電子式井下壓力計(jì)校準(zhǔn)過(guò)程中的問(wèn)題淺析

王 卓

(大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163153)

·經(jīng)驗(yàn)交流·

電子式井下壓力計(jì)校準(zhǔn)過(guò)程中的問(wèn)題淺析

王 卓

(大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163153)

針對(duì)國(guó)家能源局發(fā)布的SY/T 6640-2012電子式井下壓力計(jì)校準(zhǔn)方法在應(yīng)用中存在的問(wèn)題，對(duì)電子式井下壓力計(jì)校準(zhǔn)過(guò)程中的回程誤差、最大允許誤差公式和轉(zhuǎn)換頭等問(wèn)題做一探討分析，發(fā)現(xiàn)回程誤差的大小同壓力計(jì)本身和檢定裝置有關(guān)。最大允許誤差公式的分母為校準(zhǔn)時(shí)的最大電壓更符合要求。規(guī)范統(tǒng)一轉(zhuǎn)換頭可大大提高工作效率。

井下壓力計(jì)；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用；最大允許誤差；回程誤差；轉(zhuǎn)換頭

0 引 言

目前國(guó)內(nèi)各大油田使用較多的井下壓力計(jì)分為機(jī)械式和電子式兩種。電子式壓力計(jì)中的存儲(chǔ)式電子壓力計(jì)，具有精度高、性能可靠、操作方便等特點(diǎn)，成為大慶油田使用最多的一種壓力計(jì)。在油田的油水井壓力測(cè)試中，絕大部分使用的是電子式井下壓力計(jì)，所測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度直接由其性能所決定，對(duì)其進(jìn)行正確的校準(zhǔn)就顯得非常重要。

2012年3月1日實(shí)施的新標(biāo)準(zhǔn)，壓力計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試校準(zhǔn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了許多問(wèn)題。根據(jù)實(shí)際情況，有必要對(duì)壓力計(jì)的校準(zhǔn)方法等方面的內(nèi)容進(jìn)行分析研究，以便采取措施，提高井下壓力資料錄取的準(zhǔn)確性。

SY/T 6640-2012校準(zhǔn)方法規(guī)定了六項(xiàng)校準(zhǔn)項(xiàng)目，分別由外觀檢查、振動(dòng)沖擊檢查、示值誤差、零點(diǎn)漂移、回程誤差和鑒別力(閾)等組成。本文針對(duì)校準(zhǔn)過(guò)程中回程誤差、最大允許誤差公式和轉(zhuǎn)換頭等問(wèn)題做一簡(jiǎn)要分析。

1 回程誤差校準(zhǔn)

SY/T 6640-2012中規(guī)定回程誤差可利用示值校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。每次同一校準(zhǔn)點(diǎn)上的正、反行程示值之差的絕對(duì)值不大于儀器的最大允許誤差，電子壓力計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)見(jiàn)表1。

表1 電子壓力計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)

研究表明儀器的回程誤差與檢定裝置有關(guān)。同一支電子式壓力計(jì)在校準(zhǔn)環(huán)境相同，檢定裝置不同時(shí)測(cè)得回程誤差有差別。大慶油田測(cè)試技分公司第五大隊(duì)現(xiàn)有三種不同型號(hào)的檢定裝置，分別是北京永旭壓力計(jì)檢定裝置(SL-APGC-060CA)、沈陽(yáng)大通公司生產(chǎn)的型號(hào)DTYJ-2000和型號(hào)DTYJ-2010。

1)北京永旭壓力計(jì)檢定裝置：

采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和精密氣動(dòng)元件組成機(jī)械手自動(dòng)加減砝碼。該套裝置采用國(guó)際先進(jìn)的數(shù)字伺服控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)壓力。通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)活塞位置的變化，實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力加減和穩(wěn)定情況，將信號(hào)反饋給計(jì)算機(jī)顯示。先進(jìn)的PID控制調(diào)節(jié)技術(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制。該裝置壓力控制和溫度控制在同一軟件平臺(tái)上，設(shè)置必要的參數(shù)后，可由軟件自動(dòng)擬定儀器標(biāo)定過(guò)程，實(shí)現(xiàn)標(biāo)定過(guò)程的自動(dòng)化。

2)沈陽(yáng)大通壓力計(jì)檢定裝置：

標(biāo)準(zhǔn)壓力值的提供不需要砝碼，而是計(jì)算機(jī)根據(jù)所設(shè)壓力值調(diào)控?cái)?shù)字伺服控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)推拉活塞調(diào)節(jié)壓力，高精度壓力傳感器記錄壓力值并反饋給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)壓力值調(diào)節(jié)絲杠的旋轉(zhuǎn)方向及速度，直到所提供的壓力值滿(mǎn)足精度要求為止。

