刘慧娜　张金华

（周口市永平园林建筑工程有限公司）

刍议井下电子压力计测量应用及问题

刘慧娜张金华

（周口市永平园林建筑工程有限公司）

电子压力计是一种具有高实时性、高精确度、高分辨率“三高”特征的井场压力及温度测试装置。本文阐述了压力计在井下测试过程中经常出现的失效问题，简单分析了导失效的原因，并提出了具有针对性的改进方法和失效预防措施。

电子压力计；失效形式；预防措施

1　电子压力计的工作原理极其性能

（1）工作原理。电子压力计主要运用于油、气、田矿层压力及温度值的测量，它是一种高精密电子仪器，核心部件主要有压力传感器和温度传感器组成。电子压力计基本都是在环境恶劣多变的情况下“工作”的，因此它的感应元件制作必须选用符合其作业环境，比如：耐高温、高压的特殊材料，只有这样才能确保电子压力计工作时的精确度和可靠性。电子压力计根据压力传感器及温度传感器应变电桥的原理，其压力计的振荡电路在井下地层压力、所处温度的共同影响中，将被测矿层的压力值和温度值转化为电路系统后识别电阻值和电压值，再由振荡电路整频转变为计算机识别电流频率值信号，再经过软件校正和处理，折算出工程需要的井下压力、温度数据。

（2）性能技术指标。其性能技术指标如下：

①精确度。在压力计无误差时的理想状态下，压力计的标准曲线一般表现为一次曲线，但是，受地层中其他因素影响，电子压力计在实际图谱走线中会表现出二次或三次曲线。在正常状态下，压力计测量时允许精确度误差为：±4psi。

②迟滞性。迟滞性是指在测量过程中从正反两个方向同时接近一个目标时测量值显示出的数据的最大差值。迟滞性误差大都与压力计传感器所使用的材料、制造安装技术、使用时的环境有直接关系。正常状态下，迟滞性测量误差为：±2psi。

③重复性。重复性误差是指压力计在全测量范围内和同一工作条件下，同一操作者从同方向对同一输入压力值进行多次连续测量所获得的随机误差，重复性误差和压力计使用时地层环境、传感器的材料有关。正常状态时，压力计允许重复性测量误差为：±3psi。

④分辨率。分辨率是指当所测量的目标压力值产生变化时，压力计能识别的最小输入量变化值。正常工作时，压力计分辨率为：0.02psi。

2　电子压力计的应用情况

电子压力计的主要品种。按照试井和测井工艺一般分为：地面直读式电子压力计和井下存储式压力计。①地面直读式指的是采用地面直读技术将压力计同测井工具共同放入被测量的井中，然后从井口下接入信号电缆采取对接，压力计将被测量矿层压力、温度变化等通过接入的信号电缆传到地面上的计算机系统内，通过地面上计算机内特殊软件显示出数据，工作人员根据数据对被测量矿层数据进行处理、分析。②井下存储式压力计。井下存储式压力计说的是采用井下存储测试（测量）技术，将单片机系统组成的存储记录仪、供电电池、电子压力计进行整合集成，连同测试的工具放进被测的井中。存储记录仪单片机系统按预设定的采集存储程序将压力计感应得到的矿层压力、温度变化存储到存储器中。测试工作结束后，一定要将电子压力计与计算机连接，并按照预定操作程序，将记录仪中所存储的压力、温度等数据进行储存回放。

3　失效问题

失效原因主要有下面这几种情况：

（1）仪器本身性能不稳定。压力计的核心部件主要有压力传感器，温度传感器，微处理器，存储器构成。其电路是：信号放大电路，数据转换电路及振荡电路。此类电子元件、电路在剧烈震动情况下最容易导致电子压力计失效。

（2）测量数据的紊乱。数据接口操作软件不成熟，电路电池电量不足时都会造成压力计采集到的压力、温度数据、测试时间的非对应性关系，这样情况下采集到的数据称为数据紊乱。

