1、第三章 電子壓力計(jì)測(cè)試工藝編寫(xiě)：李 偉審核：郭金明1997.4.8目 錄1. 前言2. 電子壓力計(jì)的結(jié)構(gòu)及原理3. 電子壓力計(jì)測(cè)壓作業(yè)4. 電子壓力計(jì)錄取數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制1. 前言1.1 現(xiàn)代試井的內(nèi)容70年代到80年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛 使用和高精度電子壓力計(jì)的研制成功及推廣使用，使試井技術(shù)產(chǎn)生了重 大突破，逐步發(fā)展成一整套以導(dǎo)數(shù)圖版(布德圖版)擬合分析方法的現(xiàn)代化試井技術(shù)，人們稱(chēng)此時(shí)的試井為“現(xiàn)代試井”。那么，現(xiàn)代試井包括哪些內(nèi)容呢？主要有以下4方面：(1) 應(yīng)用高精度的、可以在井下長(zhǎng)時(shí)間工作的、數(shù)據(jù)錄取的間隔以秒計(jì)的 井下儀表來(lái)錄取壓力數(shù)據(jù)。主要是指地面直讀(SR

2、O)或井下儲(chǔ)存式(MRO)電子壓力計(jì)。(2) 與高精度的壓力計(jì)配套的井下開(kāi)關(guān)工具和井下測(cè)試工具。主要是指井 下開(kāi)關(guān)閥或直讀閥(SRO閥)和PCT，APR等井下測(cè)試工具。(3) 以圖版擬合法為中心的現(xiàn)代試井解釋理論和方法，主要是指以導(dǎo)數(shù)圖 版(布德圖版)擬合的分析方法。(4) 實(shí)現(xiàn)上述理論和方法的現(xiàn)代試井解釋軟件。從以上4個(gè)方面，我們可以看到高精度電子壓力計(jì)的重要性，只有使用了高精度電子壓力計(jì)才使計(jì)算實(shí)測(cè)壓力對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)成為可能。 這個(gè)問(wèn)題我們?cè)谙旅媾e例說(shuō)明。1.2 現(xiàn)代試井方法的意義在現(xiàn)代試井方法中，由于使用了高精度的地面直讀(SRO)或井下儲(chǔ)存(MRO)電子壓力計(jì)，可以作如下的工作：使用DS

3、T工具進(jìn)行延長(zhǎng)測(cè)試或是完井測(cè)試。這主要是利用地面直讀 (SRO)電子壓力計(jì)進(jìn)行測(cè)試，可以對(duì)油層和油藏作業(yè)分析判斷。使用電子壓力計(jì)測(cè)取的壓力數(shù)據(jù)，可以求出反映地層特性的導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)，不但可以確切地計(jì)算地層參數(shù)，并且可以作出地層儲(chǔ)集空間非均質(zhì) 性質(zhì)、邊界性質(zhì)等分析判斷，從而作出油藏初步評(píng)價(jià)。使用高精度地面直讀(SRO)電子壓力計(jì)，進(jìn)行特殊項(xiàng)目測(cè)試，如井間干擾試井或脈沖試井，搞清儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)(連通性)。1.3 壓力計(jì)精度，分辨率對(duì)壓力導(dǎo)數(shù)的影響為了便于比較，有必要將常用的電子壓力計(jì)和機(jī)械或壓力計(jì)主要性 能指標(biāo)列出如下：表1GRC和PANEX電子壓力計(jì)主要性能指標(biāo)型號(hào)精度FS分辨率 FS數(shù)據(jù)記錄最快速 率GR

4、C EMS-7xxEE0.040.09psi1SRGC EMS-7xxF0.040.09psi0.1SGRC QMS-700F0.020.01psi0.1SPANEX 2500 MRO0.0250.0002%0.5SPANEX 2500 SRO0.0250.0002%1S表2部分常用機(jī)械式壓力計(jì)的主要性能指標(biāo)型號(hào)精度FS分辨率 FS最長(zhǎng)工作時(shí)間 hAmerada RPG-30.20.05360Kuster K-30.250.04120Johnston J-2000.250.25192可以看到，機(jī)械式壓力計(jì)不論精度成分辨率均低于電子壓力計(jì)，其中精度大約差10倍(一個(gè)數(shù)量級(jí))，分辨率差100倍至幾

5、百倍(二個(gè)數(shù)量級(jí))；它在井下工作時(shí)間受鐘機(jī)走時(shí)限制，不能很長(zhǎng)；讀卡片過(guò)程受各種人為 因素影響，時(shí)間錄取間隔有限，并進(jìn)一步降低了測(cè)壓精度和分辨率。由于儀器精度低，分辨率低，導(dǎo)致壓力導(dǎo)數(shù)點(diǎn)離散嚴(yán)重，以至無(wú)法運(yùn)用 現(xiàn)代試井解釋方法對(duì)徑向流作出正確判斷，也無(wú)法分析地層的非均質(zhì)性 。例1某井的流量參數(shù)為下表3流量史圖為圖1表3某井流量參數(shù)流動(dòng)段產(chǎn)量(m3/day)持續(xù)時(shí)間(hr)1232.80.47520.04.9003232.09.6004601.03.50051002.06.90060.050.000我們給定如下參數(shù)進(jìn)行試井設(shè)計(jì)：(KAPPA試井解釋軟件)Pi=4903psiC=0.00268STB

