硅—蓝宝石高精度传感器在井下电子压力计中的应用
盛思瑞特-叶工
井下电子压力计是广泛应用于测量和记录油气田地层中的油、气、水等介质的压力及温度值的电子设备，也是一种具有高实时性、高精确度、高分辨率特征的井筒压力及温度测试装置，其功能是通过直接测量或理论计算获取自喷井生产时的流动压力和关井状态的静压力。它的核心是一只采用硅—蓝宝石材料制作的高精度传感器。
组成
探头、电路板、连接器、外筒。其核心部件是压力传感器和温度传感器，由于压力计的工作环境恶劣多变，因此感应原件和制作需要选用符合深层井下作业的耐高温、高压的特色材料以确保电子电压计的精确度和可靠性。
根据压力传感器和温度传感器的应变电桥原理，压力计的振荡电路在井下地层压力和温度的共同影响作用下，将被测矿层的压力值、温度值转化为电路系统识别电阻值及电压值，并由振荡电路整频转换为计算机识别的电流频率值信号，再经软件校正处理，折算成需要的井下压力和温度数据。
针对 压力 和 温度 的核心规范参数及行业标准分类说明如下：
一、压力参数规范
1. 基本参数
参数 | 典型要求 | 备注 |
|---|---|---|
| 量程 | 0～40MPa（可扩展至100MPa+） | 需覆盖井深对应的静液柱压力及波动范围（如气井井喷压力）。 |
| 精度 | ±0.1% FS（高精度）或 ±0.5% FS | 高精度用于储层监测，常规用于生产井。 |
| 过载能力 | ≥150% FS（如60MPa for 40MPa量程） | 防止压力瞬态冲击损坏传感器。 |
| 长期稳定性 | ≤±0.1%/年 | 关键指标，影响校准周期。 |
| 分辨率 | ≤0.01MPa | 需区分微小压力变化（如试井分析）。 |
2.动态响应
参数 | 要求 |
|---|---|
| 响应时间 | ≤10ms（动态压力监测场景需快响应） |
| 频率响应 | ≥100Hz（随钻测量MWD需求） |
二、温度参数规范
1. 基本参数
参数 | 典型要求 | 备注 |
|---|---|---|
| 工作温度范围 | -40～150°C（常规）或 -40～175°C（高温井） | 地热井可能需200°C+（特殊传感器）。 |
| 存储温度范围 | -50～160°C | 非工作状态下保护元件。 |
| 温度精度 | ±0.5°C（PT100）或 ±1°C（热电偶） | 需与压力传感器同步校准。 |
| 温度梯度适应性 | ≥20°C/min（热冲击测试） | 防止井下快速温度变化导致材料失效。 |
2. 温度补偿要求
全温区补偿：压力传感器需在-40～150°C范围内实现温度漂移补偿（如零点漂移≤±0.02% FS/°C）。
补偿算法：多项式拟合或查表法，需通过多点校准（如-20°C、25°C、50°C、100°C、150°C标定点）。
1630系列井下小型压力传感器芯体专为井下电子压力计设计，具备高精度、高可靠性和强环境适应性，适用于石油、天然气及地热井等严苛工况。
核心性能
测量范围：0~40MPa（表压），过载能力达150%（60MPa），确保在井下压力波动或冲击下稳定工作。
高精度：非线性误差≤0.06%F.S.，重复性≤0.07%F.S.，迟滞误差<0.1%F.S.，满足储层监测等高精度需求。
宽温适应性：工作温度-55℃~175℃（可扩展至240℃），零位温漂±0.015%FS/℃，灵敏度温漂±0.025%FS/℃，全温区数据可靠。
环境与可靠性
抗恶劣介质：接液部分采用因科镍防腐合金，外壳为17-4PH不锈钢，耐H₂S、CO₂及井下浆体腐蚀。
强抗振性：振动/冲击引起的误差≤0.01%FS/g，适应随钻测量（MWD）等高频振动场景。
电气安全：绝缘阻抗>500MΩ@250VDC，输入/输出阻抗1.5kΩ~5kΩ，兼容标准信号调理电路。
应用优势
低功耗设计：3~12VDC宽电压供电（标称5VDC），适合电池供电的长期监测系统。
标准化输出：满量程灵敏度±1mV/V，便于与井下数据采集单元集成。该芯体通过严格的热补偿和机械加固设计，确保在高温、高压、腐蚀性环境下长期稳定运行，是井下压力监测的理想选择。
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盛思瑞特-叶工
传感器知识分享：RM3100地磁传感器，板载压力传感器等
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