高温电子压力计现状及使用

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高温温度压力电子双参数测试技术

高温温度压力电子双参数测试技术
热电偶作为温度敏感元件, 具有精度 高, 稳定性好的特点。压力的测量是由一只 0~ 20MPa 的静压传感器来完成的。压力传感器为压阻 式, 压力的改变使其应变硅片的电阻值发生变化, 通过桥路输出电压值。 数据采集存储系统采用单片机系统, 它按照预 先地面主机通讯输入的指令参数, 定时采集传感器 信号, 经 A/D 转换后存入单片机中。
3 主要技术指标和特点
(1) 主要技术指标 压力测试范围 压力测量精度 温度测量范围 温度测试精度 (2) 主要技术特点 a 测量准确 b 性能可靠 c 安装使用方便
5 结论
高温高压电子双参数测试技术可直接测得井下 蒸汽温度压力数据, 是机械式电子双参数的换代技 术, 满足了注汽井温度压力双参数测试需要。现场 应用表明, 该技术工艺简单, 性能可靠, 测试精度高, 有较大的推广应用价值, 经济效益和社会效益显著。
0 引言
在借鉴国内外井下测试仪器技术优点的基础 上, 本文研制了一种存储式高温高压电子双参数测 试仪, 实现井下蒸汽温度、 压力双参数的同时测 量。在仪器开发过程中攻克了长时间金属高温隔 热、 高温传感器结构、 单片机应用、 高温高压密封等 技术难关, 同年仪器研制成功, 并进入辽河油田现 场测试。截至目前, 高温高压电子双参数测试技术 已经在辽河油田测试 500 余井次。现场应用表明, 具有测试准确、 操作简单、 维修方便、 成本低廉等优 点, 有很良好的推广应用前景。
第 25 卷 第 4 期 2017 年 12 月
石油工业计算机应用 COMPUTER APPLICATIONS OF PETROLEUM
Vol.25 No.4 Dec. 2017
43
㊃ 地质应用 ㊃
高温温度压力电子双参数测试技术
刘 丹

高温电子设备对设计和可靠性带来挑战

高温电子设备对设计和可靠性带来挑战

高温电子设备对设计和可靠性带来挑战作者:Jeff Watson和Gustavo Castro简介许多行业都需要能够在极端高温等恶劣环境下可靠工作的电子设备。

依照传统做法,在设计需要在常温范围之外工作的电子设备时,工程师必须采用主动或被动冷却技术,但某些应用可能无法进行冷却,或是电子设备在高温下工作时更为有利,可提升系统可靠性或降低成本。

这便提出了影响电子系统方方面面的诸多挑战,包括硅、封装、认证方法和设计技术。

高温应用最古老以及目前最大的高温电子设备(>150℃)应用领域是地下石油和天然气行业(图1)。

在该应用中,工作温度和地下井深成函数关系。

全球地热梯度一般为25℃/km深度,某些地区更大。

图1. 地下钻探作业过去,钻探作业最高在150℃至175℃的温度范围内进行,然而,由于地下易钻探自然资源储备的减少和技术进步,行业的钻探深度开始加深,同时也开始在地热梯度较高的地区进行钻探。