（3）非点。电子压力计还有一种失效形式叫非点。非点：即压力计采集到的数据温度值、压力值严重失真，大部分都是偏离正常值幅度很大，从而致使压力计测量的曲线严重扭曲变形。在实际测试的过程中一般有两种非点形式：①可通过修正或删除失真点获得正常曲线中的少数非点；②通过修改或删点也无法恢复正常的测试曲线的非点。前一种称之为“采点偏差”，后一种情况简单说就是“非点失效”。

（4）数据没写入及未采全。支持电子压力计数据处理工作的核心部件主要是带有固定储存容量的微处理器，在对压力计硬件进行编程时必须合理设置计数器时序，另外还要考虑到寄存器的储存容量，既要让系统在计划采集时间以内按序读写，又要确保数据存入数量，防止溢出发生，造成测试失败。

（5）超量程。超量程使用是造成电子压力计失效的又一原因，如果在测试前没有选择好适合被测井段工况的压力计，有可能在测试深井的过程中造成传感器的损坏而导致电子压力计的失效。

（6）电池钝化。电子压力计的供电装置通常为高温锂电池，而在出厂前为了防止电池的自然放电要在其特性表面形成一层钝化保护膜，而锂电池的这种特性会导致其在低温段电压不稳定，测量井下数据时容易造成采点异常，甚至会出现不可修复的非点失效和数据紊乱。

（7）泄露。一般情况下技术因素是致使泄露失效的主要原因。在实际工作应用的过程中，井下压力计容易泄露的地方有三处：①传感器导压点附近；②核心电路板处的密封仓；③仪器和测井钢缆连接部分。导压点周围的密封设置是由制造工艺技术来保证的，正常情况下通过高精度机床的加工、精心设计的结构参数，是能够保证在导压点周围承受井下高压时而不漏水的。密封仓目前采用的大都是O型圈密封技术，也是经过高精度机械加工而成，正常情况下能够确保深井耐压能力。仪器与钢缆连接附近是很容易发生泄露的部位。在安装的过程中仪器与钢缆的连接处，大家通常称为“铠装”。这一工艺过程必须保证以下几点：①钢缆与仪器的信号连接必须是柔性连接，不承受轴向拉力。②钢缆与仪器之间有抗法向转动的装置，避免信号连接被扭断。③钢缆与仪器连接点应沉没在绝缘填充材料中，外部压力只能作用到填充材料上，确保电信号与外部的绝缘。

（8）人为因素。人为因素对电子压力计的影响主要有两个方面：①新手操作导致在压力计装配过程出现部件的损坏；②运输过程中因保管不善，造成仪器内部电路的损坏而导致的数据紊乱及数据未采全现象。

4　失效预防方式

电子压力计工作时的条件对极为特殊，它对地层中高温，高压，剧烈震动的反应比较敏感。因此在设计时，应该考虑到如何减轻传感器瞬间的受力强度，设计者要考虑到在硬件电路、软件系统方面设置出“压力缓冲装置”，对高温及含硫地层中应考虑改变仪器的密封结构，预防泄露造成的电缆，电路及传感器部件的腐蚀、损坏。按照优选搭配及压力计的性能特征选用适当量程，适当存储容量的压力计。由于压力计的性能不稳定性，选型时应综合对产品在使用过程中所能出现的问题及可靠性进行分析，达到互补性的组合。例如，对于采点密度相对较稀的井区，一般选用低存储量的压力计，而测气及压裂井厂由于采点较多，一般选用大量程，高存储量的压力计。另外对于深井及采用深井压裂工艺的特殊井型一般选用精度高、抗震性能好的SPAR压力计，而测气井、联作井则应选用新型的电子压力计。

5　结语

在了解了电子压力计的工作原理、性能指标，分析了它的失效形式后，然后再合理的进行压力计选型、搭配，这样就能确保仪器的维护及标定到位，对提高压力计下井测试时的成功率将会明显提高，目前文中论述的部分现象在实际试采过程中已经取得了明显成效。由于适用于复杂地质岩层的电子压力计测试技术和工艺还不甚全面，因而我们在今后的工作和学习中仍要加强理论学习，不断的积累经验和优化设计方案，为油田的勘探和开发提供更有力的技术支持。

TH812

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1673-0038（2015）12-0164-02

2015-3-9