6、/psiS=1.35K=160mdh=20m首先選用石英晶體式電子壓力計(jì)，分辨率為0.02psi，得到如圖2所示的雙對(duì)數(shù)壓力和壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)圖。然后選用機(jī)械式壓力計(jì)，分辨率為5psi，得到如圖3所示的雙對(duì)數(shù)壓力和壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)圖。從圖2、圖3中，我們注意到兩圖的壓力對(duì)數(shù)曲線(xiàn)(上)完全一樣，而壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)(下)就有很大的差別。其主要原因是：機(jī)械式壓力計(jì)精度及分辨率低，造成壓力導(dǎo)數(shù)點(diǎn)嚴(yán)重離散。圖2中壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)很平滑，水平徑向流段很明顯，但圖3中壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)很離散，水平經(jīng)向流段也不明顯，到最終段曲線(xiàn)下掉，容易造成錯(cuò)誤判斷。例2流量參數(shù)為下表4 其流量史及壓力歷史為圖4我們給定如下參數(shù)用KAPPA試井解

7、釋軟件進(jìn)行試井設(shè)計(jì)Pi=4903psiC=0.01STB/psiS=1.35k=160mdh=20m兩條不滲透邊界 L1=200m, L2=700m表4某井流動(dòng)參數(shù)流動(dòng)段流量(M3/day)持續(xù)時(shí)間(hr)1232.80.47520.04.9003232.09.6004601.03.50051002.06.90060.080.000首先用理想的壓力計(jì)，行到如圖5所示的壓力及壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)圖。然后用石項(xiàng)晶體式壓力計(jì)，分辨率為0.02psi，得到如圖6所示的壓力及壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)圖。再用應(yīng)變式電子壓力計(jì)，分辨率為0.5psi，得到如圖7所示的壓力及壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)圖。最后用機(jī)械式壓力計(jì)，分辨率為5psi，得

8、到如圖8所示的壓力及壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)圖。從圖5到圖8，我們可以清楚地看到，石項(xiàng)晶體式電子壓力計(jì)的導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)十分接近理想情況，應(yīng)變式電子壓力計(jì)的導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)已經(jīng)開(kāi)始離散， 而機(jī)械式壓力計(jì)的導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)已嚴(yán)重離散，無(wú)法判斷第二條不滲透邊界的 開(kāi)始點(diǎn)。因此，我們可以說(shuō)，壓力計(jì)的精度，分辨率越高，用測(cè)量到的 壓力數(shù)據(jù)作出的壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)越接近實(shí)際情況。如果滲透率很低，則由于記錄時(shí)鐘有限，往往測(cè)不到邊界反應(yīng)。例3流量參數(shù)如下表5終關(guān)井360小時(shí)，已經(jīng)達(dá)到機(jī)械式壓力計(jì)最大記錄時(shí)間。為了便于設(shè)計(jì)和說(shuō)明問(wèn)題，沒(méi)有考慮下井時(shí)間、初開(kāi)、初關(guān)時(shí)間及二開(kāi)時(shí)間。我們給定如下參數(shù)用KAPPA試井解釋軟件進(jìn)行試井設(shè)計(jì)。Pi=5662 ps

9、iC=0.01 STB/ psiS=2.52K=5.87 mdh=23m一條不滲透邊界L=300m表5 某井流動(dòng)參數(shù)流段產(chǎn)量(M3/day)持續(xù)時(shí)間(hr)1130.01.4820.08.003140.09.004180.05.0050.0360.0理想的壓力計(jì)的壓力及壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)如圖9所示。石英晶體式(分辨率為0.02psi)電子壓力計(jì)的壓力及壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)如圖10所示。機(jī)械式(分辨率為5psi)壓力計(jì)的壓力及壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)如圖11所示。從圖9、圖10中，我們都不能判斷出是否有邊界，即關(guān)井時(shí)間不夠長(zhǎng)，才剛波及到邊界(調(diào)查半徑305m)。從圖上的導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)判斷似乎不是不滲透邊界。而從圖11的壓力導(dǎo)數(shù)

10、曲線(xiàn)判斷，好象可以求出不滲透邊界的距 離。這是由于導(dǎo)數(shù)點(diǎn)嚴(yán)重離散造成的 。要作出正確的判斷大約要關(guān)井60 天，如圖12，圖13所示。圖13是理想 情況的壓力及壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)。圖13 是石英昌體式(分辨率為0.02psi)電子壓力計(jì)的壓力及壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)。綜上所述，我們可以清楚地看到，使用高精度高分辨率的電子壓力計(jì)錄取壓力數(shù)據(jù)是現(xiàn)代試井中必不可少的手段。2. 電子壓力計(jì)的結(jié)構(gòu)及原理2.1 電子壓力計(jì)的分類(lèi)一般情況下，電子壓力計(jì)可按錄取數(shù)據(jù)方式和傳感器類(lèi)型分類(lèi)按錄取數(shù)據(jù)方式可分為：井下儲(chǔ)存式(MRO)和地面直讀式(SRO)電子壓力計(jì)。電子壓力計(jì)按傳感器類(lèi)型可分為：(1) 應(yīng)變式電子壓力計(jì)其壓力傳感器采

