总结针对电子压力计失效的改进措施

总结针对电子压力计失效的改进措施

压力计和温度计是测试过程使用的主要仪器设备，而其发展也经历了从

最初的低精度、单一品种的纯机械式结构到复杂的电子式结构的变革。随

着电子电工技术的迅猛发展，具有高精度、高灵敏度、高集成性能的电子

压力计如雨后春笋。目前，全国各大油田应用较为广泛的电子压力计多达

数十种，而由于压力计的生产厂家众多、型号繁杂、仪器电池检测、识别

和操作方式的不同，在使用过程中很容易造成混淆。另外，在矿藏层油气

的勘探和开发生产过程中，由于电子压力计长期工作在恶劣环境之中，

再加之仪器的选型不当、部件的性能不可靠及人为的操作失误都能造成电

子压力计使用过程中的失效，甚至导致试采工艺的失败。因此对影响井下

电子压力计失效的主要因素进行分析和预防具有非常重要的现实意义。

Pressur.gaug.an.thermomete.i.th.mai.instrumen.o.testin.proc

es.usin.equipment,an.it.developmen.ha.experience,fro.th.ini

tia.Io.precision..singl.variet.o.pur.mechanica.structur.t.t

h.comple.electroni.structur.changes.Wit.th.rapi.dcvelopmen.

o.electroni.electricia.technology,hig.precision,hig.sensiti

vity.hig.integralio.performanc.o.electroni.pressur.gaug.hav

.sprun.up.Ila.bee.widel.applie.a.present,th.nationa.majo.oi.

field,an.a.man.a.dozen,o.electroni.pressur.gauge,an.becaus.

man.i.th.manufacture,o.th.pressur.gauge,mode.i.multifarious

.instrumen.batter,detection,identificatio.an.th.differen.me

thod.o.operation,i.us.proces.i.eas.t.caus.confusion.I.addit

ion.th.minera.laye.o.oi.an.ga.exploratio.an.developmcn.an.p

roductio.process,du.t.th.electroni.pressur.gaug.long-ter.wo

r.unde.ba.environment,couple,wit.imprope.instrumen.selectio

n.th.performanc.o.th.part.i.no.reliabl.an.huma.erro.ca.b.ca

use.i.th.proces.o.usin.electroni.pressur.gaug.failure,an.ev

e.lea.t.th.failur.o.th.pre-productio.process.S.th.mai.facto

r.o.affectin.th.downhol.electroni.pressur.gaug.failur.analy

si.an.prcventio.ha.ver.importan.practica.significance.

2.工作原理及性能指标

2,workingprincipleandperformanceindexes

2.1.工作原理

2.1,theworkingprinciple

电子压力计是一种主要用于油气田矿层压力和温度值测量的高精密的电

子仪器。其核心部件是压力传感器和温度传感器，由于压力计的工作环境

恶劣多变，因此感应元件的制作需要选用符合深层井下作业的耐高温、高

压的特殊材料以确保电子电压计的精确度和可靠性。根据压力传感器和温

度传感器的应变电桥原理，压力计的振荡电路在井下地层压力和温度的

共同影响作用下，将被测矿层的压力值、温度值转化为电路系统识别电阻

值及电压值，并由振荡电路整频转换为计算机识别的电流频率值信号，

再经软件校正处理，折算成测试人员需要的井下压力和温度数据。从以上

的构成原理可见，电子压力计的核心回路共包含两个测量电路：压力测

量电路和温度测量电路。

Electroni.pressur.mete.i..kin.o.i.mainl.use.fo.oi.an.ga.dep

osit.o.pressur.an.temperatur.measuremen.o.hig.precisio.elec

troni.instruments.It.cor.par.i.th.pressur.senso.an.temperat

ur.sensor,du.t.th.ba.workin.condition,an.changefu.pressur.g

auge.s.choos.conform,t.th.dee.undergroun.wor.require,fo.pro

ductio.o.sensin.element,o.resistanc.t.hig.temperatur.an.hig

.pressur.o.spec!a.materia,t.ensur.th.accurac.an.reliabilit.