實(shí)驗(yàn)通過(guò)相同型號(hào)壓力計(jì)、相同校準(zhǔn)環(huán)境在不同檢定裝置上的回程誤差對(duì)比，發(fā)現(xiàn)回程誤差與檢定裝置有關(guān)。所用的被校準(zhǔn)壓力計(jì)型號(hào)為GNR/P-DM，壓力計(jì)的壓力測(cè)量范圍為0～60 MPa，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.05級(jí)。校準(zhǔn)時(shí)的校準(zhǔn)溫度為80℃、環(huán)境濕度為52%RH、環(huán)境溫度20℃，校準(zhǔn)結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1 GNR/P-DM壓力計(jì)在三種不同檢定裝置上的示值誤差曲線

圖2 GNR/P-DM壓力計(jì)在三種不同檢定裝置上的回程誤差

圖1 為GNR/P-DM型壓力計(jì)在三種不同檢定裝置上的示值誤差曲線圖，圖中橫坐標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)壓力值(MPa)，在三種檢定裝置上取6個(gè)相同的壓力點(diǎn)(0MPa、8.5 MPa、16.5 MPa、24.5 MPa、32.5 MPa、40 MPa、)，縱坐標(biāo)為示值誤差(MPa)。從圖中可以明顯看出，GNR/P-DM型壓力計(jì)在三種檢定裝置上的示值誤差均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，屬合格產(chǎn)品。

圖2 為GNR/P-DM型壓力計(jì)在三種不同檢定裝置上測(cè)得的回程誤差曲線圖，從圖中可以看出，按照SY/T 6640-2012行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，此裝置在檢定裝置為北京和DT-2010上是不合格的，在檢定裝置為DT-2000上檢定是合格的。說(shuō)明井下壓力計(jì)回程誤差的校準(zhǔn)與檢定裝置有關(guān)。校準(zhǔn)合格與否不能單一考慮示值誤差，還要考慮回程誤差。這些特性通過(guò)壓力計(jì)示值誤差是不能看出來(lái)的。當(dāng)示值誤差符合要求時(shí)，回程誤差不一定符合要求，上述現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際數(shù)據(jù)說(shuō)明新標(biāo)準(zhǔn)添加回程誤差這個(gè)檢定項(xiàng)目具有必要性。

2 最大允許誤差公式的討論

SY/T 6640-2012中規(guī)定公式(1)計(jì)算電子壓力計(jì)的最大允許誤差，應(yīng)符合表1的規(guī)定。

(1)

式中,

δ1為電子壓力計(jì)最大允許誤差，%；

Δmax為電子壓力計(jì)所有壓力校準(zhǔn)點(diǎn)中絕對(duì)值最大的示值誤差，MPa；

PFS為電子壓力計(jì)測(cè)量范圍的上限值，MPa。

然而在實(shí)際的校準(zhǔn)工作中，最大允許誤差的計(jì)算公式為公式(2)時(shí)更符合要求。

(2)

式中,Pmax表示校準(zhǔn)時(shí)的最大電壓，MPa。

新標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：電子壓力計(jì)的回程誤差應(yīng)不大于儀器最大允許誤差的絕對(duì)值。公式(2)將公式(1)中的分母設(shè)置為校準(zhǔn)時(shí)的最大電壓而不是儀器測(cè)量范圍的上限值，主要原因在于一般在校準(zhǔn)時(shí)的最大電壓為40MPa，廠家規(guī)定的測(cè)量上限一般為60MPa。如果廠家單方面提高壓力計(jì)的測(cè)量上限，那么根據(jù)表1計(jì)算出的最大允許誤差會(huì)變大，經(jīng)校準(zhǔn)壓力計(jì)的回程誤差會(huì)很容易滿(mǎn)足要求。最大允許誤差計(jì)算公式為校準(zhǔn)時(shí)的40MPa更符合實(shí)際要求，井下的壓強(qiáng)一般在30～40MPa之間，不會(huì)超過(guò)40MPa。當(dāng)PFS>Pmax時(shí)，則計(jì)算出的δ1<δ2。如果根據(jù)公式(2)計(jì)算的最大允許誤差結(jié)果符合表1的要求，那么根據(jù)公式(1)計(jì)算的最大允許誤差也一定符合表1的要求。因此建議最大允許誤差公式應(yīng)設(shè)置為精度與最大校準(zhǔn)誤差的乘積。