11、用金屬應(yīng)變薄膜制成，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖14所示。結(jié)構(gòu)與原理：它的感應(yīng)元件是金屬膜片，在膜片上固定有四個(gè)應(yīng)變片， 膜片外部受壓部分附有橡膠保護(hù)膜，四個(gè)應(yīng)變片構(gòu)成一測(cè)量電橋電路。 當(dāng)被測(cè)壓力作用在膜片上，膜片產(chǎn)生形變導(dǎo)致橋路電阻變化，電橋兩端 電壓隨之變化，該電壓經(jīng)控制振蕩器放大，并將直流電壓轉(zhuǎn)換成交變振 蕩頻率。特點(diǎn)：精度和分辨率一般，抗震性能較好。(2) 電容式電子壓力計(jì)采用電容應(yīng)變式壓力傳感器。代表產(chǎn)品：GRC公司的EMS系列電子壓力計(jì)。 這種傳感器的結(jié)構(gòu)及特性將在后面詳細(xì)敘述。(3) 石英晶體式電子壓力計(jì)該種電子壓力計(jì)傳感器采用石英晶體切片做成。代表產(chǎn)品有GRC的QMS系列產(chǎn)品。該傳感器的結(jié)構(gòu)及特性

12、在后面章節(jié)詳述。(4) 振弦式電子壓力計(jì)該種壓力計(jì)傳感器采用振動(dòng)鋼弦變送器，張緊的鋼弦接在承壓膜片 上，鋼弦的張力大小取決于膜片的承壓程度。在變送器內(nèi)電磁場(chǎng)的作用 下，鋼弦產(chǎn)生振動(dòng)，其振動(dòng)頻率與鋼弦的張緊程度有關(guān)。當(dāng)膜片承壓發(fā) 生彎曲形變，鋼弦張力變小，振動(dòng)頻率隨之發(fā)生變化。(5) 固阻式電子壓力計(jì)傳感器測(cè)壓的工作原理是，在壓力計(jì)內(nèi)有上、下兩個(gè)氣室，井下壓力作用于下氣室，由氣室內(nèi)惰性氣體介質(zhì)再傳給感壓元件，由于感壓元 件的壓阻效應(yīng)與形變，則同時(shí)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)壓力的電訊號(hào)輸出。上述兩種電子壓力計(jì)均由國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家研制開(kāi)發(fā)，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠，但與其它類(lèi)型壓力計(jì)相比，測(cè)量壓力量程小、壓力精度及分辨 率較

13、低 。2.2 GRC及PANEX電子壓力計(jì)的結(jié)構(gòu)及原理我們目前在海上作業(yè)經(jīng)常使用的電子壓力計(jì)主要是美國(guó)GRC及PANEX廠(chǎng)家生產(chǎn)的電子壓力計(jì)，將重點(diǎn)討論該兩種電子壓力計(jì)的結(jié)構(gòu)原理、特 性及使用。2.2.1 GRC電子壓力計(jì)的結(jié)構(gòu)及原理GRC電子壓力計(jì)有兩種不同類(lèi)型傳感器系列：EMS和QMS系列。 EMS系列傳感器采用電容式傳感器，QMS系列傳感器采用石英晶體式傳 感器。我們目前使用兩個(gè)系列都是儲(chǔ)存式電子壓力計(jì)，它們主要由三部 分組成：壓力計(jì)部分、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和控制部分、工作電源(電池)部分。壓力計(jì)部分主要由傳感器及附助電路組成，GRC的傳感器有兩種類(lèi) 型：電容式及石英晶體式(1) 電容式傳感器：電

14、容式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如圖15所示，傳感器主要由膜片、金屬片、電路板等組成，彈性元件膜片與金屬片構(gòu)成電容的兩個(gè)極板。感壓膜 片受地層壓力作用，膜片中央上凸，推動(dòng)金屬片上移，從而加大了金屬 片與膜片之間的位移，使電容器之間的距離發(fā)生變化(即C變化)，從而 引起 振蕩頻率的改變。該電路中，振蕩頻率與電容C關(guān)系為：F=1/2(LC)-1/2該系統(tǒng)中溫度傳感器是一個(gè)溫控電阻，其阻值隨地層溫度改變而變 化， 使溫度振蕩器的輸出頻率亦發(fā)生變化。電容式傳感器的技術(shù)性能：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、抗震性好、壓力程較大、精度、分辨率較高。 缺點(diǎn)：傳感器電容在多次受力后金屬片變形， 頻率漂移較大，需經(jīng)常 標(biāo)定、校正，在較