o.th.electron!,voltmeter.Accordin.t.th.principl.o.pressur.s

enso.an.temperatur.senso.o.strai.bridge,pressur.gaug.o.th.o

scillatio.circui.i.downhol.formatio.unde.th.influenc.o.pres

sur.an.temperature,th.pressur.valu.an.temperatur.valu.o.th.

tes.be.int..circui.syste.identificatio.resistanc.an.voltag.

value.an.th.oscillatio.circui.th.whol.conversio.frequenc.va

lue.fo.compute,recognitio.o.curren.signals,the.throug.softw

ar.correctio.processing,conver.tester,nee.dat.o.downhol.pre

ssur.an.temperature.Visibl.fro.th.compositio.o.th.abov.prin

ciple.th.cor.D.th.electronic,pressur.gaug.circui.consist,o.

tw.tota.measurcmen.circuit,circui.o.pressur.measuremen.an.t

emperatur.measuremen.circuit.

2.2.性能技术指标

2.2,performance,technicalindicators

电子压力计具有高灵敏度、高精确度、高可靠性的特点，其性能技术指标

如下：

Electronicpressuregaugehasthecharacteristicsofhigh

sensitivity,highaccuracy,highreliability,itstechnical

performanceindicatorsareasfollows:

2.2.1.精确度

2.2.1,accuracy

在压力计无误差时的理想状态下，压力计标准曲线应为一次曲线，但是

由于受到地层中诸多因素的影响，压力计的实际图谱走线为二次或三次

曲线。正常工作状态下，压力计测量允许的精确度误差为±4psi。

Whe.ther.i.n.erro.i.th.pressur.gaug.o.idea,state,th.pressur

.gaug.standar.curv.shoul.b..curve,bu.du.t.man.factor,i.th.f

ormation.th.influenc.o.th.pressur.gaug.o.actua.ma.g.lin.fo.

quadrati.o.cubi.curve.Unde,norma,workin.state,th.pressur.ga

ug.allow,th.accurac.o.th.measuremen.erro.o.plu.o.minu..psi.

2.2.2.迟滞性

2.2.2,hysteresis

迟滞性指的是压力计在测量过程中从正反两个方向接近同一目标测量值

时所显示数据的最大差值，迟滞性误差及压力计传感器使用的材料、制造

安装水平及使用环境有很大关系。正常工作状态下，压力计允许的迟滞性

测量误差为±2psi。

Hysteresi.se.refer,t.th.pressur.gaug.i.th.proces.o.measurin

.fro.th.positiv.an.negativ.tw.directio.i.clos.t.th.sam.goa.

maximu.differenc.i.th.measure,value,show.th.data.th.hystere

si.erro.an.pressur.mete,senso.material,used,manufacturin.in

stallatio.leve.an.usin.th.environmen.ha..Io.t.do.Norma.work

in.state,th.pressur.gaug.allow.th.hysteresi.o.measuremen.er

ro.wa.plu.o.minu..psi.

2.2.3.重复性

2.2.3,repeatability

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

误差及压力计使用的地层环境及传感器材料有关。正常工作状态下，压力

计允许的重复性测量误差为±3psi。

Refer,t.th.pressur.gaug.repeatabi1it.erro.withi.th.rang.o.m

easuremen.an.unde.th.sam.workin.conditions,th.sam.operato.m

an.time.fro.th.sam.dircctio.o.th.sam.inpu.pressur.valu.b.co

ntinuou.measuremen.rando.error,repeatabilit.erro.an.pressur

.gaug.i.relate,t.th.formatio.environmen,an.senso.materia,us

ed.Norma,workin.state,th.pressur.gaug.allow,th.repeatabilit

.o.th.measurenen.erro.wa.plu.o.minu..psi.

