- •Введение
- •1. Особенности метрологического обеспечения геофизических средств измерений
- •2. Способы построения градуировочной характеристики
- •2.1 Способы построения линейной гх вида
- •2.2 Способы построения параболической гх вида
- •Часть 1. Калибровка аппаратуры с номинальной градуировочной характеристикой
- •3. Калибровка и поверка аппаратуры
- •Электрического каротажа (бкз, бк, ик, мз)
- •3.1. Калибровка и поверка измерительных каналов уэс на основе градиент-зондов и потенциал-зондов
- •3.2. Калибровка и поверка измерительных каналов уэс на основе зонда трёх электродного бокового каротажа
- •3.3. Калибровка и поверка измерительных каналов уэп на основе зонда индукционного каротажа
- •3.4. Калибровка и поверка измерительных каналов уэс на основе микро-зондов
- •3.5. Определение температурной погрешности и оценка влияния изменения напряжения питания
- •3.5.1. Определение температурной погрешности
- •3.5.2. Определение изменений погрешности измерений уэс
- •4. Калибровка и поверка аппаратуры акустического каротажа
- •5. Калибровка и поверка каверномеров-профилемеров
- •6. Калибровка и поверка инклинометров
- •Часть 2. Калибровка индивидуально градуируемой аппаратуры
- •7. Градуировка инклинометров
- •7.1. Градуировка инклинометра по каналу зенитных углов
- •7.2. Градуировка инклинометра по каналу азимута
- •8. Градуировка, калибровка и поверка аппаратуры интегрального гамма-каротажа
- •9. Градуировка, калибровка и поверка аппаратуры стационарного нейтронного каротажа
- •10. Градуировка, калибровка и поверка аппаратуры плотностного гамма-гамма-каротажа
- •11. Градуировка, калибровка и поверка скважинных гамма-плотномеров-толщиномеров сгдт-нв и цементомеров цм8-10
- •12. Градуировка, калибровка и поверка скважинных термометров и манометров
- •12.1. Градуировка канала температуры
- •12.2. Градуировка канала давления при разной температуре
- •12.3. Калибровка скважинных термометров и манометров
- •12.4. Поверка скважинных термометров и манометров
- •13. Градуировка, калибровка и поверка скважинных расходомеров
- •14. Градуировка и калибровка скважинных влагомеров нефти
- •15. Градуировка и калибровка скважинных резистивиметров
- •16. Градуировка и калибровка скважинных гамма-плотномеров жидкости
- •17. Градуировка и калибровка измерителей глубины скважин
- •Заключение
- •Приложения
- •Протокол
- •Пример оформления протокола калибровки инклинометра с построением таблиц поправок
- •Результаты измерений:
16. Градуировка и калибровка скважинных гамма-плотномеров жидкости
Скважинные измерения плотности жидкости выполняют с целью определения свойств и состава смеси жидкостей в обсадной колонне нефтегазовой скважины.
Измерения плотности жидкости производят радиоактивными и акустическими методами (ГГП-1м, ПА 1-36-120/60). Измерения радиоактивными методами основаны на зависимости поглощения и рассеяния гамма-квантов в жидкости между источником и детектором гамма-квантов. Жидкость с большей плотностью поглощает большее количество гамма-квантов и меньшее их количество поступает в детектор и регистрируется на выходе скважинного прибора.
Диапазон измерений плотности жидкости от 650 кг/м3 до 1200 кг/м3 .
Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности ±50 кг/м3.
В качестве эталонных средств измерений плотности применяются стандартные образцы плотности жидкости в виде скважин-стаканов (рис. 47), а также установка УАК-ПЖ для автоматизированной калибровки скважинных плотномеров жидкости (рис. 48).
Рис. 47 Фото комплекта СО плотности жидкости
а |
б |
Рис.48 а) – Схема установки УАК-ПЖ (1 – привод подъёмной лебёдки; 2 – верхний датчикположения скважинного прибора; 3 – стойка; 4 – нижний датчик положения скважинного прибора; 5 – магнитный маркер; 6 – скважинный плотномер; 7 – крышка;8 – ёмкости; 9 – пульт ручного управления; 10 – датчик положения емкостей; 11 – привод вращения платформы емкостей; 12 – основание); б) – Фотография общего вида установки УАК-ПЖ со скважинным прибором.
