关于电子压力计校准中引入温度校准的探讨

关于电子压力计校准中引入温度校准的探讨

张欣宇

大庆油田有限责任公司测试分公司测试一大队 邮编：163000

摘要：由于电子压力表技术在中国油井、水井质量测试领域中得到的越来越广泛应用，因此，恰当的校准设备是十分重要的，以保证设备数据准确为出发点。我们分别对电子压力表进行日常自动校准操作及在现场的使用维修过程中易出现的问题分别进行了详细分析比较与对比测试，分析总结了几个影响电子压力表压力值标定及精度评定的主要测量误差源。压力表的温度精度是确定压力表压力精度的起点。

关键词：电子压力计；校准；温度

前言：对于大型油田工程的地质勘探及开发工程而言，油气田地层油井普遍开始使用了电子压力表，对各种气体含量进行自动测量记录并自动记录、水和一些其他固体介质混合物中存在的压力、有效温度测量值电子设备的精度高，对井场压力曲线进行实现了实时高分辨率，温度压力测试记录仪器已经被我们广泛地应用于油水井质量的动态检测，特别的是试水井上的记忆式电子井压计，我们经常不得不对这些电子压力计记录上所记录下来的资料进行了定期的标定。目前，电子压力表标定以压力标定为主要标定参数，本申请采用行业标准《SY/T 6640-2012井下电子压力表校准方法》中的规定，主要涉及外观，显示误差等方面、零偏差和返回。在生产测试中，电子压力表的测温数据是地层条件的反映，也是影响压力精度的主要参数和精度问题，常常被忽视了。所以需要对利用电子压力表进行温度测量的精度进行分析。

 一、电子压力计压力示值受温度影响

就压力表的设计本身而言，它自身的实际测量数据精度性和其长期使用稳定性还受到外界很多复杂因素影响，其中，温度影响最为显着，出厂前的电子压力表，厂家根据压力在整个范围，对不同温度进行校准，设定合适的温度补偿系数等，为了得到正确的结果，准确的压力值[1]。下面我们选用了两种应用广泛、性能稳定的电子压力表，精度为0.05%,量程为0-60MPa,耐温为150°C。通过分析这两款仪表使用过程中出现的问题和解决方法，来说明温度对电子压力表的影响及其解决办法。温箱分别在20°C、50°C、80°C、120°C、150°C等五个压力温度补偿点0MPa、10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa等共7个压力试验点进行无泄露的压力补偿试验及后压力校准，对比检验了在温度压力补偿前，后，评估温度的压力效应较高，在每个压力校准点减少电子压力表计数，压力读数较高，计数差异越大。其次，选择了电子压力表在的同一校准温度点上的温度原始计数值(频率值)温度和压力值(MPa),上、下行程选点。共取平均的6分，电子式压力表的原始压力计算值(频率值)与压力值差(MPa)相加。由此可见，用于电子压力表上使用的压力温度压力传感器的测试压力器具已有获得了其极高程度上的几何尺寸稳定性，在具有几乎所有相同工作压力传感器的相同压力温度状态环境下测量压力温度几乎是始终都是在呈线性的上升波动的，与压力测量的温度压力变化几乎呈线性关系，压力传感器校准点上测量的温度与实际压力值的波动明显偏大，计数之间的差异越大。明显值得注意的原因是温度计算的数据精确无误与否就直接上决定到了实际压力值差的准确大小，尤其特别是对于那些高精度设计的高精度压力表。在测量温度数值不准确无误的极端情况条件下，适当程度地进行温度误差的补偿是造成其压力误差增大的一个根本的原因，也是最终决定其误差大小的另外一个十分重要的因素。一般进行电子压力表的标定计算时，若电子压力表中所被测温度偏差大于或稍小于电子温控器的所可测压力实际的温度，对此温度值作了相应误差补偿校正后，实际中所可测实际压力值可能不正确，且实际误差补偿越大，压力表测量的压力精度将越高，在达5/或10,000度以上，但若某些特殊工程所需，有些仪器需置于井口旁，尤其适用于冬季建设的情况，温度可达-20度以上，实际上是有偏差的。