2.2.4.分辨率

2.2.4,resolution

分辨率指的是当测量的目标压力值变化时，压力计所能识别的最小输入

量的变化值。正常工作状态下，压力计分辨率为0.02psi。

Resolutio.refer,t.whe.measurin.change,i.targe,pressur.value

.pressur.gaug.ca.identif.change,i.valu.o.th.minimu.input.No

rma.workin.state,th.pressur.gaug.rcsolutio.o.0.0.psi.

3.电子压力计的应用现状

3,thepresentsituationoftheapplicationofelectronic

pressuregauge

3.1.电子压力计的分类

3.1,theclassificationofelectronicpressuregauge

电子压力计按照试井、测井工艺可分为地面直读式电子压力计一、井下

存储式电子压力计及新型直读式电子压力计。

Electroni.pressur.gaug.accordin.t.wel.testing,wel.loggin.te

chnolog.ca.b.divide,int.surfac.direct-readin.electroni.pres

sur.gauge,undergroun.storag.electroni.pressur.mete.an..ne.d

irec.readin.typ.electroni.pressur.gauge.

3.1.1.地面直读式电子压力计

3.1.1,surfacedirect-readingelectronicpressuregauge

地面直读式压力计是指采用地而直读测试技术将电子压力计随同测井工

具一共投入被测井中，之后从井口下入信号电缆进行对接，电子压力计

将被测矿层的压力及温度的变化通过信号电缆传输到地面的计算机系统,

在计算机上通过操作软件显示、读出并实时的对被测矿层的数据进行处理

和分析。

Groun.direc.readin.typ.pressur.gaug.refer,t.th.us.o.groun.d

irec.readin.tes.technolog.t.electroni.pressur.gaug.wit.logg

in.tool.wer.pu.int.b.loggin.i.late.fro.th.wellhea.t.but.int

.th.signa,cable,electroni.pressur.gaug.o.th.sea.wil.b.tes.p

ressur.an.temperatur.change,i.th.compute,syste.throug.th.si

gna.transmissio.cabl.t.th.ground,b.operatin.o.th.compute,so

ftwar.display,rea.th.sea.t.b.measure,an.real-tim.dat.proces

sin.an.analysis.

3.1.2.井下存储式电子压力计

3.1.2,undergroundstorageelectronicpressuregauge

井下存储式压力计是指采用井下存储测试技术将由单片机系统组成的存

储记录仪及供电电池及电子压力计进行捆绑集成，并随同测试工具投入

被测井，存储记录仪的单片机系统按照预先设定的采集存储程序将电子

压力计感应到的矿层中压力及温度的变化存储在存储器中，测试任务结

束后，酿酒设备将电子压力计从井口取出，并及计算机相连，系统将按

照预定的操作程序将记录仪中存储的压力及温度数据进行回放。

Undergroun.storag.typ.pressur.gaug.refer,t.th.undergroun.st

orag.testin.technolog.wil.b.compose,o..single-chi.compute,s

yste.storag.instrumen.an.powe.suppl.batter,bundle,integrate

.wit.electroni.pressur.gauge,an.alon.wit.th.tes.tool.int.b.

logging,storag.instrumen.o.single-chi.microcompute.syste.ac

cordin.t.th.prese.collectio,storag.progra.wil.electroni.pre

ssur.gaug.sensin.sea.i.pressur.an.temperatur.change,ar.stor

e.i.memory,afte.th.tcstin.tasks,th.electroni.pressur.gaug.f

ro.th.wellhead,an.connecte.t.th.computer,th.syste.wil.b.i.a

ccordanc.wit.th.schedule,procedure,wil.b.store,i.th.pressur

.an.temperatur.dat.o.recorde.playback.

