浅析井下电子压力计温度性能

【摘要】介绍了压力计温度传感器工作原理，分析温度对于压力计准确度影响。本文通过实验，研究不同型号温度传感器内置与外置的压力计温度示值与感温情况，了解了压力计的温度性能。对于压力计在试井工作中的应用有一定的指导意义。

前言

我国自20世纪80年代初引进电子压力计以来，仅仅二十几年的时间，便以精度高、重量轻、操作简便、应用范围广等优点，在全国各大油田得到了广泛的推广和应用，并以绝对的优势压倒了机械压力计。井下压力计除了能够测量压力参数之外，还具有温度测量功能。然而，在目前试井现场使用及正常的检定维修过程中，温度仅仅是作为辅助参数，并没有得到良好的利用。实际上在试井的实际操作过程中，气井及洗井后试井等工作中，对于温度数据的要求也是很严格的。压力计的的温度性能，感温时间，误差大小等问题都需要详细的实验参数来验证。

1、温度传感器工作原理

电子压力计的主要部件都是由电子器件和电路组成的，多数压力计还组合了温度测试功能。其中温度测试主要是由温度传感器经A/D转换，再经放大电路放大，由单片机进行处理运算并存储。温度传感器有很多种类，包括热电偶、热电阻、红外温度传感器、模拟温度传感器等等，而我们常用的压力计中温度传感器主要采用的是热敏电阻材质。一般压力计温度传感器被焊接在电路板上，其所感应的温度必须经过仪器外壳与外壳腔内的空气，使得温度测量需要的感温时间较长。目前，六大队使用的电子压力计型号主要为：上海富大，大庆鑫宏阳，三江航天，大庆九方。这些压力计都具备温度测试功能，耐温有的达到125℃，而某些高精度耐温可以高达150℃。一般压力计温度传感器与压力传感器都内置于仪器内部，也有些压力计温度传感器被设计可以直接与外部环境接触，这样降低了仪器的感温时间。

2、温度对于压力计性能影响

电子压力计的主要部件都是由电子器件和电路组成的，其压力性能必然会受到温度的影响。为了验证温度对于压力计性能的影响情况，我们设计实验如下：任意选取型号为三江航天，上海富大，大庆九方的压力计各两支，选取两个温度点20℃和50℃，选取5个压力校准点进行鉴别力示值研究，在每个压力点上逐次施加微小压力，标准鉴别力由DTYJ-2000A型压力计校检装置提供。分析通过实验数据库看出，温度对于压力计的鉴别力反应还是很明显的，温度的升高其鉴别力稍有提高，表明其灵敏度上升。

3、压力计的温度示值检测

为了分析不同型号，不同精度的压力计在在各温度点上的示值情况，设计实验如下：分别选取了上海富大，大庆鑫宏阳，三江航天，大庆九方4个厂家生产的压力计，利用DTYJ-2000A型压力计检定装置的恒温箱，分别在50℃及80℃两个温度点下，进行恒温1个小时，观察压力计的温度示值情况如下图1。由于DTYJ-2000A型压力计检定装置的恒温箱加温方式是空气浴，仪器加温速度不是很快，分析这些仪器在两个温度点的温度示值可以看出，他们的误差都在±2℃以内。温度传感器外置的压力计仪器示值误差在±1℃以内，温度性能良好，但是通过仪器升温曲线斜率即可看出这些仪器的加温速度，还是可以明显的看出来，温度传感器外置的压力计仪器（型号为12031641，12031642，08P1125）加温速度明显要高于其他温度计内置仪器。即使同样精度的内置温度传感器的压力计，其示温表现也是不尽相同的。可以看出双通道压力计，如上海富大（型号为2120917，3110970）和大庆宏阳（型号为52C5C2，52AB12）他们的温度示值虽然在温度允许误差范围内，但是温度偏差较于其他型号压力计还是要大一些。而且，升温速度也慢了很多。分析原因，我认为主要由于双通道压力计其限制大小造成其压力计材质与温度传感器的选择有关。

4、压力计的感温性能检测

鉴于空气浴加热传温速度较慢，无法更为准确的测出压力计仪器确切的感温性能。设计实验如下：分别选取了上海富大，大庆鑫宏阳，三江航天，大庆九方4个厂家生产的压力计，设置采样时间后，一起投入到温度达到80℃左右的水浴当中，保持15min后起出观察其感温示值情况如图2：分析上图我们可以看出，几乎所有的压力计感温时间都很短，在130S内即可达到水浴温度。将感温段放大如图，即可明显看出各型号压力计的感温性能。我们通过在感温瞬间，压力计温度上升示值的曲线的斜率，即可看出各个型号压力计的感温时间长短。从图中可以明显的看出，温度传感器外置的压力计（型号为12030641、12031642、08P1125）感温速度明显少于其他型号的压力计，基本上在10S左右。而就算温度传感器同样内置于压力计内部，其感温时间差距也很大。大庆九方压力计感温时间为40S左右明显少于感温时间为60S左右的三江航天压力计，而大庆鑫宏阳压力计的感温时间相比其他型号的电子压力计感温性能就要差一些了，大概需要100S左右才能到达水浴温度。分析原因，我认为是由于各厂家使用温度传感器的选择、电路的设计加工以及软件的编制等的不同都对误差有影响。但是，但以上数据也只是选取了几只压力计的对比，并不能排除系统误差的影响。

结论：1.温度对于压力计的性能影响还是很明显的，温度的升高其鉴别力稍有提高，表明其灵敏度上升。因此，对于新购买或维修后的仪器做加温校准非常必要，以确保仪器测量准确性。还应该根据压力计使用的具体情况，定期做温度周期检定。2.各型号压力计在空气浴给出的标准温度内示值情况还是比较准确的，他们的误差都在±2℃以内。温度传感器外置的电子压力计温度示值要更准确一些。而双通道压力计温度示值相对于其他压力计要差一些。建议今后在做气井或洗井后测温度梯度等对于温度示值要求较大的试井作业时，应尽量选择温度传感器外置的压力计，避免选择温度示值偏差过大的压力计。3.各型号压力计到达80℃的感温时间基本都在130S之内。温度传感器外置的电子压力计感温时间要少很多可以在10S左右达到水浴温度，感温性能明显好于温度传感器内置压力计。而即使精度相同温度传感器同样内置于压力计内部，其感温时间差距也很大。