15、長(zhǎng)時(shí)間的試井測(cè)壓中，數(shù)據(jù)有漂移，壓力精度受影響 。(2) 石英晶體式傳感器該種傳感器結(jié)構(gòu)與原理：將整塊的石英單晶沿一定的方向切割下來(lái) ，利用石英晶體的壓電效應(yīng)，在石英晶體的兩端電極加以交變電壓且頻 率與晶體的固有頻率一致，就可引起石英晶體穩(wěn)定度很高的諧振。當(dāng)變 化的流體壓力作用在敏感石英晶體上，引起敏感晶體晶格變化而產(chǎn)生頻 率的改變，但基準(zhǔn)晶體(穩(wěn)定狀態(tài))處于密封的常壓環(huán)境，基準(zhǔn)頻率不變。經(jīng)過(guò)集成電路的混頻作用后，產(chǎn)生差頻的變化，即將壓力的物理量轉(zhuǎn)化 為電量 頻率信號(hào)輸出。溫度傳感器也與壓力傳感器封裝在一起，能起到校正壓力的作用。石英晶體式傳感器的技術(shù)性能：優(yōu)點(diǎn)：壓力量程大、測(cè)量精確度和分辨率

16、高、穩(wěn)定性很好、漂移量很小 。缺點(diǎn)：石英晶體性脆、防震性差、加工復(fù)雜、成本高。但近年來(lái)，加工 技術(shù)有了很大發(fā)展，成本有所下降。(3) 附助電路附助電路的主要作用是對(duì)從傳感器輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行整形及控制 壓力 、溫度頻率信號(hào)的通道，并將這些信號(hào)送到儲(chǔ)存部分處理、儲(chǔ)存。GRC電容式壓力計(jì)部分型號(hào)為EPG-720，石英晶體式壓力計(jì)部分型號(hào)為 QPG-877。儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和控制部分主要由CPU(中央處理器)、存儲(chǔ)器及附助電路組成。CPU是電子壓力計(jì)的心臟，負(fù)責(zé)控制壓力、溫度頻率信號(hào)的錄取及 儲(chǔ)存 。存儲(chǔ)器有EEPROM(電可擦除存儲(chǔ)器)和FLASH MEMORY(閃速存 儲(chǔ)器)兩種，它們都是不需要電池保持

17、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。EEPROM與FLASH MEMORY 的區(qū)別是，后者讀寫(xiě)速度快，存儲(chǔ)密度高，具有更大存 儲(chǔ)數(shù)據(jù)能力。工作電源部分主要由高溫電池及電池外筒組成。這部分的作用就是 給存儲(chǔ)式電子壓力計(jì)提供工作電源(不是保存數(shù)據(jù)電源)。高溫電池大部分使用的是高溫鋰電池，它具有持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、性能可靠、經(jīng)濟(jì)效益高 等特點(diǎn)。因此，得到了普遍的使用。電池外筒是裝高溫電池的地方，既 可使用包裝好的電池組，又可使用單個(gè)電池。2.2.2 PANEX電子壓力計(jì)的結(jié)構(gòu)及原理PANEX電子壓力計(jì)也有兩個(gè)不同類(lèi)型傳感器系列：1500(石英電容式)系列和2500(扭短電容式)系列，每一系列按錄取數(shù)據(jù)方式不同可分為： 井

18、下儲(chǔ)存式(MRO)、地面直讀式(SRO)及儲(chǔ)存直讀(COMBO)兩用三種電子壓力計(jì)。儲(chǔ)存式與GRC儲(chǔ)存式相似，只是傳感器不同，存儲(chǔ)器沒(méi)有使用FLASH MEMEROY。地面直讀式只有壓力計(jì)部分，沒(méi)有儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和控制 部分， 它錄取數(shù)據(jù)的控制指令及工作電源由單芯電纜提供，同時(shí)錄取到 的數(shù)據(jù)由單芯電纜傳送到地面計(jì)算機(jī)接收。儲(chǔ)存直讀(COMBO)兩用型即 直讀桿和儲(chǔ)存桿可以互換，而壓力計(jì)部分是共用的。它們的結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖 16至圖 20。(1) 石英電容式傳感器石英電容式傳感器結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖21，其結(jié)構(gòu)為表面鍍有不銹鋼金屬膜 的石英極板，構(gòu)成內(nèi)外雙層的電容電路。在傳感器的內(nèi)芯與外殼組成的雙電容中，外殼部分構(gòu)成

19、的外電容同 時(shí)受井下壓力、溫度的作用產(chǎn)生電容極板間距離的變化，相應(yīng)形成一個(gè) 電容值C外=P+T。而內(nèi)芯部分構(gòu)成的內(nèi)電容主要受溫度的影響，造成內(nèi)電容極板間產(chǎn)生位移，形成相應(yīng)的內(nèi)電容C內(nèi)=CT。以?xún)?nèi)芯產(chǎn)生 的電容為參考電容，則基本可抵消T對(duì)P的影響，從而提高壓力的測(cè) 量精度。該種傳感器的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)牢固、高抗震性，內(nèi)部間隙小，信號(hào)漂移 小， 無(wú)需經(jīng)常性的儀器校正標(biāo)定。(2) 扭矩電容式傳感器扭矩電容式傳感器是PANEX公司新研制開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)專(zhuān)利產(chǎn)品。其主要由扭矩梁、瓷極板、波紋管三個(gè)部份組成，見(jiàn)圖22。該傳感器的關(guān)鍵部件為專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的特殊波紋管。在受井下流體壓力作用下，波紋管形成扭矩帶動(dòng)鍍有金屬層的陶瓷