为此，我们分别进行了若干实验分析研究并得到最终，分别定位于室温(20°C)与高温点(50°C)的两个温度点，在压力0~30 MPa的范围内，将随机抽取出来的仪器样品标定打印出来，在0.05%的精度温度场恒温120分钟，温度精度不够是低温压力表标定过程中出现的一个问题。为了提高温度准确度和降低测试成本，设计出一种新的校准方法——利用示波器来显示被测系统输出信号波形并将其保存下来，以方便后期数据采集、分析和处理。该仪器回放软件仅可实现压力校准，没有相关温度校准功能。结论：每天校准压力计时，第一个问题是评价温度的正确性。如果测量温度值适宜，则就可以准确达到温度标定的气压表，进行温度的校准，对该套软件原有的相关测量功能都进行做了相应改进，还要着重搞好电子压力测量及校验仪软件与地面施工安装人员间的相互沟通，根据工程实际在使用施工环境变化中变化的工作温度范围和使用压力要求设置好合适的测试温度范围和温度压力测量校验点，为了保证仪器记录数据的准确性

[2]。

 二、恒温时间的影响

目前国内校准培养箱都是用空气浴做电子压力表的恒温浴，采用恒温空气浴，涉及多温度点运行[3]。由于恒温浴加热过程会产生大量热量，因此，需要通过一个或多个独立控温单元来实现温度恒定，但每个温控单元所控制的参数不一。单通道压力表也可用于直接用在连接仪表到恒温培养箱设备内冷的双通道仪器端口，压力表也必须要完全地被接触作用于恒温空气浴，而当你将压力表被直接地安装在这双通道设备端口上进行使用操作时，压力表直接就只需要被直接置于这双通道仪器端口的内冷桶筒体内，使压力表直接被完全地浸入变压器油等液态介质中后冷却（在变压器油或癸二酸二异辛酯的作用下）冷却后，恒温浴压力表也就会间接地被变成了油浴，导致了其在相应接触部位上的瞬时温度的变化和发生相变的时间也就更显着而增加。根据现行我国相关行业标准中的《SY/T 6640-2012井下电子压力表校准方法》标准中规定的相关标准要求，直接接触空气浴，温度场已经稳定，但对于放在气缸中的压力计而言，温度场并非完全保持稳定。我们选用2线插入式压力表18C1046型，置于校准盒内，并先在室温下，50°C条件下校准。总压力峰值温度设定为3，恒温前1个小时会启动压力校准，压力校准开启后将会一直恒温超过3小时，温度场不稳定，标定点50°C,温度也越来越高了，这时压力标定，1.6小时后温度场符合要求，稳定。50°C标定时，先进行压力标定，设备必须保持1.6小时恒温状态后才能使用，我们将电子压力两线制外挂式压力表置于校准筒内，室温条件下，130°C两个温度点进行标定。在温度130°C左右的压力校准点，恒温1个小时后温度场还没有完全趋于稳定，气温会越来越偏高，至今，完成了压力校准。在恒温工作近两个多小时后，温度场应在130°C压力的标定情况下仍能够准确达到设计要求值且性能稳定，该校准装置仍须保持恒温至少两个多小时。压力的校准试验过程进行中，平均温线校准的起始时间被定为7200秒。对整个测试系统进行分析可知，由于环境温度变化和外界空气对流作用导致测量数据产生误差。可见在不同的温度环境下作为校准时间点，仪器到达稳定的温度场之间的校准时间不等，两温度点相差越大，标定油浴温度需要多大时间常数，气缸达到温度箱内所设空气浴。

三、结论

对电子压力表进行校准时，要引进温度标定，对相应检定软件进行更新，在确保温度精度，在适当温度点标定压力。同时在学校按时上课，要根据电子压力表实际使用环境，建立相应温度、压力校准点。由于学校实验条件有限，不能配备专用标准温箱或恒温水浴锅等设施，因此可以采用普通温度计来替代。对于小型校验仪来说，可通过增加外围设备提高测量准确度。同时各厂家压力表温度传感器感温常数不一样，要结合实际，制定合理时机。

参考文献：

[1]丁强国. 电子压力计温度系数的标定原理[J]. 油气井测试, 2002, 11(001):33.

[2]景艳平. 电子压力计校准常见问题分析[J]. 中国化工贸易, 2016, 8(3).

[3]彭红霞, 余祥斌, 胡贤灿,等. DST-2200型电子压力计校准方法的研究及应用[J]. 江汉石油科技, 2008, 18(4):4.