智能型压力测试装置的研制

　　一、引　　言

　　油井压力测试一直是生产井测试的一个棘手问题。目前国内外大多采用机械压力计进行测量。受其机械传感器灵敏度低以及读曲线装置分辨率的限制,使测量精度很低。而且由于其直径较大,所以每次测试时都要把抽油杆(甚至油管)从井口起出。这项工作即费时、费力,又很繁锁,这给测试工作带来很大不便。近年来国外报导有用引线法测试压力恢复曲线,此方法在测试时需要将传感器和几百至几千米电缆下入井内,测试系统庞大,造价很高。据了解,也有报导用存储式测压原理的,但其价格极其昂贵且未见有产品投放市场。

　　为此我们研制了智能型压力测试装置。它采用存储技术把经放大后的被测信号直接存储在存储器中,从而大大提高了测试精度。它为一体化结构,体积小,不需取出抽油泵及抽油杆便可下入环形空间完成测试。同时该装置还具有低功耗、耐高温的特性,可在125℃环境下连续工作100多小时。性能稳定,使用方便。

　　二、电路设计

　　智能型压力测试装置原理框图如图1。图1电路固化为一体。传感器接收井下压力恢复曲线信号,由桥路将其转换成微弱电压信号输出,送至低漂移放大器将其放大至A/D转换器所能接收的信号,经A/D转换后存入存储器。采样、控制电路控制所有电路协调工作。同时控制传感器电源,在采样时打开传感器电源给桥路供电,在两次采样期间关闭传感器电源,使传感器不工作。

　　三、技术问题

　　图2是我国某油田一口生产井的压力恢复曲线。

　　由图2可知压力恢复过程是一个极其缓慢、微弱的单向变化过程。其恢复过程长达100h以上(一般为4～7天,有时甚至更长)。我国大部分地区井深的温度梯度为30℃/km,对于3km的井下,其环境温度接近100℃。那么如何使测试装置能长时间连续工作在高温环境下,且具有低漂移、高增益、低功耗的特性,就成为该装置研制中的关键技术问题。为此采取如下措施:

　　1.低漂移、高增益

　　为了提高传感器的灵敏度,传感器采用了应变式差动电桥。为了减小传感器的零漂,采用了BBZ120-3AA-11型中温度自补偿应变片。且采用半桥工作方式,2片作为工作片,2片作为温度自补偿应变片,有效地克服了温度变化引起的零漂。

　　为了得到高增益下工作的低漂移放大器。在电路设计上采用了低阻值反馈网络的放大器电路。放大器电路设计成二级。第一级采用低漂移斩波稳零放大器ICL7650构成50倍反向放大器,第二级采用低漂移放大器OP27构成增益可调放大器,中间加了一级滤波器以滤掉斩波稳零放大器的斩波噪声。