这些恶劣的地下井温度超过200℃,压力超过25 kpsi。

主动冷却技术在这种恶劣环境下不太现实,被动冷却技术在发热不限于电子设备时也不太有效。

地下钻探行业中高温电子设备的应用十分复杂。

首先,在钻探作业过程中,电子设备和传感器会引导钻探设备并监控其状态是否正常。

随着定向钻探技术的出现,高温地质导向仪器必须将钻孔位置精确引导至地质目标。

钻孔时或钻孔刚结束时,精密的井下仪器会收集周围的地质构造数据。

这种做法称为“测井”,可以测量电阻率、放射性、声音传播时间、磁共振和其他属性,以便确定地质构造特性,如岩性、孔隙度、渗透率,以及水/烃饱和度。

通过这些数据,地质学家可以从构造上对岩石类型进行判断,还可以判断存在的流体类型及其位置,以及含流体区域能否提取出足够数量的碳氢化合物。

最后,在完成和生产阶段,电子系统会监控压力、温度、振动和多相位流动,并主动控制阀门。

要满足这些需求,需要有一个完整的高性能元件信号链(图2)。

系统可靠性是最重要的因素,因为设备故障会造成极高的停机成本。

直读式电子压力计数据传输方案和实施

直读式电子压力计数据传输方案和实施
直i 式电子压力计数据传输方案和 实施 卖
文 0 谢 冬梅 冯贵洪 王文青 田昆 ( 贵州航天凯山三四。五厂石 油仪 器有限公 司 贵 阳)
摘 要 :本 文从 现 有存 储 式 电子 压 力计 的技 术现 状 出发 , 分析 了在 井 下 高 温 、 高 压 、 远 距 离 条 件 下 , 实 现 压 力 、 温 度 数 据 实 时 可 靠 采 集 、 传输 、 分析 的压 力计 —— 直 读 式 电 子 压 力 计 的 数 据 传 输 方 案 和 实 施 ,并从技 术需 求分析 、通 讯方 案选择 、单 芯 远 距 离传 输 、 曼 彻 斯 特 码 编 解 码 的 软 硬 件 设 计 等 方 面 ,对 直 读 式 电子压 力计 数 据 传 输 方 案 进 行 了 深 入 研 究 。 试 验 数 据 分 析 结 果 表 明 , 本 文 研 究 结 果 解 决 了直 读 式 电 子压 力 计 的 关键 技 术 ,增 强 了电子 压 力计 在 油 田测 井领 域 的 市 场 竞 争 力 。 关键 词 : 读 式 电子压 力计 ; 芯远 距 直 单 离传 输 ;曼彻 斯特 码 ;编码 ;解码 引 言 目前 存储 式 电子 压 力 计 已广 泛 应 用 于 国 内 各 大 油 田 高 温 井 下 压 力 和 温 度 的 测 量 。存 储 式 电 子压 力计 在 工 作过 程 中 , 仪 器 内的 单 片 机 系统 和 各 种 传 感 器 共 同完 成 井 下 压 力 和温 度的 采 集 ,并 以 数 字量 形式 存 储 于 电 可 改 写型 存 储 器 中 ,待 测试 过 程 完 成 后 ,再将 压 力计 返 回地 面 , 用专 门 配 套 研 制 的 数据 回放 仪 与 压 力 计连 接 , 通过 软 件 和 硬 件 口通 讯 进 行 数据 的接 收 、 回 放 和 处 理 ,使 用 很 不 方 便 , 影 响 生 产 。 因此 ,为 克 服 存 储式 电子 压 力计 的 上 述 缺 点 ,提 高 油 田生 产 效率 ,提 升 电子 压 力 计 在 油 田测 井 领 域 的 市场 竞争 力 , 必须 研制 在井下 高温 、高压 、远 距离 条件下 ,实 现压 力 、温 度数据 实时 可靠 采集 、传输 、分 析 的 压 力 计 一 一 直 读 式 电子 压 力计 。 二 、直 读 式 电子 压 力 计 技 术 需 求 分 析

高温大压力传感器研究现状与发展趋势

高温大压力传感器研究现状与发展趋势
3. School of Instrument Science and OptoElectronics Engineering牞 Beihang University牞 Beijing 100191牞 China牘
Abstract牶 Large range pressure measurement technology in high temperature environment has wide application prospects in many research fields such as industry牞 aerospace and petroleum exploration. High temperature pressure sensors are currently the focus of research all over the world. The working principle牞 research status at home and abroad and application characteristics of several commonly used high temperature pressure sensors are expounded牞 including polysilicon high temperature pressure sensor牞 SOI 牗 SilicononInsulator牘 pressure sensor牞 SOS 牗 Silicon on Sapphire牘 high temperature pressure sensor牞 SiC 牗 Silicon Carbide 牗 Black牘 牘 high tem perature pressure sensor and optical fiber high temperature pressure sensor. Finally牞 the future development trend of high temperature and large pressure sensing technology is prospected. Key words牶 high temperature pressure sensor牷 polysilicon牷 silicononinsulator牷 silicon on sapphire牷 SiC牷 optical fiber

