統(tǒng)供電。

【北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司提供定制各個(gè)領(lǐng)域用的測(cè)溫線纜產(chǎn)品介紹】

由北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司推出的地源熱泵溫度場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)，硬件采取先進(jìn)的ARM技術(shù)；上位機(jī)軟件使用編程語(yǔ)言技術(shù)設(shè)計(jì)，富有人性、直觀明了；測(cè)溫傳感器直接封裝在電纜內(nèi)部，根據(jù)客戶距離進(jìn)行封裝。目前該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場(chǎng)檢測(cè)、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場(chǎng)系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監(jiān)測(cè)方法：
為了實(shí)現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的診斷，必須首先制定保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的合理的標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，地下土壤溫度的初始值是一個(gè)重要的依據(jù)參數(shù)，它也是在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中可能產(chǎn)生變化的參數(shù)。如果在一個(gè)或幾個(gè)空調(diào)采暖周期（一般一個(gè)空調(diào)采暖周期為1年）后，系統(tǒng)的取熱和放熱嚴(yán)重不平衡，則這個(gè)初始溫度會(huì)有較大的變化，將會(huì)大大降低系統(tǒng)的運(yùn)行效率。所以設(shè)計(jì)選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統(tǒng)是否正常的標(biāo)準(zhǔn)。
　　首先對(duì)地源熱泵系統(tǒng)所控制的建筑物進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料和房間功能等條件，計(jì)算出該區(qū)域全年供暖、制冷的負(fù)荷，我們根據(jù)該負(fù)荷，選擇合適的系統(tǒng)配置，即地埋管數(shù)量以及必要的輔助冷熱源，并動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算地源熱泵植筋加固系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運(yùn)行方案運(yùn)行，同時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測(cè)溫傳感器監(jiān)測(cè)土壤的溫度，并且將測(cè)得的溫度傳遞給地源熱泵系統(tǒng)。

淺層地溫能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概況：

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對(duì)建筑物進(jìn)行供熱和供冷，在埋地管換熱器設(shè)計(jì)中，土壤的導(dǎo)熱系數(shù)是很重要的參數(shù)，而對(duì)地溫進(jìn)行長(zhǎng)期可靠的監(jiān)測(cè)顯得特別重要。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)土壤導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)測(cè)試時(shí)間要足夠長(zhǎng)，測(cè)試時(shí)工況穩(wěn)定后的流體進(jìn)出口及不同深度的溫度會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此地源熱泵地埋測(cè)溫電纜的設(shè)計(jì)顯得尤其重點(diǎn)。較傳統(tǒng)的地源熱泵測(cè)溫電纜設(shè)計(jì)方法，北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的數(shù)字總線式測(cè)溫電纜因?yàn)榻泳€方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質(zhì)等環(huán)境對(duì)空調(diào)換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測(cè)量，目前地源熱泵地埋管測(cè)溫電纜對(duì)于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點(diǎn)的測(cè)溫方式,如果測(cè)量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測(cè)溫線纜若平均放置，即10米放一個(gè)探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個(gè)至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據(jù)以上成本估計(jì)，這口井進(jìn)行地?zé)釡y(cè)溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統(tǒng)的測(cè)溫精度，但對(duì)模擬量數(shù)據(jù)采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，即提供巡檢儀的測(cè)量精度，若能夠在長(zhǎng)距離測(cè)溫的條件下進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對(duì)這一需求，北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司推出“數(shù)字總線式地源熱泵地埋管測(cè)溫電纜”及相應(yīng)系統(tǒng)。礦井深部地溫監(jiān)測(cè)，地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)研究，地源熱泵溫度測(cè)量系統(tǒng)，淺層地?zé)釡y(cè)溫系統(tǒng)。