3.2.电子压力计的失效

3.2,thefailureofelectronicpressuregauge

由于电子压力计需要长期在高压、高温等恶劣的地质工况下使用，加之其

组成部件本身容易老化，这些外部因素及内部因素都可以导致压力计的

测量误差。而试油、试采工艺对压力计的精度、分辨率及稳定性等技术参

数都有较高的要求，因此使用过程中较大的测量误差就会使压力计的测

量值严重的偏离实际值，从而导致了电子压力计的失效。压力计在使用过

程中导致失效的原因主要有以下几种:

Becaus.electroni.pressur.mete.nee.long-ter.unde.th.poo.geol

ogica.condition,o.hig.pressur.an.hig.temperature,used,toget

he.wit.th.component,itsel.i.eas.t.aging,th.externa,factor,a

n.interna,factor,ca.lea.t.measuremen.erro.o.pressur.gauge.T

es.an.pre-productio.proces.o.accuracy,resolutio.an.stabilit

.o.th.pressur.gang.an.othe.technica.parameter,hav.hig.requi

rements.s.larg.measurin.erro.i.us.proces.wil.mak.th.measure

.valu.o.th.pressur.gaug.scriou.deviatio.fro.th.actua.value,

whic.lead.t.th.failur.o.electroni.pressur.gauge.Pressur.gau

g.i.th.caus.o.failur.i.us.proces.basicall.ha.th.followin.ki

nds.

(1)、性能不稳定

(1),theperformanceisnotstable

电子压力计的核心部件是压力传感器、温度传感器、微处理器、存储器；

主要构成电路为：信号放大电路、数据转换电路、振荡电路。这些电子元

件及电路都会在剧烈震动的情况下导致电子压力计的失效。

Th.cor.componen.o.electroni.pressur.gaug.i.pressur.sensors.

temperatur.sensors,microprocessors,memory.Mai.component.cir

cui.is.th.signa,amplifyin.circuit,dat.conversio.circuit,osc

illatin.circuit.Thes.electroni.component,an.circuit,i.th.ca

s.o.violen.vibratio.lea.t.th.failur.o.electroni.pressur.gau

ge.

(2)、测量数据紊乱

(2),themeasurementdataisdisorder

电子压力计数据接口操作软件的不成熟及电路的内置电池能量不足都会

导致压力计采集的压力及温度数据及测试时间的非对应性关系，这种况

且称之为电子压力计的数据紊乱。

Electroni.pressur.mete.dat.interfac.operatin.softwar.o.imma

tur.an.circui.o.th.built-i.batter,powe.shortag.wil.resul.i.

pressur.an.temperatur.dat.fro.th.gaug.an.th.tes.tim.o.corre

spondenc.relationship,thi.als.calle,electroni.pressur.gaug.

dat.disorder.

(3)、非点

(3),thepoint

电子压力计的另外一种失效形式是非点，指的是压力计所采集的数据即

温度值、压力值严重失真，大幅度偏离正常值，导致压力计测量曲线的扭

曲变形。海吉布在实际测试过程中，共有2种非点形式：一种是可以通过

修正、删除部分失真点而获得正常测试曲线的少数非点；另一种是无法通

过修改、删点等技术手段祛除影响而恢复正常测试曲线的非点。前一种非

点我们可以称之为采点偏差，而后一种情况我们称之为电子压力计的非

点失效。

Anothe.failur.mod.o.th.elcctroni.prcssur.gaug.i.points,refe

r.t.th.pressur.gaug.o.th.collecte.dat.a..seriou.distortion,

temperatur.an.pressur.value,great1.deviat.fro.th.normal,cau

s.th.distortio.o.th.pressur.gaug.measurin.curv.shape.I.th.p

roces.o.actua.test.ther.ar..kind.o.no.poin.form.on.kin.i.ca

.amend,delet.par.distortio.poin.an.norma,tes.curv.les.point

s.Anothe.i.fai.t.modify,delet.an.othe.technica.mean.t.remov

.an.restor.norma.tes.curv.o.th.point.Befor.w.ca.cal.i..kin.

o.poin.b.poin.deviation,an.the..situatio.i.whic.w.cal.i.ele

ctroni.pressur.gaug.o.th.poin.o.failure.

