测井三参数校验平台的研制

熊文晋，马榕佐，徐建新 肖红梅，汤继刚，冯光辉 （河南油田测井公司，河南南阳473132）

测井三参数校验平台的研制

熊文晋，马榕佐，徐建新 肖红梅，汤继刚，冯光辉 （河南油田测井公司，河南南阳473132）

测井平台三参数仪器测量的是井下仪器张力、温度、泥浆电阻率，其中井下仪器张力测量是测井施工安全进行的保障。介绍了测井平台三参数校验平台的机械结构、技术特点、电路原理、仪器刻度方法，以及该装置在测井安全施工中的重要作用。并通过对HH2530测井平台三参数仪器进行校验，验证了该校验装置的测量精度。

测井平台；三参数；张力；校验；刻度

2008年以来，随着油田增储上产的步伐加快，水平井和大斜度井越来越多，对测井工艺的要求越来越高；测井平台三参数仪器是在水平井和大斜度井施工中必不可少的仪器，其张力测量系统是保证测井施工顺利进行的必要条件。对张力参数的校验和刻度参照国内外的校验平台，根据实际应用，研制出通用的三参数校验平台，经过现场测井试验及以后的测井施工，取得了满意的效果。

1 校验平台主要结构及工作原理

测井平台三参数张力校验装置主要由基座、显示盒、堵头、堵帽 （装有张力传感器）等组成 （见图1），将所要做试验的三参数仪器装上堵头和堵帽，放入基座内，接上显示盒和测试仪即可对该仪器进行拉力及压力试验。

该装置采用机械丝杠来传递张力和压力，通过手动机械丝杠提供设备动力，转动转盘带动丝杠动作，仪器连接装置随着机械丝杠一起活动，而带动被校验仪器在水平方向来回移动，通过作用力与反作用力实现对被校验仪器的拉伸或挤压；顺时针转动转盘为张力，逆时针转动为压力。通过对比标准张力传感器的读数和地面显示的被校验仪器的测量值，可以得出仪器张力值的准确度和精确度。该校验台的主要技术参数如下：张力测量范围0～5000kg；压力测量范围0～3000kg；张压力测量精度±10kg；张压力装置连续行程最大50mm。

图1 三参数张力校验装置示意图

2 校验平台技术特点

2.1 标准张力计的工作原理

三参数张力校验装置的标准张力值由标准张力计提供，张力计的张压力测试系统原理图见图2。张力测试系统内部的电阻应变片在外校力作用下随弹性体一起发生物理形变，传感器将物理形变转换成电阻变化，并通过惠斯登电桥检测电路将应变片电阻变化转换成电压输出。然后通过差分放大电路将传感器输出电信号进行放大，再通过显示器内部V/F变换器完成A/D转换，将模拟电信号转换成数字信号，数字信号经过显示驱动电路将张力数值显示在液晶显示屏上。以达到拉压试验和张力数据采集的目的。

图2 张压力测试系统原理流程图

2.2 校验平台模拟电路部分

为了提高传感器的抗干扰性能和温度补偿性能，设计时采用了惠斯登电桥测量电路，设计放大电路时，对传统固定放大倍数的差分放大电路进行了改进，实现了不同灵敏度的传感器，在经过放大电路后其最大输出信号均基本保持不变，从而保证了传感器的稳定性。差分放大电路见图3。

图3 部分模拟电路图

图3中，R6、R7、W1/2及 （R3＋W1）/2这4个电阻组成一个桥式电路，然后S＋ 和S－差分输入到AD620AN的2、3端，经过放大后 （放大倍数由7、8端之间的电阻值决定）再经过R4输出［1］。调节W3可以改变输出的基线。

2.3 校验平台数字电路部分

单片机ATMEGA16是该测量仪的中心，AD574为A/D转换器，LCD为字符型液晶显示模块，in为模拟电路的输出信号。J1输入经过N1跟随后送给AD转换器AD574，输入到AD574的电压信号经模数转换成数字量后输入到单片机ATMBGA16还原成模拟量，然后输出到LCD进行显示［2］。

3 校验平台刻度方法

3.1 刻度原理

任何仪器都需要有一个标准刻度来完成对未知信号的测量任务，测井刻度的目的就是求取测井仪器的刻度因子K值，确定仪器的输入输出关系，从而消除系统误差，提高仪器的精确度。通常是用模拟的方法来使仪器产生一定的标准信号，该模拟的过程可以通过理论计算，以通过试验的方法导出。该仪器的张力传感器采用的是应变式测力传感器，采用四臂桥式应变计，4个传感臂都有一个应力片组成，每4个定值应变计粘贴在弹性元件上接成桥路。每当仪器遇阻或遇卡时，弹性元件产生形变而引起电阻变化，而引起输出电压的变化，输出电压就是所需要的张力信号。

3.2 刻度步骤

1）将所要校验的三参数仪器装上堵头和堵帽水平放在张力校验装置内，两端分别插上销。

2）将标准张力计的电缆接到显示盒上，将堵头出来电缆接到TGR仪器上，经过TGR仪器处理后传回地面系统。插上电源，打开显示盒和测试仪的电源开关，将测试仪上的调压器调到250V，注意电流值变化。

3）转动转盘对仪器施加张压力，顺时针转动转盘为张力，逆时针转动转盘为压力，测量的同时记录地面系统显示的实际张力值和校验装置显示盒上显示的标准张力计的输出值 ，根据统计学中的标准方差利用曲线拟和的方法对所测数据进行处理，求出刻度因子K值。

4）如果发现仪器所测的张力值与标准张力计所测得的张力值误差过大，则可以通过在地面系统调节K值的大小，使仪器所测的张力值趋近于标准张力计所测得的张力值，以减小两者之间的误差。

对HH2530系列井下仪器中的0731号三参数仪器进行了刻度，其张力刻度数据表如表1所示。

表1 0731号三参数仪器张力刻度数据

4 应用情况

在校验平台研制成功后，对多个三参数仪器进行了张、压力校验，发现有两个三参数仪器的张、压力误差远大于技术要求，无法在系统内部调整。为此对仪器进行维修后，再次校验，两个仪器张、压力误差均达到技术手册要求。

该装置适用于各种测井平台，利用它来对测井电缆张力测试仪器进行检测，能保证张力仪器测得电缆头张力数据的准确性和测井工作的正常进行，为测井施工安全提供保障，为油田可持续发展提供后劲，具有非常重要的意义。

［1］陈光东，赵性初.单片微型计算机原理与接口技术 ［M］.第2版.武汉：华中科技大学出版社，1999.111～114.

［2］康华光.电子技术基础模拟部分 ［M］.第4版.北京：高等教育出版社，1998.330～332.

P631.84

A

1000－9752（2011）06－0236－03

2011－03－20

熊文晋 （1985－），女，2007年长江大学毕业，助理工程师，现主要从事测井仪器维修工作。

［编辑］ 龙 舟