地源熱泵數(shù)字總線測(cè)溫線纜與傳統(tǒng)測(cè)溫電纜對(duì)比分析：
傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對(duì)溫度進(jìn)行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉(zhuǎn)換及信號(hào)處理電路，近距離時(shí)，其精度及可靠性受環(huán)境影響不大，但當(dāng)大于30米距離傳輸時(shí)，宜采用三線制測(cè)方式，并需定期對(duì)溫度進(jìn)行校正。當(dāng)進(jìn)行多點(diǎn)采集時(shí)，需每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度、系統(tǒng)的精度差，會(huì)受環(huán)境及時(shí)間的影響較大。模塊量傳感器在工作過(guò)程中都是以模擬信號(hào)的形式存在，而檢測(cè)的環(huán)境往往存在電場(chǎng)、磁場(chǎng)等不確定因素，這些因素會(huì)對(duì)電信號(hào)產(chǎn)生較大的干擾，從而影響傳感器實(shí)際的測(cè)量精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，每年需要進(jìn)行校準(zhǔn)，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的總線式數(shù)字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數(shù)字溫度傳感器采用測(cè)溫芯片作為感應(yīng)元件，感應(yīng)元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩(wěn)定性決定于美國(guó)進(jìn)口測(cè)溫芯片的特性及精度級(jí)別，無(wú)需校正，因數(shù)據(jù)傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長(zhǎng)短不會(huì)對(duì)傳感器精度造成任何影響。這是傳統(tǒng)熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)*的優(yōu)勢(shì)。所以數(shù)字總線式測(cè)溫電纜是地源熱泵地埋管管測(cè)溫、地溫能深井和地層溫度監(jiān)測(cè)理想的設(shè)備。數(shù)字總線式數(shù)據(jù)傳感器本身自帶12位高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)場(chǎng)總線管理器，直接將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，而每個(gè)傳感器本身都有唯的識(shí)別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實(shí)現(xiàn)一根電纜檢測(cè)很多溫度點(diǎn)的功能。

地源熱泵大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)

一、系統(tǒng)介紹

1、建設(shè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可監(jiān)測(cè)大樓內(nèi)室內(nèi)溫度；熱泵機(jī)組空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、

壓力、流量；系統(tǒng)空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、壓力、流量；熱泵機(jī)組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數(shù)；地溫場(chǎng)的變化等，實(shí)現(xiàn)熱泵機(jī)組運(yùn)行情況 24 小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，異常情況預(yù)

警，做到真正的無(wú)人值守?？蓪?duì)熱泵系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性、系統(tǒng)對(duì)地溫場(chǎng)的影響以及能效

比等進(jìn)行綜合的科學(xué)評(píng)價(jià)，為進(jìn)一步示范推廣與系統(tǒng)優(yōu)化的工作提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)依據(jù)。

具體測(cè)量要求如下：

1）各熱泵機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行情況；

2）室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

3）室外環(huán)境溫度數(shù)據(jù)及變化曲線；

4）機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

5）機(jī)房?jī)?nèi)地埋管側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

6）機(jī)房?jī)?nèi)用電設(shè)備的電流、電壓、功率、電能等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

7）地溫場(chǎng)內(nèi)不同深度的地溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統(tǒng) COP 分析以及系統(tǒng)節(jié)能量的評(píng)價(jià)分析。

2、自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)建成以后可以對(duì)已經(jīng)安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的地?zé)峋畬?shí)施自動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分

析展示，可實(shí)現(xiàn)地?zé)峋突毓嗑乃弧⑺疁?、流量?shí)施傳輸分析，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況預(yù)

警，做到實(shí)時(shí)監(jiān)管，有地?zé)峋\(yùn)行的穩(wěn)定性。

1）開(kāi)采水量及回水水量的流量監(jiān)測(cè)及變化曲線；

2）開(kāi)采水溫及回水水溫的溫度監(jiān)測(cè)及變化曲線；

3）開(kāi)采井井內(nèi)水位監(jiān)測(cè)及變化曲線；

深水鉆井技術(shù)進(jìn)展與展望

推薦產(chǎn)品如下：