测量仪器仪表的基本知识和压力的测量课件

《测量仪器仪表的基本知识和压力的测量课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《测量仪器仪表的基本知识和压力的测量课件（119页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、油气井生产测试,第一章 测量仪器仪表的基本知识,一、测量仪器的基本结构 1敏感元件 2放大元件 3指示和记录元件 4信号传输,第一章 测量仪器仪表的基本知识,气压记录仪结构图,第一章 测量仪器仪表的基本知识,二、测量仪器的性能指标 1准确度 （1）准确度等级 （2）测量仪器的（示值）误差 （3）测量仪器的最大允许误差 绝对误差 相对误差（真值百分率） 最大引用误差,第一章 测量仪器仪表的基本知识,（4）测量仪器的引用误差 2精度 3分辨力或鉴别率 4灵敏度 5价格 6环境,第一章 测量仪器仪表的基本知识,三、误差的分类 1系统误差 2随机误差 3粗大误差,第一章 测量仪器仪表的基本知识,四、测

2、量系统中的误差来源 1测量设备误差 2测量方法误差 3测量环境误差 4测量人员误差 五、测量仪器的校准,第二章 压力的测量第一节 概述,一压力在油气田开发中的重要性 “压力是油藏的灵魂”，这个灵魂体现在哪儿呢？ 油层能量大小的主要标志是压力的大小； 根据油层能量的变化可以确定油气藏的驱动方式； 油层能量的大小也决定了油井所采用的采油方法。 不管是油藏的驱动方式还是所采用的采油方法，都跟油层压力的变化是密切联系的。所以在油气的勘探、开发过程当中，要不断的测取油藏压力的变化。,一压力在油气田开发中的重要性,油气井的产量大小与井底、井口压力密切相关，是不能缺少的数据； 油层原油、天然气的性质也与压力

3、密切相关； 原油、天然气的地面计量当中也必须得到压力数据。 因此在石油天然气的开发、生产中，测取最多的物理量就是压力。在油气井生产测试中，压力测试（包括地面测量和井下测量）也是最重要的测试。,二压力的定义及表示,在物理学中，将液体、气体或蒸汽（统称流体）垂直作用在单位面积上的力称为“压强”，在工程技术上一般称它为“压力”。这种压力是由介质的分子运动对容器壁的作用而产生的。 压力通常用绝对压力和表压力来表示。 绝对压力是指液体、气体或蒸汽垂直作用在单位面积上的全部压力，其中包括流体本身的压力和大气压力。 表压力等于绝对压力与大气压力之差，是相对压力。,二压力的定义及表示,由于生产中使用的压力测量

4、仪表，一般都是处于大气压力之中，所以它的指示值总是指出被测介质压力超出大气压力的数值，即表压力。 绝对压力低于大气压力时，用真空度来表示，也可用负压力来表示。 测量大气压的仪表叫气压表，测量表压力的仪表叫压力表或压力计，测量负压力的仪表叫真空表。有时为了测量两个压力之差，使用差压力计。,三压力的单位,根据压力的定义，它的大小等于单位面积上的作用力，所以它的单位是力和长度的导出单位。 在物理学和工程上应用各种不同单位制，下面介绍几种目前经常采用的压力单位。,三压力的单位,1 物理大气压，定义为在温度为0和标准重力加速度（980.665 cm/s2）下，760mm的水银柱作用于底部水平面上的压力，

5、即为一个物理大气压或称标准大气压。通常1个大气压等于0.101325 MPa。,三压力的单位,2、工程大气压(kg/cm2）：这是工程技术中应用广泛的一种压力单位，也就是指每一平方厘米的面积上有一公斤力的压力。 1公斤力/厘米2=0.9678物理大气压 3、 lb/in2（psi）：这是英、美等国家常用的一种压力单位。相当于在每一平方英寸的面积上有一磅力的压力。 1 kg/cm2=14.223 b/in2,三压力的单位,4 SI公制压力单位(唯一法定单位）；帕斯卡(Pa），相当于每一平方米的面积上有1牛顿力的压力。 1Pa=1N/m2 1MPa=106 Pa=10.197kg/cm2=145.