20、電容極板產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，不 同的方向產(chǎn)生兩邊不同的電容板位移。該電容變化值只是壓力變化的反 應(yīng)，C=P，溫度的作用只是使波紋管發(fā)生長(zhǎng)度之間形變。電容板沒(méi)有發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，相應(yīng)的電容量不發(fā)生變化。扭矩電容的真正意義是完全隔 開(kāi)了溫度，壓力對(duì)電容變化的影響，電容變化量是壓力數(shù)據(jù)的真實(shí)反映 。該傳感器的主要特點(diǎn)：精度、分辨率高、基本消除了溫度對(duì)壓力數(shù)據(jù)精度的影響，結(jié)構(gòu)牢固、高抗震性。至此，我們總結(jié)一下電子壓力計(jì)的構(gòu)成及工作原理儲(chǔ)存式電子壓力計(jì)，方框圖如下：壓力、溫度錄取指令 傳感器 輔助電路 壓力、溫度頻率信號(hào) CPU 存儲(chǔ)器 壓力計(jì)部分 控制、存儲(chǔ)部分 工作電源（電池） 提供工作電源2.3 GRC及PANE

21、X電子壓力計(jì)的技術(shù)規(guī)范及特點(diǎn)2.3.1 GRC電子壓力計(jì)的技術(shù)規(guī)范及特點(diǎn)(1) EMS系列外徑：1.5"(3.81cm), 1.25"(3.175cm)長(zhǎng)度：44"(111.76cm), 40(101.60cm)重量：5.8kg3kg工作壓力上限：10000psi, 15000psi最高工作溫度：EMS-700為3500F(1770C), EMS-770為3000F(1500C)EMS-725為2570F(1250C)傳感器類(lèi)型：隔膜電容式壓力精度：0.04of full scale穩(wěn)定性：每天漂移0.1psi重復(fù)性：0.1psi靈敏度：0.01psi分辨率：0.

22、01psi溫度精度：±20F(3000F), ±30F(3000F)溫度分辨率：0.010C存儲(chǔ)器類(lèi)型及容量：EEPROM: 40000個(gè)數(shù)據(jù)組(Time, P. T)FLASH MEMORY: 400000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)錄取數(shù)據(jù)速度及方式：EEPROM： 1秒至1小時(shí)，F(xiàn)LASH MEMORY：0.1秒至1小時(shí)。共有20個(gè)時(shí)間段的編程模式，每個(gè)時(shí)間段內(nèi)可取0、 最快至最慢中間的任意值。(2) QMS系列外徑：1.5" (3.81cm), 1.25"( 3.175cm)長(zhǎng)度：58.76" (149.25cm) 58.76" (149.25c

23、m)工作壓力上限：16000psi最高工作溫度：3500F(1770C)傳感器類(lèi)型：石英晶體式壓力精度：0.02% of full scale重復(fù)性：0.01% of full scale靈敏度：0.01 psi分辨率：0.01 psi溫度精度：10C(20F)溫度分辨率：±0.010C(±0.020F)存儲(chǔ)器類(lèi)型及容量： 與EMS相同錄取數(shù)據(jù)速度及方式： 與EMS相同2.3.2 PANEX電子壓力計(jì)的技術(shù)規(guī)范及特點(diǎn)(1) 1500系列外徑：1.25"(32mm)長(zhǎng)度：MRO：67.3"(170.95cm), SRO:50.83" (129.1

24、1cm)工作壓力上限：5000，10000或15000psi, 可超壓至110最高工作溫度：1525型：1250C，1550型：1500C，1575型：1750C傳感器類(lèi)型：石英晶體電容式壓力精度：0.025% of full Scale分辨率：0.01 psi溫度精度：±0.50C (0.90F)溫度分辨率：SRO: 0.010C, MRO: 0.10C存儲(chǔ)器類(lèi)型及容量：EEPROM：13619 個(gè)數(shù)據(jù)組(Time. P. T)，可升到 21811個(gè)數(shù)據(jù)組。數(shù)據(jù)錄取速度及方式：SRO：0.8秒，MRO：1秒至18小時(shí)，有64個(gè) 不同的時(shí)間段，2分鐘至128小時(shí)，一分鐘增量的延遲時(shí)間

25、。(2) 2500系列外徑：1.28"(32mm)長(zhǎng)度：MRO: 67.5(172cm),SRO: 50.5"(128cm)工作壓力上限：5000, 10000或15000psi，可超壓至110最高工作溫度：1550型：1500C，1575型：1750C傳感器類(lèi)型：扭矩電容式壓力精度：0.025 of full scale重復(fù)性：0.003% of full scale分辨率：0.0002% of full scale溫度精度：±10C(±1.80F)溫度分辨率：0.010C(0.010F)存儲(chǔ)器類(lèi)型及容量：EEPROM:75000個(gè)數(shù)據(jù)組(Time,

