超高温井下压力计的研制

    由于地质结构的不同,油田存在着比一般原油粘度高很多的稠油区块,粘度太高造成了开采困难。向稠油层注入蒸汽的热力开采在重油和沥青以及油页岩的开采中得到了较广泛的应用,在稠油热采过程中,注入油井蒸汽的压降、质量流量和干度很大程度地影响着稠油的输出,为了进一步提高注汽质量和优化整个开采过程,就必须首先获得注井蒸汽参数。然而对于温度高达360℃、压力达20MPa的注汽井来说,如何测量这些参数对测量仪器提出了严峻的挑战。不能采用传感器在井下,二次仪表在井上的方法,当测试井下几千米处的压力和温度时,由于传感器的输出信号很弱,不可能传送很长的距离;采用压力缓冲装置从井下将压力传送到地面,技术上是可行的,但测试成本太高。切实可行的办法是对传感器的输出信号就地处理,意味着传感器及二次仪表感受同样的高温。对于电子电路来说,要在360℃下可靠地工作,目前的技术是不可能的。必须采取特殊的测试技术来满足油田对稠油油藏测试的需要。如使用绝热技术,将除温度传感器外的其他一切器件(包括电池、电子电路、压力传感器等)装入金属绝热瓶中(压力用缓冲管导入)来构成压力、温度测试系统,在一定的测试时间内(≤7h),保证金属绝热瓶中的温度≤125℃,技术上是可行的。但应考虑随测试时间的延长,瓶中的温度增加时传感器和电子电路受温产生漂移的温度补偿问题[1]。

    1　设计要求

    (1)耐超高温(≤400℃)井下电子压力计。利用钢丝绳系吊,电池供电,完成注汽井温度和压力的测量,对所测数据进行存储。

    ①元器件:仪器在高低温相差400℃的条件下连续可靠地工作数小时而不出故障,首选军品器件。②结构难点:仪器受许多条件的限制必须设计成细长条状,对各功能单元的安排有一定的要求。③井下电源及耗电:为提高电源的可靠性应采用低压差稳压电路。它适合于较低的电池终止放电电压,这在高温时尤为重要。

    (2)通讯接口。完成将压力计输出的0~5V直流电平转化为微机可接受的标准RS-232C电平。计算机的串行口不带电源,应通过特殊的软件和硬件处理使计算机串行口输出的信号电平能够作为压力计的供电电源。

    (3)地面主机程序。微机Windows 98平台下的应用程序,完成主机与压力计的通讯和形成报表文件。计算机通过通讯接口接收存储在仪器存储器中的数据并进行处理,生成符合要求的测井、试井文件。

    (4)机械外壳及绝热。仪器在高温、高压下长期与水和一些腐蚀性介质相接触,外壳应耐腐蚀并能满足耐静压70MPa的要求。真空绝热瓶口的绝热密封应保证在测量时间内,瓶内的温度不高于125℃。