3 壓力計(jì)轉(zhuǎn)換頭問(wèn)題

壓力計(jì)轉(zhuǎn)換頭是用來(lái)連接校驗(yàn)儀與被校驗(yàn)儀表的連接體，由于各種壓力儀表的螺紋接口尺寸多種多樣，正常配置的壓力接頭不能適應(yīng)多種接口的連接，不同的螺紋規(guī)格配用不同的轉(zhuǎn)換接頭，因此對(duì)壓力計(jì)轉(zhuǎn)換頭的規(guī)范化很必要。

五大隊(duì)現(xiàn)有壓力計(jì)共計(jì)70多支，分別來(lái)自5個(gè)生產(chǎn)廠家。這些壓力計(jì)接頭有內(nèi)螺紋和外螺紋之分，其尺寸也各不相同。造成了校準(zhǔn)時(shí)連接壓力計(jì)和檢定裝置轉(zhuǎn)換頭的多樣化。如圖3所示為第五大隊(duì)現(xiàn)自用壓力計(jì)轉(zhuǎn)換頭。

圖3 第五大隊(duì)自用壓力計(jì)轉(zhuǎn)換頭

在每次校準(zhǔn)時(shí)，需要根據(jù)不同的壓力計(jì)更換相應(yīng)的轉(zhuǎn)換頭。轉(zhuǎn)換頭的多樣化，大大降低了勞動(dòng)效率。與此同時(shí)，也增加了校準(zhǔn)的成本。統(tǒng)一規(guī)范后，便可為企業(yè)節(jié)省很大一部分支出。頻繁的更換轉(zhuǎn)換頭對(duì)安全性還有很大的影響，有時(shí)會(huì)對(duì)檢定裝置接口的螺紋造成損壞，降低了檢定裝置的使用壽命。可見(jiàn)對(duì)壓力計(jì)轉(zhuǎn)換頭進(jìn)行規(guī)范化是非常必要的。轉(zhuǎn)換頭規(guī)范化后，會(huì)有很多好處。首先可以提高工作效率，其次可以大大降低成本，再次會(huì)有更高的安全性和準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文發(fā)現(xiàn)壓力計(jì)校準(zhǔn)時(shí)回程誤差的大小除了和壓力計(jì)本身有關(guān)，也和檢定裝置有關(guān)。同時(shí)證明了新標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)時(shí)計(jì)算回程誤差的必要性；最大允許誤差公式的分母為校準(zhǔn)時(shí)的最大電壓更符合要求；在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中，壓力計(jì)的轉(zhuǎn)換頭規(guī)范后，可以大大提高工作效率、降低生產(chǎn)成本，提高檢定工作的可靠性和成功率。

[1]ST/T6640-2005，電子式井下壓力計(jì)校準(zhǔn)方法[S].

[2]ST/T6640-2012，電子式井下壓力計(jì)校準(zhǔn)方法[S].

[3] 賈向東,劉國(guó)權(quán),董斌.高分辨率石英壓力計(jì)在生產(chǎn)測(cè)井中的應(yīng)用[J].石油儀器,2008,22(6):18-19.

[4] 張寶榮.遲滯誤差在壓力計(jì)校準(zhǔn)中的應(yīng)用[J].石油儀器,2013,27(6):19-22.

[5] 陳明.高溫高壓地層電子壓力計(jì)測(cè)試工藝探討與應(yīng)用[J].石油儀器,2011,25(6):40-42.

Analyses of the Problems in the Process of Electronic Downhole Pressure Gauge Calibration

WANG Zhuo

(DaqingLoggingandTestingServicesCompany,Daqing,Heilongjiang163153,China)

In view of the problems arising in the application of the SY/T 6640-2012 electronic downhole pressure gauge calibration method issued by the National Energy Administration, the paper discusses the return error, the maximum allowable error formula and the conversion head in the electronic downhole pressure gauge calibration process. It is found that the size of the return error is related to the pressure gauge itself and the test device. The denominator of the maximum permissible error formula is the maximum voltage at which calibration is carried out. To uniform standard conversion heads can greatly improve work efficiency.

downhole pressure gauge; field application; maximum allowable error; return error; conversion head

王 卓，男，1988年生，助理工程師，2010年畢業(yè)于黑龍江大學(xué)，現(xiàn)主要從事生產(chǎn)測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)操作工作。E-mail：qhilbx@163.com

P631.8+1

A

2096-0077(2017)02-0081-03

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.02.019

2016-11-15 編輯：馬小芳)