Скважины-стаканы имеют глубину 800 мм и заполнены жидкостями с различными значениями плотности в диапазоне от 650 до 1200 кг/м3. Перечень и параметры используемых стандартных образцов плотности жидкости приведены в табл. 42.
Т а б л и ц а 42
№ ёмкости |
Наименование жидкости |
Плотность, кг/м3 |
1 |
Бензин |
650700 |
2 |
Солярка |
760820 |
3 |
Водопроводная вода |
9981000 |
4 |
Водный раствор NaCl |
10501100 |
5 |
Глицерин |
12501280 |
6 |
Вода промывочная |
1000 |
Для аттестации стандартных образцов используются ареометры с ценой деления 1 кг/м3 и пределами допускаемой основной абсолютной погрешности ±0,5 кг/м3. С их помощью методом прямых измерений определяются воспроизводимые значения плотности жидкостей при температуре 20±2 оС.
Калибровка скважинного плотномера жидкости заключается в его последовательном погружении в скважину каждого стандартного образца плотности жидкости и выполнении измерений воспроизводимой плотности.
Концентрированный водный раствор NaCl для четвёртой ёмкости приготавливается из соотношения 1 кг поваренной соли на 5 литров водопроводной воды. Объём каждой ёмкости составляет 20 л.
Установка УАК-ПЖ состоит из следующих узлов: основания; стойки; емкостей с жидкими эталонами плотности; привода вращения платформы с емкостями; привода подъёмной лебёдки; верхнего и нижнего датчика положения скважинного прибора; датчика положения емкостей; пульта ручного управления; блока сопряжения со скважинным прибором.
Работа установки основана на последовательной размещении скважинного плотномера в емкостях с эталонами плотности жидкости. Поворот стаканов и спуск-подъём скважинного прибора производятся по программе. Измерение плотности эталонов производятся заранее и вносятся в программу работы установки.
Цикл работы установки УАК-ПЖ в режиме калибровки (в т.ч. с градуировкой) и поверки включает следующие операции:
1) проворачивание и угловое позиционирование платформы с емкостями, заполненными эталонными жидкостями;
2) спуск скважинного прибора в позиционированную ёмкость с эталонной жидкостью;
3) автоматическое измерение выходного сигнала плотномера;
4) подъём скважинного плотномера;
5) поворот и угловое позиционирование барабана на следующей ёмкости с эталонной жидкостью с последующим автоматическим измерением выходного сигнала скважинного плотномера;
6) фиксирование данных калибровки и их метрологическая обработка, формирование «Протокола калибровки», «Сертификата о калибровке» или «Свидетельства о поверке».
Градуировка
Градуировочная характеристика аппаратуры ГГП в общем случае представляет собой зависимость плотности жидкости от частоты следования импульсов на выходе. Она имеет слабую нелинейность и аппроксимируется линейной зависимостью, которую представляют в виде таблицы, графика или формулы.
Градуировочная характеристика, например, аппаратуры ГГП-1м в аналитическом виде представляет собой линейную функцию
, (131)
где - плотность жидкости; N – выходной сигнал плотномера – частота следования импульсов в Имп/мин, Nв – выходной сигнал плотномера – частота следования импульсов Имп/мин при измерении плотности воды, – постоянная канала плотномера.
Построение градуировочной характеристики гамма-плотномера жидкости основано на прямых измерениях плотности жидкости, воспроизводимой СО, и регистрации выходного сигнала аппаратуры. При этом зонд градуируемой аппаратуры ГГП последовательно помещают в цилиндрические сосуды с жидкостью таким образом, чтобы центр зонда (середина между источником и детектором) находился в центре сосуда. Выполняют пятикратные измерения плотности, воспроизводимой каждым СО.
Определяют среднее арифметическое значение выходного сигнала при каждом воспроизводимом значении плотности жидкости.
Полученные пары данных заносят в табл. 43, где третий столбец соответствует измерениям в пресной воде.