电子压力计地面无线直读技术现状及使用

电子压力计地面无线直读技术现状及使用

容易忽视的问题,所以要将该种技术的利用程度给予延伸。

具体的特性分析从具体的研究高度分析看到,当前电子压力计地面无线直读技术对于整个行业的运转来将主要特性体现有:①精确度。

在进行具体的研究过程中,我们会逐步将一些有利于计算的精确方面给予强化,因为只有抓好了该项精0引言PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置[1]。

PLC及其有关的外围设备都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计[2]。

本小型冷库PLC控制系统是按照PLC控制系统的设计基本原则,将电气控制的小型冷库控制系统用PLC控制系统设计出来,此系统用S7-200CPU224[3]作为控制核心,合理地进行了输入输出点数的分配,并用STEP7-MicroWIN[1]设计出符合控制要求的梯形图,通过西门子PLC仿真软件仿真调试出指令表,并在此设计系统中包含了输入输出点分配表,顺序功能图,PLC外部接线图。

1主电路系统设计本小型冷库采用22kW压缩式制冷机一台,采用水冷式冷凝器,冷却水泵一台和玻璃钢冷却塔一座。

水泵电动机功率为4kW,冷却塔风机电动机功率为1.1kW。

主接线图中M1为冷却泵电动机,M2为冷却塔风机电动机,M3为压缩机电动机。

三相交流电源经低压断路器QS引入,住为此主电路的总开关,三台电动机单向连续运转,分别由接触器KM1、KM2、KM3控制。

热继电器FR1、FR2、FR3分别对三台电动机做过载保护,熔断器FU1、FU2、FU3分别对三台电动机做短路保护。

根据此控制要求,设计出此小型冷库控制系统电气控制主接线图见图1,根据分析可知在此主电路系统中需要PLC输入点7个。

输出点3个。

2控制电路系统设计①按下M1的启动按钮SB2,接通KM1和KA1的线圈,线圈吸合并自锁,M1启动运转。

②按下M1的启动按钮SB2,接通KM1和KA1的线圈,线圈吸合并自锁,M1启动运转。

小型冷库PLC控制系统黄学先(湖北职业技术学院,湖北孝感435100)摘要:本系统采用S7-200CPU224作为控制核心。

煤层气井下电子压力计介绍及应用

煤层气井下电子压力计介绍及应用

煤层气井下电子压力计介绍及应用在煤层气排采生产过程中,观测井下压力的压力计长期处在恶劣环境中,受到外部压力和泵体振动的影响,容易出现漏水现象,从而导致整个仪器失效、煤层气排采中断而被迫起井,所引起的连带损失是非常大的。

用户在选择压力计时,不但要求测量准确可靠,更重视井下压力计的密封是否可靠。

从技术上分析,井下压力计有三处地方容易出现漏水现象:首先是传感器的导压点附近;其次是密封核心电路板的密封仓;第三是仪器与测井钢缆连接的部分。

导压点附近的密封主要由制造工艺来保证,通常在高精度的机床加工中心,通过精心设计结构参数,能保证在导压点附近承受30MPa以上的压力而不漏水。

密封仓采用的是O型圈密封技术,同样高精度的机械加工,能够保证30MPa的耐压能力。

仪器与钢缆连接部分,是最容易引起漏水的地方。

实现仪器与钢缆的连接,我们通常称这个工艺过程为"铠装"。

它必须保证以下几点:一、钢缆与仪器的信号连接必须是柔性连接,不承受轴向拉力;二、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;三、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。