6、05 psi,四、压力计的分类,压力计的种类很多，根据工作原理可分为 液柱压力计 弹性式压力计 电气式压力计 活塞式压力计,四、压力计的分类,在油气井生产测试中，按用途分为 地面测量压力计 井下测量压力计,第二节 地面压力测量,一弹簧管压力表 弹簧管压力表是地面流体压力测量中使用最多的一种压力表，它是弹性压力计的一个类型。 弹性压力计中常用的弹性元件有弹簧管、膜盒、波纹管等，它们分别构成了弹簧管压力表、膜片压力计、膜盒压力计、波纹管压力计等。,第二节 地面压力测量,以弹簧秤为例来说明弹性压力计的设计原理； 弹性压力计是利用各种形式的弹性元件作为敏感元件来感受压力，并使弹性元件受压后变形产生的反

7、作用力与被测压力平衡，此时弹性元件的变形就是压力的函数，这样就可以用测量弹性元件的变形（位移）的方法来测量压力的大小。,第二节 地面压力测量,1仪器结构 弹簧管压力表主要由弹簧管（又叫波登管、包式管），齿轮传动结构，示数装置（分针和刻度盘）以及外壳几个部分组成。其结构如图2-1和图2-2所示。,2-1弹簧管压力表结构图,弹簧管是一根弯成圆弧形的横截面为椭圆的空心管子。 弹簧管的自由端是封闭的，它借助于拉杆和扇形齿块以铰链的方式相连，扇形齿块和小齿轮啮合，在小齿轮轴心上装着指针，为了消除扇形齿块和小齿轮之间的间隙活动，在小齿轮的轮轴上安装了螺旋形的游丝。 弹簧管的另一端焊在仪表的壳体上，并与管接

8、头相通，管接头用来把压力计与需要测量压力的空间相连。,图2-2 压力表齿轮传动结构,第二节 地面压力测量,2工作原理 测量介质由所测空间通过细管进入弹簧管的内腔中，在介质压力的作用下，弹簧管内部压力的作用使其极力倾向变为圆形，迫使弹簧管的自由端产生移动； 这一移动距离（通常称为管端位移量）借助连接杆，带动齿轮传动机构，使固定在小齿轮上的指针相对于刻度盘旋转，指针旋转角的大小正比于弹簧管自由端的位移，亦正比于所测压力的大小，因此可借指针在刻度盘上的位置指示出待测压力值。,第二节 地面压力测量,3技术性能 制造弹簧的材料要求具有较高的弹性极限、抗疲劳极限和良好的耐腐蚀性、易焊接加工性能好，其化学成

9、分和机械性能均匀一致。,第二节 地面压力测量,为了保证弹簧管压力表正确指示和长期使用，使用时应注意下列各项规定： 仪表应在正常允许的压力范围内工作，在静压力下一般不应超过测量上限值的70%，在波动压力时，不应超过测量上限的60%。 工业用压力表应在环境温度-40+60，相对湿度不大于80%的条件下使用。 仪表安装处与测定点间的距离应尽量短，以免指示缓慢。 在振动情况下使用仪表时要装减振装置。 仪表必须铅直安装，无泄露现象。,第二节 地面压力测量,仪表的测定点与仪表的安装处应处于同一水平位置，否则将产生附加高度误差，必要时需加修正值。 测量有爆炸、腐蚀、有毒气体的压力时，应使用特殊的仪表。氧气压

10、力表严禁接触油类，以免爆炸。 测量结晶或粘度较大的介质时，要加装隔离器。 仪表必须定期校验，合格的才能使用。,第二节 地面压力测量,单圈弹簧管压力表在受压力时，由于自由端的位移和转动力矩小，只能作指示仪表用，为了使弹簧管压力表成为压力记录仪表，为了能带动记录机构运动，就需要弹簧管自由端有较大位移和转动力矩，因此常把弹簧管转上数圈，成了多圈弹簧管压力计。,这种压力计也叫螺线管压力计，弹簧管的圈数一般有2圈，5圈至9圈，根据需要而定，管端的转角一般在54左右。,弹簧管3一端固定在支架上和管2相连，另一端则和连接片4相连，连接片又连接着杠杆6，当弹簧管中承受压力后，其自由端转动，带动轴5转动，通过滑

11、架7，拉杆8等一套传动机构而使指针9转动，指针端部装有记录笔头，用来在记录纸上记录下压力变化的曲线。,二YDS型远传压力表,YDS型远传压力表是用于自动测量各种无腐蚀性气体和液体压力的仪表。 此仪表有就地指示装置，也有将压力转换为电信号进行远传的装置； 它属于电气压力仪表。,二YDS型远传压力表,图2-4 YDS-型仪表结构图 1-一次表；2-电器箱；3-二次表,1. 仪器结构,二YDS型远传压力表,震荡器作用：产生一个频率为1200周/秒，幅度为3-4伏的高频电源供给差动变压器工作,放大器将差动变压器的输出信号加以放大送到二次表进行显示。,2. 工作原理,二YDS型远传压力表,当压力进入弹簧