Т а б л и ц а 43
Определим коэффициент К функции преобразования (постоянную канала) как среднее арифметическое из четырех пар значений в табл. 43.
Рассмотрим числовой пример. Пусть в таблицу 44 занесены, например, следующие пары экспериментальных данных частоты следования импульсов (верхняя строка в Имп/мин) и плотности (нижняя строка в кг/м3).
Т а б л и ц а 44
670 |
820 |
998 |
1100 |
1200 |
18202 |
14452 |
10002 |
7452 |
4962 |
Определим коэффициент преобразования К по всем столбцам за исключением третьего
Среднее арифметическое по четырем значениям К=0,04
Таким образом, в нашем примере градуировочная характеристика имеет вид и ее график представлен на рис. 49.
Рис. 49 График градуировочной характеристики гамма-плотномера жидкости ГГП-1м .
Калибровка
Аппаратура ГГП-1м поступает на калибровку не позднее, чем через 6 месяцев после градуировки или предыдущей калибровки. Межкалибровочный (межповерочный) интервал на аппаратуру конкретного типа должен быть указан в «Руководстве по эксплуатации» и в «Методике калибровке».
Зонд калибруемой аппаратуры ГГП последовательно помещают в цилиндрические сосуды с жидкостью таким образом, чтобы центр зонда (середина между источником и детектором) находился в центре сосуда. Выполняют пятикратные измерения плотности, воспроизводимой каждым СО плотности жидкости.
Определяют среднее арифметическое значение выходного сигнала при каждом воспроизводимом значении плотности жидкости.
Полученные пары данных заносят в таблицу 43, что использовалась при градуировке плотномера.
Оценку абсолютной погрешности измерений в каждой i-той точке контроля определяют по формуле:
. (132)
Поверка
При поверке подтверждается соответствие плотномера требованию не превышения оценки реальной погрешности нормированного предела допускаемой погрешности.
Аппаратура ГГП признается годной к применению, если в каждой точке контроля выполняется неравенство
кг/м3. (126)
Например, аппаратура ГГП-1 поступила на калибровку в метрологическую службу предприятия с ГХ в виде графика, представленного на рис. 53.
Пусть в табл. 45 занесены, например, следующие пары экспериментальных данных – частоты следования импульсов как среднее арифметическое показаний аппаратуры в Имп/мин и эталонное значение плотности жидкости.
Т а б л и ц а 45
-
18833
14520
10125
7412
4916
670
820
998
1100
1200
Результаты обработки экспериментальных данных представлены в виде табл. 46.
Т а б л и ц а 46
Номер точки контроля |
Имп/мн |
, кг/м3 |
кг/м3 |
кг/м3 |
кг/м3 |
кг/м3 |
Вероятность годности, % |
1 |
18833 |
645,08 |
670 |
-24,92 |
±50 |
±10 |
100 |
2 |
14920 |
801,6 |
820 |
-18,4 |
±50 |
±10 |
100 |
3 |
10125 |
993,4 |
998 |
-4,6 |
±50 |
±2 |
100 |
4 |
7412 |
1101,92 |
1100 |
1,92 |
±50 |
±5 |
100 |
5 |
4516 |
1217,76 |
1200 |
17,76 |
±50 |
±10 |
100 |
В данной таблице: кг/м3- пределы допускаемой основной абсолютной погрешности аппаратуры ГГП-1м; кг/м3- пределы допускаемой основной абсолютной погрешности СО плотности жидкости.
В последнем столбце таблицы указан показатель достоверности поверки «Вероятность годности» в %, вычисленный по формуле
. (133)
Краткие выводы
1. Градуировка, калибровка и поверка плотномеров жидкости выполняется с использованием одной и той же эталонной установки.
2. За оценку погрешности калибровки плотномеров жидкости с градуировкой принимаются пределы допускаемой погрешности применяемой установки.
3. Качество поверки можно считать высоким, если показатель более 5.
4. Достоверность поверки плотномеров жидкости можно считать высокой, если этот показатель более 80% при показателе качества поверки 5.
5. Критерии для принятия решения о необходимости построения новой градуировочной характеристики - .
6. За критерий для принятия решения о передаче плотномеров жидкости в ремонт рекомендуется принять следующее условие: .