常州凯锐拥有高精度的数控加工中心设计能力,在压力计设计方面拥有三项核心专利技术,包括一项发明专利,具有非常领先的技术优势。

所有压力计在出厂前,均通过48小超量程30%打压测试,检测各个密封环节,从而保证每一支压力计都能长期可靠地运行。

每一次现场应用,常州凯锐都安排专业的工程师到现场铠装,严格保证压力计的可靠应用。

到目前为止,常州凯锐应用到现场的数百支压力计,没有一例发生井下漏水的故障,受到用户的一致好评!常州凯锐可以保证:任何凯锐的压力计,在使用三个月内发生漏水等故障的,不但免费更换压力计,并且承担全部起下井费用,彻底解决用户的后顾之忧。

如何避免井下压力计受到变频器等工业设备的干扰?变频器等动力设备对压力计的干扰通常通过传导途径形成,在某些不当安排的场合,也会经由辐射途径形成。

高温高压地层电子压力计测试工艺探讨与应用

高温高压地层电子压力计测试工艺探讨与应用

3 高温高压地层 电子压力计测试工艺影响因素
3 1 井筒 因素 .
长 时 间高 温高 压工作 环境 是压 力计不 稳定工 作 的 主要 因 素 。在 高温 深井 中使 用 电子压 力 计 , 要 问题 主
集 中在 电子压力 计 的 电路板 上 。由 于施 工 的需 要 , 有 时压力计 长 时间处 于 高温 环 境 下 , 电路 板 在 高 温环 境
压 力计 托筒下 井测试 工艺 是在 地面 编好 录取数据 程 序 , 计算 机通过 接 口传送 给 电子压力 计 , 用 接上 压力
是对压 力计保 护不 够 , 压力 计 容 易 受 到井 壁 撞 击 而 损 坏, 减震 性 能与 内置 式相 比要差 些 。 压 力计托 筒下 井测试 工艺 的特 点 : 工工艺 简单 , 施
电子压 力计 和 回放 软 件 无 法 建立 信 息 通 道 , 力 压 计 存储 芯 片 内采 集 的数据 无法 通过 正常 渠道发 送 到 电 脑 上进行 资 料处 理 。无 法 通 讯 通 常 造成 两 种 结 果 : 一 是存 储 芯片损 坏 , 据 破 坏 丢失 ; 是通 讯 渠 道 损 坏 , 数 二
4 现 场 应 用 与 效 果 分 析
南堡 5—8 井 , 油 层位 E 2 3该 井 16 1 试 s+ , 7 层 , 测 井解 释井 段 47 4 6m 一 0 . 2小层厚 5 含 4 . 48 1 6m, 7m, 气层 , 隙度 8 1 % , 透 率 0 7 孔 .3 渗 .2×1 m 。该 井 0
可 以重新 建 立通讯 渠 道 从 而 获得 芯 片 内 的数 据 , 此 但
度 数据 , 但实 际上 有时 测试 地 层 资 料并 非 地 层 真实 压

浅析高温电子压力计现状及使用

浅析高温电子压力计现状及使用

文章编号 : 1 0 0 6 — 4 3 1 1 ( 2 0 1 3 ) 1 1 - 0 3 1 2 — 0 2
0 引 言
领 域 的广 泛 应 用 ,大 大 地 扩 展 了试 井 所 能解 决 问题 的 广
电子压力计利用其精度 高、 灵敏度高、 存储容量大、 工 度、 深度和可靠性。
作 时间长、 工 作 制 度 编制 灵 活 等 特 点 , 通 过 试 井 钢 丝传 输

3 l 2・
价值 工 程
浅析 高温 电子压力计现状及使用
On t h e S t a t u s a n d Us e o f l I i g h - t e mp e r a t u r e El e c t r o n i c P r e s s u r e Ga u g e
张怀 Z HA NG Hu a i
( 大庆 油 田有 限 责任 公 司 试 油试 采 分 公 司 工程 技 术 大 队 , 大庆 1 6 3 4 1 2)
( E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y B i r g a d e o f We l l T e s t i n g C o m p a n y o f D a q i n g O i l i f e l d C o m p a n y L i mi t e d , D a q i n g 1 6 3 4 1 2 , C h i n a )