26、P. T)，可升級(jí)到 150000個(gè)數(shù)據(jù)組數(shù)據(jù)錄取速度及方式：SRO：1秒。MRO：0.5秒至18小時(shí)，可劃分為64 個(gè)時(shí)間段。 可有任意的延遲工作時(shí)間。3. 電子壓力計(jì)測(cè)壓作業(yè)電子壓力計(jì)按下井方式不同一般可有四種不同的作業(yè)工藝：壓力計(jì) 托筒下井，鋼絲作業(yè)下井，電纜作業(yè)下井，永久式壓力計(jì)。3.1 壓力計(jì)托筒下井測(cè)試工藝這種作業(yè)工藝過(guò)程是，在地面編好錄取數(shù)據(jù)程序，用電腦通過(guò)接口傳送給電子壓力計(jì)，接上壓力計(jì)工作高溫電池，然后將壓力計(jì)裝到壓力 計(jì)托筒上，與DST測(cè)試工具一起下到井下，然后按DST測(cè)試管柱起出，將壓力計(jì)拆下，通過(guò)接口與電腦連接，回放所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)到電腦進(jìn) 行數(shù)據(jù)處理。在這種作業(yè)中，壓力計(jì)

27、托筒一般處于封隔器之上測(cè)試閥之下。壓力 計(jì)托筒有兩種不同的形式：內(nèi)置式和外置式。(1) 內(nèi)置式，如圖23所示，壓力計(jì)置于內(nèi)支架上，最多可以安裝四支壓力 計(jì)。支架置于外筒內(nèi)，外筒與DST工具串相連接下井。這種壓力計(jì)托筒的優(yōu)點(diǎn)是：由于有外筒保護(hù)，壓力計(jì)不會(huì)受到井壁的碰撞，由于兩頭有橡 膠墊圈，減震作用較好。缺點(diǎn)：只能測(cè)內(nèi)壓不能測(cè)外壓，由于受內(nèi)外徑 限制，外筒壁不能做得太厚。因此，打緊扭矩不能過(guò)大。(2) 外置式，如圖24所示，四支壓力計(jì)置于托筒外槽內(nèi)，托筒上部有卡環(huán) ， 將壓力計(jì)卡住，下部其中兩個(gè)位置有導(dǎo)壓孔，可測(cè)管柱內(nèi)部壓力。壓力計(jì)上部接一般膠圈，起減震作用，這種壓力計(jì)托筒的特性是，優(yōu)點(diǎn)：既可測(cè)

28、管柱內(nèi)壓力，又可測(cè)管柱外壓力，投棒和鋼絲作業(yè)對(duì)壓力 計(jì)完全沒(méi)有影響。缺點(diǎn)：對(duì)壓力計(jì)保護(hù)不夠，壓力計(jì)容易受到井壁撞擊而損壞，減震性能 與內(nèi)置式相比要差些。壓力計(jì)托筒下井測(cè)試工藝的特點(diǎn)：施工工藝簡(jiǎn)單，需要的相關(guān)設(shè)備 少，因此，工作可靠易行。缺點(diǎn)：靈活性差，錄取數(shù)據(jù)程序是在地面編 好設(shè)定的，壓力計(jì)一旦下井無(wú)法改變。無(wú)法實(shí)時(shí)作出壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)，關(guān) 井時(shí)間長(zhǎng)短要靠經(jīng)驗(yàn)判斷，不能用于探邊和干擾(或脈沖)試井。3.2 鋼絲下井測(cè)試工藝這種測(cè)試工藝主要用于油田生產(chǎn)測(cè)壓(壓力梯度、流壓、靜壓)。作業(yè)過(guò) 程與壓力計(jì)托筒下井作業(yè)差不多，壓力計(jì)接到鋼絲作業(yè)工具上，通過(guò) 鋼絲下井。有專(zhuān)用的測(cè)壓工具串，自上而下依次為：繩帽

29、、加重桿、震 擊器、減震器、上電子壓力計(jì)、扶正器、下電子壓力計(jì)。用這種工藝測(cè)壓，對(duì)工具串及上下井速度有特別要求，要清醒認(rèn)識(shí) 到電子壓力計(jì)和機(jī)械式壓力計(jì)的區(qū)別，要把電子壓力計(jì)作為電子儀器來(lái) 對(duì)待，起下速度不能超過(guò)150ft/min( 46m/min) 。所使用的震擊器的沖程量 不能超過(guò)6英寸。對(duì)于測(cè)壓力梯度，PANEX電子壓力計(jì)明確要求，每個(gè)點(diǎn)要停的時(shí)間，2500系列：5min, 1500系列： 2030min。對(duì)于不穩(wěn)定試井，至少要停30min，以使壓力計(jì)溫度達(dá)到穩(wěn)定。這種測(cè)試工藝的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：所需相關(guān)設(shè)備較少，施工工藝簡(jiǎn)單，用于 生產(chǎn)井的不穩(wěn)定試井時(shí) ，較易于編制數(shù)據(jù)錄取程序。缺點(diǎn)：壓力計(jì)易

30、受撞擊損壞，壓力計(jì)工作時(shí)間受儲(chǔ)存器容量及電池容量 限制；無(wú)法實(shí)時(shí)作出壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)，關(guān)井時(shí)間長(zhǎng)短要靠經(jīng)驗(yàn)判斷，不能 用于探邊和干擾(或脈沖)試井。3.3 電纜測(cè)試工藝電子壓力計(jì)電纜作業(yè)設(shè)備一般有：直讀式電子壓力計(jì)、井下開(kāi)關(guān)閥或SRO閥、地面防噴設(shè)備、電纜絞車(chē)及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種測(cè)試工藝既可用 于DST測(cè)試，也可用于生產(chǎn)井測(cè)試。在DST測(cè)試中，一般同時(shí)下入存儲(chǔ)式電子壓力計(jì)，壓力計(jì)托筒下在測(cè)試閥的下面，井下開(kāi)關(guān)閥或SRO閥下在 測(cè)試閥的上面。3.3.1 井下開(kāi)關(guān)閥和SRO閥(1) 井下開(kāi)關(guān)閥(以Schlumberger的產(chǎn)品為例)井下開(kāi)關(guān)閥主要由兩大部分組成：閥體和閥促動(dòng)器。如圖25所示， 閥體作DS

