斯帕泰克压力计常见故障与维修方案

[摘 要]斯帕泰科压力计以其稳定的性能在油田试井测试中得到了广泛的应用。掌握一些电子压力计的原理和维修知识对我们用好压力计是非常必要的。本文对斯帕泰克压力计的结构和原理进行了简单分析，并提出了几种常见故障的维修方案。

[关键词]电子压力计；维修

中图分类号：TG331 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0052-01

1 前言

斯帕泰科（SPT）压力计由加拿大斯帕泰科公司生产，该种压力计量程大，性能稳定能满足大多数井况和施工方式的要求。目前测试队主要应用的有1.25英寸与1英寸直读存储两用式压力计。量程分别为（170℃ 15Kpsi）、（170℃ 20Kpsi）。由于使用频繁，下井时间长等因素影响，压力计故障故障率开始上升，因此掌握一些压力计的原理和维修知识对我们用好压力计是十分必要的。下面介绍几种斯帕泰克压力计的常见故障与维修方案以供大家参考。

2 压力计基本结构与原理

2.1 压力计的基本结构

压力计由传压接头、外筒、电池筒、电路板、传感器等几部分组成。传压接头、外筒、电池筒由防腐的特殊合金制成，同时传感器与外筒内放置了密封O圈，外筒与电池筒之间加入了密封胶圈，保证了外筒内部的电路板、传感器不受井下气液腐蚀而损坏。

2.2 存储式电子压力计的基本原理

传感器把井下压力、温度这些物理信号转变成电信号传给电路板。电路板对传来的电信号进行采集、转换、存储，最后再与PC机通讯把数据传送给PC机处理。

电子压力计的控制电路（电路板）主要由单片机、A/D转换器、电源、数据存储器几部分构成。电源的主要功能是把电池提供的电压经稳压器稳压后给其它器件提供一恒定的电压。A/D转换器的主要功能是把压力传感器和温度传感器对压力和温度的感应电信号，在单片机的控制下将模拟信号转换为数字信号。数据存储器的功能是在单片机的控制下将A/D转换器转换的数字信号储存起来。单片机的主要工作为与PC机通讯，控制各个功能模块按工作表协调工作。

2.3 SPT压力计电路板的结构

电路板存储器由八块串行存储器（其中标注有U13的为第一存储芯片，其他片以此类推）一块EEPROM组成，其中EEPROM存储压力计标定系数和压力计编号。串行存储器存储压力计工作表和采集的压力温度数据。电源由两片电源芯片组成，其中电源1负责给单片机和存储芯片供电。电源2负责给传感器和AD转换器供电。电源2受单片机控制，只有在采集数据时才进行工作。2个晶振外形较大的给单片机提供时钟信号，另一个为在采集时的记时时钟。电平转换芯片负责单片机与PC机通讯。正面的AD芯片负责压力信号的转换，背面的AD芯片负责温度信号的转换。

2.4 故障诊断软件的使用方法

我们还可以通过故障诊断软件来查看各个芯片的工作情况。可以看见存储芯片的工作状态。 进入错误查询界面可以看见各个芯片的工作状态。

3 斯帕泰科的常见故障与维修方案

3.1 软件或计算机故障导致压力计无法正常工作

首先有一些故障不是压力计损坏造成的，如PC机串行端口故障或软件设置不当以及压力计通讯线损坏造成压力计无法与PC机通讯。或由于软件版本不兼容、软件错误出现回放数据错误等，这类问题一般的解决办法是首先看一下软件的串行口设置、版本是否正确，更换通讯线，如问题还不能解决可以更换一台电脑进行回放。

3.2 压力计损坏

如果是压力计发生损坏，首先记录故障现象和使用情况，保存好故障曲线。然后观察压力计的外观，有一些故障通过观察就可以作出判断，特别是当压力计故障现象不明显，时隐时现时，做好观察记录是十分重要的。

首先观察电路板焊点处有伸须现象（即电路板受气体腐蚀后焊点处长出绒毛一样的金属物质），电路板上金属导线有锈化痕迹等。如果电路板出现上述现象，则电路板的性能严重下降，无维修价值，需要更换。再查看传感器表面是否出现破损导致内部硅油泄漏。接线柱是否受腐蚀而断裂。传感器，七芯插头与电路板连接的导线是否连接牢固，有无虚接现象。电路板上各个芯片的引脚，焊点是否有因为焊锡渣、金属线出现短路现象。如压力计通讯时断时续，压力频率值波动等现象都有可能是导线虚接造成的。下面介绍几种SPT压力计的常见故障。

3.2.1 曲线出现非点

终端检测可以发现压力或温度的频率值超出正常范围。在常温下压力正常频率值在63-68万之间，温度正常频率值在14-19万之间，且在常温下数值变化不应超过百位。

非点现象可能是由AD芯片损坏或传感器内部引线断极，接线柱腐蚀断裂等引起的，也有可能是传感器导线虚接引起的。

运行诊断软件，查看AD芯片的工作状态，如发生异常则初步判断AD损坏。需更换AD芯片。

如检测显示AD工作正常，可以拆下传感器，先观察接线柱是否完好，再测量传感器个引脚间的阻值，正常值在3-15K欧，如发现阻值达到兆欧级，则传感器内部引线断极，传感器损坏。需更换传感器。

需要特别说明的是如果终端采样值在百位上有波动。则有可能是传感器导线虚接引起的。只需用烙铁加热电路板插孔，然后用吸锡器，吸干净插孔中的锡。用剥线钳剥去传感器导线的外皮，在露出的金属线上镀上一层锡，把导线插入插孔加锡重新焊牢即可解决问题。

如非点发生在高温段，常温终端采样无异常，则对故障点的判断比较困难，只能分别更换传感器、电路板进行高温检测。

3.2.2 时序混乱

如压力计终端采样不记时，TIME显示为0，并且不随采样而增加。错误查询界面显示32KHZ clock not running。则是小晶振损坏引起时序混乱。

如小晶振工作正常则是单片机损坏，需要更换电路板。

3.2.3 无法通讯

先检查大晶振的引脚是否断裂，如轻轻晃动压力计如听到晶振发出咔咔声，则是晶振内部损坏。

如晶振外观良好，则是单片机损坏，需更换电路板。

3.2.4 无法读取存储芯片

当软件显示存储量出现负值，并且无法读取EEPROM中的压力计号和标定系数。检测压力计的存储芯片状态，发现所有存储片显示FAILD。错误查询界面显示一般读写错误。这时可以判断单片机损坏需更换电路板。

当压力计单片机损坏无法获取数据时，可以把存储芯片拆下来安装到另一支压力计上进行回放。由于我们一般地采样量在1万左右，所以更换第一存储片即可。

3.2.5 存储量超出实际采样量

如显示存储量超出实际采样量，并且回放数据显示为一个点，检测压力计的存储芯片状态，发现第n存储片显示FAILD。错误查询界面显示PROGRAMMED FLASH SIZE EXEED PHYSICAL LIMIT。这时可以根据提示更换存储芯片。

3.2.6 压力计状态栏出现乱码

这可能是由于EEPROM受到干扰，压力计的标定数据丢失导致的。重新传送系数压力计就可以恢复正常。如仍然无法读取标定系数，则是EEPROM损坏需要更换。

4 总结

以上只是依据压力计的基本原理对压力计常见故障的一些简单分析和判断。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。因此，掌握一些压力计的常见的故障及排除方法，是应用好压力计的基础，也是提高测试成功率的重要保证。