摘要 :本文对 D D I 、 S P T二种类型的高温 电子压力计使用情况进行介 绍, 并针对 2 0 0 8年上半年测试 失败的原 因及存在 的问题进 行 了分析和总结 , 提 出了改进和预防措施 以及今后在试油试采测试中应注意的 问题 。
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浅析高温电子压力计现状及使用
摘要:本文对ddi、spt二种类型的高温电子压力计使用情况进行介绍,并针对2008年上半年测试失败的原因及存在的问题进行了分析和总结,提出了改进和预防措施以及今后在试油试采测试中应注意的问题。

abstract: this paper introduces two types of ddi and spt high-temperature electronic manometer, and made analysis and summary of the reasons why the testing was failed in the first half of 2008 and existing problems, proposed improvements and preventive measures, as well as problems should be noted in future in well testing.
关键词:高温电子压力计;存在问题;措施
key words: high-temperature electronic manometer;problems;measures
中图分类号:tb9 文献标识码:a 文章编号:1006-4311(2013)11-0312-02
————————————
作者简介:张怀(1979-),男,黑龙江大庆人,大庆油田有限责任公司试油试采分公司工程技术大队,工程师,研究方向为电子压力计。

0 引言
电子压力计利用其精度高、灵敏度高、存储容量大、工作时间长、
工作制度编制灵活等特点,通过试井钢丝传输压力计,进行油气水井探液面、测梯度、井温测试、压力降落测试、压力恢复测试、探边测试、干扰试井等多种测试作业。

随着试油技术的深入发展,在油田勘探开发中,压力计的作用日渐明显。

高精度电子压力计及计算机技术在试井领域的广泛应用,大大地扩展了试井所能解决问题的广度、深度和可靠性。

目前,我分公司拥有的spt、sei、ddi、九方等厂家的几种型号不同量程的电子压力计,由于压力计厂家多、型号杂、电池自检的方式不同,不同厂家的电子压力计操作不同,对电子压力计的使用提出新的要求。

以下就我们的工作进行总结,为今后更好的工作奠定基础。

1 二种高温电子压力计应用情况
1.1 深井试气的高温电子压力计由于深层试气的施工环境、施工方式、工艺技术等多方面的因素,结合各厂家压力计的量程、温度、精确度、贮存容量以及采样速率,我们目前应用在深井上的压力计有ddi和spt两种型号。

1.2 高温电子压力计的使用情况从表1中我们可以看出,spt的应用次数比ddi多一些;ddi压力计故障率略低一些;ddi压力计由于压力计本身原因,不能用在深井压裂和钢丝作业上;07年投产的压力计成为今年深井压力计的主力,但由于其外在因素和设备问题,出现故障次数稍多,深井测试成功率不高。

2 高温电子压力计存在问题分析及整改措施
结合2008年深井测试次数、出现问题,经过大量的分析、验证和总结,得出电子压力计失败的原因有以下几点:
2.1 高温锂电池钝化目前我们所使用的200℃锂电池长期不用,在电池表面形成一层保护膜使电池钝化,这种电池若下入井内使用,可能造成压力计采点不正常,出现大量非点或不采点现象,同时电量不足现象,电池热塑套炭化现象等也是影响测试成功率的因素。

因而在使用这种电池前我们采取保守的激活方式(经采点三次没非点后,测试电池为5v以上方可使用),然后再上井进行使用。

对电池要加强管理,严把质量关,逐一的对电池进行测量,确保其成功录取资料。

厂家对其提供的电池应该提供专门测量电池电量的仪器,并制定一个准确的测量电池电量的方法,这样就能根据电池电量和电子压力计编程情况推算电池电量供压力计使用采点情况,使电池的使用更加科学。