31、T工具的一部分一起下井，閥體一般處于測(cè)試閥的上面。在 DST工具下井過(guò)程中，閥體上的活瓣閥是保持開(kāi)著的，壓力計(jì)連接在閥 促動(dòng)器上部，通過(guò) 電纜下到閥體內(nèi)坐好。它的下井過(guò)程如下：連接在電纜上的工具串必須以約150ft/min的速度下井，在快到閥體時(shí)以60ft/min速度進(jìn)入閥體。當(dāng)重量消失表明閥促動(dòng)器已進(jìn)入閥體后，再 下放20ft電纜以確保閥促動(dòng)器進(jìn)入閥體并讓鎖塊鎖上。為了確定閥促動(dòng)器是否已鎖住，要上拉電纜，直到除工具串重量外達(dá)500lbs的拉力。此時(shí)，閥體上的活瓣閥處于關(guān)閉狀態(tài)，我們可以確信閥促動(dòng)器已坐到閥體內(nèi)并 被鎖住。然后下放電纜，直到指重表提示電纜重量為止。這樣，活瓣閥 就 會(huì)立即打開(kāi)，

32、完成下井過(guò)程。接著可進(jìn)行開(kāi)井流動(dòng)。關(guān)井過(guò)程：上拉電纜直到除工具串重量到達(dá)500lbs拉力，在井下開(kāi)關(guān)閥關(guān)閉的同時(shí)，建議在地面也關(guān)井，這樣可以減少壓力差平衡時(shí)間，這 時(shí)壓力所測(cè)的壓力就是活瓣閥下面的恢復(fù)壓力。再開(kāi)井過(guò)程：下放電纜，直到指重表指示電纜重量為止。這樣會(huì)打 開(kāi)平衡系統(tǒng)，但只要活瓣閥上下壓差大于50psi，活瓣閥還是關(guān)閉的。當(dāng) 平衡系統(tǒng)打開(kāi)后，壓力計(jì)所測(cè)的壓力已不是活瓣閥下面的壓力而是其上 面的壓力。這個(gè)壓力隨著平衡過(guò)程的進(jìn)行而上升，直到活瓣閥上下壓差 小于50psi，這樣，活瓣閥完全打開(kāi)，接著地面開(kāi)井流動(dòng)。解脫閥促動(dòng)器過(guò)程：當(dāng)測(cè)試結(jié)束或其它原因需解脫促動(dòng)器，必須地面關(guān)井或關(guān)測(cè)試閥，然后

33、簡(jiǎn)單地完成剩余的開(kāi)、關(guān)井過(guò)程。另外再多活 動(dòng)5到6次，使促動(dòng)器上部鎖塊收回，這樣促動(dòng)器不需要震擊就可以拉出 并脫開(kāi)閥體。上述的開(kāi)、關(guān)井次數(shù)，可以在下井前調(diào)節(jié)促動(dòng)器上的“V”型槽設(shè)定。井下開(kāi)關(guān)閥的四個(gè)工作順序：見(jiàn)圖26。流動(dòng)過(guò)程：促動(dòng)器座到閥體內(nèi)并被上鎖塊鎖緊，密封組件位于密封段上，下鎖塊處于工作筒上。釋放掉拉力，因此活瓣閥打開(kāi)，并藏于工 作筒內(nèi)，這個(gè)工作筒處在下短接上。如果此時(shí)井是開(kāi)的，就會(huì)通過(guò)4個(gè)流動(dòng)孔(等效流動(dòng)面積=2 1/4" ID)流動(dòng)。關(guān)井過(guò)程：上拉電纜，促動(dòng)器保持坐于閥體內(nèi)。下鎖塊上拉活瓣閥 工作筒，活瓣閥關(guān)閉。促動(dòng)器上的平衡彈簧被壓縮。活瓣閥下的壓力通 過(guò)平衡孔到達(dá)密封

34、段后再到促動(dòng)器中心孔，然后再到達(dá)壓力計(jì)。這樣， 壓力數(shù)據(jù)通過(guò)單芯電纜以實(shí)時(shí)的方式從壓力計(jì)傳送到地面。平衡過(guò)程：下放電纜釋放掉拉力，促動(dòng)器中心軸下移，由于有壓差 作用在活瓣上使其處于關(guān)閉，因此下鎖塊不移動(dòng)。當(dāng)下平衡密封向下移 過(guò)密封位置到達(dá)保護(hù)護(hù)器時(shí)，平衡系統(tǒng)打開(kāi)。平衡過(guò)程繼續(xù)到活瓣閥上 下壓差小于50psi結(jié)束，這時(shí)活瓣閥打開(kāi)，回復(fù)到流動(dòng)狀態(tài)。解脫過(guò)程：完成預(yù)定的開(kāi)關(guān)井周期后，促動(dòng)器和機(jī)械機(jī)構(gòu)會(huì)使上鎖塊解脫，促動(dòng)器就可以上提脫離密封段。同時(shí)位于閥上的肩臺(tái)使下鎖塊 縮回， 釋放工作筒打開(kāi)活瓣閥。這樣促動(dòng)器就可以通過(guò)電纜起出。(2) SRO閥(以 HALLIBURTON產(chǎn)品為例)SRO閥與井下開(kāi)關(guān)