(4)、数据未写入或未采全

(4),notwriteornotcollectalldata

支配电子压力计数据处理的核心部件是带有固定储存容量的的微处理器,

因而在对压力计的硬件进行编程时，必须合理的设置计数器的时序，并

耍综合考虑寄存器的储存容量，使系统在计划的采集时间内能够按序的

读写，同时要确保数据的存入数量，防止溢出，避免造成测试的失败。

Dominat.electroni.pressur.gaug.dat.processin.cor.uni.i.fixe

.wit..storag.capacit.o.microprocessors,an.s.o.pressur.gaug.

hardwar.programming.mus.b.reasonabl.se.th.timin.o.counter,a

n.t.comprchensivel.considc.th.rcgisto.storag.capacity,mak.t

h.syste.i.th.pla.o.th.collectio.tini.t.rea.an.writ.i.order,a

.th.sain.tim.t.ensur.tha.th.deposite.i.th.numbe.o.data.t.pre

ven.overflow,avoi.t.caus.th.tes.failure.

(5)、超量程

(5),ultrarange

超量程使用是导致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。

Outrang.us.i.anothe.reaso.lea.t.failur.o.electroni.pressur.

gauge,i.ther.i.n.choic.befor.th.tes.i.goo.fo.wel.loggin.con

ditio.o.pressur.gauge,i.likel.i.th.tes.i.th.proces.o.dee.we

1.caus.th.damag.o.th.senso.an.Ie.t.th.failur.o.electroni.pr

essur.gauge.

(6)、电池钝化

(6),batterypassivation

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。

Electroni.pressur.gaug.o.th.powe.suppl.devic.fo.hig.tempera

tur.lithiu.batter,normally,an.t.preven.th.natura.discharg.t

h.batter,befor.the.g.ou.t.for..passivatio.laye.o.th.surfac.

o.protectiv.fil.o.it.properties,an.th.characteristic,o.lith

iu.batter,ca.caus.th.voltag.i.no.stabl.a.Io.temperatures,th

.measuremen.o.downhol.dat.i.likel.t.caus.abnorma.point,ca.a

ppea.eve.irreparabl.dat.poin.failur.an.disorder.

⑺、泄露

(7),reveal

从技术上分析，泄露是导致电子压力计失效的主要因素。实际应用过程中

井下压力计有三处容易出现泄露现象：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；笫三处是仪器及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井下的高压而不漏水；

密封仓采用的是。型圈密封技术，同样高精度的机械加工，能够保证压力

计的深井耐压能力；仪器及钢缆连接部分是最容易引起泄露的地方。在安

装过程中仪器及钢缆的连接，我们通常称之为“铠装”。这一工艺过程必

须保证以下几点：

Fro.th.technica.analysis,leakag.i.th.mai.facto,tha.caus.th.

failur.o.electroni.pressur.gauge.Practica.applicatio.i.th.p

roces.o.downhol.pressur.gaug.ha.thre.place,pron.t.leakin.ph

enomenon.firs.i.th.guid.o.senso.nea.pressure.Th.secon.i.tha

.sealin.cor.circui.boar.sea.warehouse.I.th.thir.plac.i.par.

o.th.instrumen.i.connecte.t.th.loggin.cables.Guid.pressur.n

ea.th.poin.o.sealin.mainl.b.th.manufacturin.proces.t.ensur.

that,usuall.i..hig.precisio.machin.too.processin.center,thr

oug.th.elaborat.desig.structura.parameters,ca.guarante.th.p

ilo.pressur.nea.borehol.unde.hig.pressur.withou.leakage.Sea

.i..rin.sea.technologie.use.i.warehouse,sam.hig.precisio.me

ch