2.2 深井压力计耐高温、抗腐蚀性能和抗震性在联座施工过程中,射孔枪在点火的过程中所产生的强震动,对电子压力计的影响非常大,容易造成损坏,使电子压力计的损坏率上升。

在压裂施工过程中,由于压裂排液周期比较长,压力计的电路板长时间受地层高温、高压的影响,部件损坏率很高。

为了能说明压裂和联座对压力计造成严重的损坏,我们为射孔测试联座和压裂分别准备了40和46支压力计,表2是压力计的使用情况。

从表2我们可以得出,我们以2010年投产压力计来分析,射孔
联作施工方式使用次数97次,出问题25次,损坏率为25.77%;压裂施工方式使用次数29次,出问题4次,损坏率为13.8%。

说明射孔-测试联座对电子压力计损害比较大,电子压力计的抗震性能还不过关,电子压力计耐高温和抗腐蚀的性能还有待提高。

解决这一问题,建议厂家加强压力计抗震性能,施工上改善托筒的减震效果,优化施工设计,保证压力计的正常使用,确保测试成功率。

2.3 保养和维护作为一名前线技术人员,应该有正确使用和操作压力计的知识,在装配使用电子压力计的时,减少其因人为操作而引起压力计故障的事件,杜绝野蛮操作、误拆误卸等现象。

在压力计下井前正确操作,观察电池闪点,确保该压力计下井的成功。

压力计的日常维护,我们设立了专人专岗,严把每只压力计的使用动态,对每支压力计进行清洗、维护,对压力计的易损部件实行跟踪,保证压力计在最佳使用状态。

由于深井试气存在井深、地层温度高、h2s等有腐蚀性气体等外面环境因素,这就要求高温压力计的密封圈既能防硫还要耐高温。

2.4 压力计的优化搭配超深天然气井地层压力较大,相应的压力梯度值较高,地层温度较高,多数高于150℃,相应的井温梯度值较高,流体多为天然气和地层水,不管是气或地层水,都含有大量h2s的和co2,酸性流体,这个严峻的自然环境,意味着深井压力计部件损坏严重,压力计的老化问题严重。

从表3中我们可以看出,压力计的电路板和a/d转换器损坏的比较严重,维修次数高,有些老化的压力计在生产实际中很难保证录
取资料工作。

针对这一情况,我们采取以下解决办法:①一个原则:同层压力计本着“不同厂家、不同规格、不同型号、新老搭配”的原则,保正地层资料的正常录取。

②压力计动态管理:专门设立了一个压力计动态管理岗位,该岗位的职责就是对每只压力计进行跟踪,掌握每只压力计的使用次数、维修次数(部件的损坏、更换及更换日期),监督每只压力计的标定和检测,对那些使用次数频繁,维修次数多的压力计进行降档使用。

通过这些工作,已取得显著效果。

3 结论
压力计的应用,不但提高了测试的精度,而且解决了在高温高压下长时间测试的难题,为油田的勘探开发提供了可靠的技术保证。

目前在试油试采测试中,具有很高的推广价值。

因此,掌握压力计的使用、维护、保养及其常见的故障及排除方法,是应用好压力计的基础,是提高测试成功率的重要保证。

各厂家电子压力计各有所长,在使用时我们应扬长避短,根据井的情况合理配制压力计,并严格遵守操作规程。

同时做好配套工艺的设计,合理选择配套工具也是充分发挥电子压力计最大潜能的一种有效方式。

参考文献:
[1]阎建文等.低渗透油田水平井压裂改造技术研究与应用[j].
石油机械,2009,37(12):91-93.
[2]warpinski n r, mayerhofer m j, vincent m c. stimulating unconventional reservoirs: maximizing network growth while
optimizing fracture conductivity.spe114173.
[3]c. christopher johnson, david w. advances in openhole packer/sleeve completions coupled with multilaterals provide cost-effective solutions. spe 135268.。

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