12、管后，变送器开始工作，弹簧管自由端A将产生一个位移，这个位移经传动机构转变为角位移，带动指针将压力就地指示在刻度盘上；,二YDS型远传压力表,另一方面，差动变压器的铁芯F在杆B的带动下偏离了原来的中间位置，而向上产生一个垂直位移，这样就破坏了差动变压器次级的电磁平衡，从而在次级输出端产生一个不平衡电动势E，这个E经放大整流后，输出一个我们所需的直流电信号；在控制室的二次表将接受到的直流电信号指示出来。这样就完成了压力的遥测。,三活塞式压力校验器,活塞式压力计又称静重压力计、活塞式压力校验器。 结构,压力发生系统,压力测量系统,底 座,气泡水准器,三活塞式压力校验器,压力发生系统：包括手摇泵11

13、油杯7及两个阀6、10。在阀上装M201.5的螺母，作用是连接被校验的压力计。,三活塞式压力校验器,压力测量系统包括：活塞、活塞上面的托盘16以及砝码等。,这两部分均安装在同一底座3上，借导管5相连。 底座由三只可调滚花螺钉4支撑，底座上面还装有气泡水准器，以观察校验器是否放成水平。,三活塞式压力校验器,活塞式压力计的原理 当油（变压器油和蓖麻油 ）注入校验器内，将油杯阀8关紧，顺时针旋转手轮，由于活塞的移动使油产生一定的压力。 当作用在活塞下端的油压与活塞、托盘和砝码的重力以及摩擦力相平衡时，活塞就被托起并稳定在一定位置上，因此根据所加砝码与活塞、托盘的重力以及活塞承压的有效面积就可确定被测

14、压力的数值。,三活塞式压力校验器,活塞式压力计的工作原理是活塞、托盘和专用砝码的重力之和作用在活塞面积上所产生的压力与液压容器内所产生的压力相平衡。被测压力的大小用下式表示：,其中，m0-活塞和托盘的质量（kg）；m-砝码质量（kg）；A-活塞承压的有效面积（米2）；p：工作液压力，Pa。,三活塞式压力校验器,注意： 活塞和缸经过很好的表面加工和配合，故摩擦阻力减至最小。由于活塞、油和缸间存在粘滞现象，在加取砝码时，要求转动砝码盘，故起作用的是动摩擦而不是静摩擦。 由于活塞的面积和活塞本身的重力固定不变，所以专用砝码的重力和液压所产生的压力具有简单的比例关系。 一般生产厂家在出厂前已将砝码校好

15、，并标上相应的压力值，因此校验压力计只要在静压平衡时直接读取砝码数即可。 活塞式压力计由制造厂按一给定的g值进行修正，通常g的标准是9.860665米/秒2，如果有必要，用户还应按当地g的变化进行修正。,三活塞式压力校验器,3压力计校验 压力计在制造装配完成后，必须进行校验，以鉴定其技术指标是否符合规定的精度； 仪表使用过一段时间后，也需进行校验，看是否符合原来的精度，如果误差超过规定的数值，就应对压力计进行检修，检修后的仪表，还得经校验后才能使用。,三活塞式压力校验器,校验的方法 对压力计进行校验，分为静态校验和动态校验。 静态校验主要是测定静态精度，确定仪表的等级，它有两种方法：一种叫“砝

16、码校验法”（使用活塞式压力计进行校验），一种叫“标准表比较法”。,三活塞式压力校验器,标准表比较法 是将被测的压力计与一只标准压力计进行比较的方法。 选用的标准压力计的精度应该比被校的压力计精度高两极，校验时被较的压力计的读数与标准压力计的数值越接近越好。 标准表比较法需要的设备有压力泵（或称压力表校验器）和标准压力计。 动态校验主要是测定压力计的动态特性（高频瞬变压力和冲击压力），常用的方法是“激波管法”。,三活塞式压力校验器,砝码校验法是应用静压平衡原理。这种校验方法的基本设备是活塞式压力校验器（或称活塞式压力计）。 下面介绍砝码校验的静态校验法 校验压力计以前，将活塞压力计放到便于操作、无震动的工作台上。然后调节支撑螺钉，观察水准器将活塞压力计调至水平。调平 把传压介质（变压器油或蓖麻油）灌入油杯内，反复旋转手摇泵手轮，以排除测量系统内腔中的空气。排空气,三活塞式压力校验器,