Москва, 11 фев - ИА Neftegaz.RU. В результате длительного сотрудничества компании Tota Systems (г. Альметьевск) и отечественного разработчика и производителя кварцевых датчиков СКТБ ЭлПА (г. Углич) были разработаны и в настоящее время успешно применяются в нефтяных и газовых скважинах датчики давления (с ВПИ от 40 до 130 МПа, в том числе в коррозионно-стойком исполнении) и температуры (до 250°С) с метрологическими характеристиками, не уступающими зарубежным аналогам.
В компании Tota Systems разработана и освоена уникальная технология измерений на основе кварцевых датчиков без скважинной электроники.
Кварцевые пьезорезонансные датчики давления и температуры характеризуются высокой точностью и стабильностью, а также широким диапазоном рабочих давлений и температур, что делает их привлекательными для использования в задачах измерения параметров нефтяных и газовых скважин.
Рис. 2 Внешний вид кварцевого датчика температуры
Так, абсолютная погрешность измерения давления может составлять 0.02% от верхнего предела измерения (ВПИ), старение (дрейф показаний со временем) не более 0.02% ВПИ в год.
В скважину устанавливаются только сами кварцевые датчики и соединительный кабель, а вся электроника, обеспечивающая получение и обработку измерительного сигнала датчика, выносится на поверхность, и устанавливается на устье скважины.
Это позволяет убрать электронные компоненты из зоны с неблагоприятными условиями эксплуатации, таких как повышенная температура и коррозионная среда.
Такое решение значительно повышает надёжность и ремонтопригодность измерительной аппаратуры.
Кварцевые пьезорезонансные датчики давления и температуры характеризуются высокой точностью и стабильностью, а также широким диапазоном рабочих давлений и температур, что делает их привлекательными для использования в задачах измерения параметров нефтяных и газовых скважин.
Рис.1 Внешний вид кварцевого датчика давления.
Рис. 2 Внешний вид кварцевого датчика температуры
Так, абсолютная погрешность измерения давления может составлять 0.02% от верхнего предела измерения (ВПИ), старение (дрейф показаний со временем) не более 0.02% ВПИ в год.
В скважину устанавливаются только сами кварцевые датчики и соединительный кабель, а вся электроника, обеспечивающая получение и обработку измерительного сигнала датчика, выносится на поверхность, и устанавливается на устье скважины.
Это позволяет убрать электронные компоненты из зоны с неблагоприятными условиями эксплуатации, таких как повышенная температура и коррозионная среда.
Такое решение значительно повышает надёжность и ремонтопригодность измерительной аппаратуры.
Дополнительным преимуществом данной технологии является возможность одновременного опроса множества датчиков, соединённых параллельно при помощи одного и того же кабеля.
Так, одним из приложений является измерение профиля температур в скважине при помощи множества датчиков температуры, размещённых в скважине на заданных глубинах.
Так, одним из приложений является измерение профиля температур в скважине при помощи множества датчиков температуры, размещённых в скважине на заданных глубинах.
До недавнего времени одним из слабых мест рассматриваемой измерительной технологии была низкая разрешающая способность (или разрешение) по давлению и температуре по сравнению с датчиками, оснащёнными скважинной электроникой.
Разрешение – это минимальная разность значений измеряемой величины, которую датчик может уверенно зарегистрировать, выделив на фоне шумов.
Разрешение – это минимальная разность значений измеряемой величины, которую датчик может уверенно зарегистрировать, выделив на фоне шумов.
Разрешение датчика с электроникой не зависит от длины кабеля, шумов в кабеле и диапазона рабочих частот датчика.
В случае датчика без электроники это не так, и разрешение определяется соотношением уровней сигнала и шума (помех), а также ослаблением полезного сигнала в кабеле.
В случае датчика без электроники это не так, и разрешение определяется соотношением уровней сигнала и шума (помех), а также ослаблением полезного сигнала в кабеле.
Отметим также, что сам по себе сигнал возбуждения резонаторов представляет значительную помеху для слабого измерительного сигнала.
Так амплитуда полезного сигнала кварцевого датчика не превышает единицы мВ, а уровень мощности составляет доли мкВт.
При этом уровень сигнала возбуждения резонаторов, передаваемый в кабель с датчиками, может составлять 10ки вольт при мощности в десятки Вт.
Так амплитуда полезного сигнала кварцевого датчика не превышает единицы мВ, а уровень мощности составляет доли мкВт.
При этом уровень сигнала возбуждения резонаторов, передаваемый в кабель с датчиками, может составлять 10ки вольт при мощности в десятки Вт.
Все описанные проблемы были успешно решены инженерами компании Tota Systems.
В результате удалось более чем на порядок увеличить разрешение датчиков.
Сейчас в продуктовой линейке компании Tota Systems представлены датчики давления с ВПИ до 130 МПа, и разрешением до 100 Па при интервале опроса 1 с, что соответствует разрешению лучших кварцевых датчиков (в том числе зарубежных), оснащённых скважинной электроникой.
В результате удалось более чем на порядок увеличить разрешение датчиков.
Сейчас в продуктовой линейке компании Tota Systems представлены датчики давления с ВПИ до 130 МПа, и разрешением до 100 Па при интервале опроса 1 с, что соответствует разрешению лучших кварцевых датчиков (в том числе зарубежных), оснащённых скважинной электроникой.
Автор: Артем Бухараев, Яан Партс, Ильшат Вахитов, Вячеслав Береснев, Александр Желонкин, Андрей Арбузов