35、閥相似，也由兩部分組成：閥總成和探頭總成(見(jiàn) 圖27、28)。閥總成是DST測(cè)試工具的一部分，位于測(cè)試閥的上部。探頭 總成是在測(cè)試管串下完并坐封后電纜下入，然后下入閥總成內(nèi)，卡住并 與導(dǎo)壓通道對(duì)接，測(cè)試閥球閥以下的地層壓力可通過(guò)該導(dǎo)壓通道傳到壓 力計(jì) ，壓 力計(jì)再將該壓力實(shí)時(shí)地通過(guò)單芯電纜送到地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種SRO閥可以與環(huán)空加壓工作的測(cè)試工具一起使用，例如與LPR-N測(cè)試閥一起使用。這種SRO閥的工作過(guò)程是：當(dāng)DST測(cè)試工具下井到位并坐封后，用 絞車(chē)通過(guò)單芯電纜，將接有電子壓力計(jì)的探頭下入井中，為使探頭能 進(jìn)入閥總成內(nèi)，需加180lbs的加重桿，在重力作用下，探頭進(jìn)入SRO閥總成工作筒，

36、轉(zhuǎn)動(dòng)探頭上的“J”型槽，閥總成上的突塊卡到這些“J”型槽上。當(dāng)探頭上的所有重力都作用到閥總成后，應(yīng)上提電纜，使探頭坐到 位，對(duì)接上壓力傳輸通道。然后用約800lbs的力上提探頭打開(kāi)閥總成上的滑套，以形成流動(dòng)通道。對(duì)接是否成功可以從地面實(shí)時(shí)壓力讀值觀(guān)察到 。這樣可以將電纜卡在防噴管上，然后按開(kāi)關(guān)井程序，控制測(cè)試閥開(kāi) 關(guān)井。當(dāng)測(cè)試完畢，將電纜松開(kāi)下放探頭，完全將拉力卸掉。再上拉電纜 就可以解脫探頭。然后可以將探頭及電子壓力計(jì)起出。3.3.2 地面防噴設(shè)備地面防噴設(shè)備包括：鋼絲作業(yè)防噴器(BOP)，防噴管及密封劑注入頭。BOP及防噴管是鋼絲作業(yè)的常用設(shè)備，在此不作介紹。這里主要介 紹一下密封劑注入頭

37、，它的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖29，上部是一個(gè)填料盒，起清刮電 纜作用 ，中間部分裝有流管(Flow Tube)，電纜從流管中穿過(guò)，流管與電 纜有一定間隙配合，密封劑從該間 隙流過(guò)，從下面注入從上面流出，這 就起到密封電纜的作用。下注入口有一個(gè)單流閥，以防高壓流體進(jìn)入密 封劑注入泵。它的密封原理是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，注入泵不斷將密封劑注入 電纜與管之間的間隙內(nèi)，控制高壓流體不往外流。3.3.3 電纜絞車(chē)及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電纜絞車(chē)完成鋼絲作業(yè)各種作業(yè)，使井下開(kāi)關(guān)閥或SRO閥完成各種動(dòng)作 。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)給井下電子壓力計(jì)提供電源，發(fā)送錄取數(shù)據(jù)指令，接收電子壓力計(jì)錄取到的數(shù)據(jù)。在關(guān)井期間，可以同時(shí)作出壓力灰復(fù)的導(dǎo)數(shù) 曲線(xiàn)，判斷關(guān)井時(shí)間是否足夠，以達(dá)到既節(jié)省時(shí)間，又取全取準(zhǔn)資料的 目的 。3.3.4 電纜作業(yè)測(cè)試工藝的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)控制，隨時(shí)可以觀(guān)察到井底壓力、溫度變化，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)短不受電池及儲(chǔ)存容量限制，特別適合探邊及干擾(或脈沖)試井。可隨時(shí)作出壓力導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)，判斷關(guān)井時(shí)間是否足夠，以達(dá)到既節(jié)省 時(shí)間，又取全取準(zhǔn)資料的目的。為了減小井筒儲(chǔ)存效應(yīng)的影響，在生產(chǎn)井中也可使用井下開(kāi)關(guān)閥作業(yè)。缺點(diǎn)：作業(yè)設(shè)備多，工藝復(fù)雜，比較容易出現(xiàn)故障。特別是井下開(kāi)關(guān)閥或SRO閥，比較容易出現(xiàn)故障。用投棒負(fù)壓射孔作業(yè)，初開(kāi)井時(shí)不能下入地面直讀式電子壓力計(jì)。若改用環(huán)空加壓負(fù)壓射孔作業(yè)即可解決該問(wèn)題。3.4 永久式電子壓力計(jì)永久式電子壓力計(jì)