提高生產(chǎn)測(cè)井壓力儀器的刻度質(zhì)量

提高生產(chǎn)測(cè)井壓力儀器的刻度質(zhì)量

匯報(bào)人：莫旭波

西部鉆探測(cè)井公司

2008年12月8日第一頁(yè)，共三十七頁(yè)。目錄一、前言二、小組簡(jiǎn)介三、P-1選題理由四、P-2現(xiàn)狀調(diào)查五、P-3確定目標(biāo)六、P-4原因分析及要因確定七、P-5制定對(duì)策八、D-1對(duì)策實(shí)施九、D-2對(duì)策實(shí)施十、D-3對(duì)策實(shí)施十一、C效果檢查十二、C實(shí)施效果十三、A-1鞏固措施十四、A-2遺留問(wèn)題及下步打算十五、結(jié)束語(yǔ)第二頁(yè)，共三十七頁(yè)。

測(cè)井公司生產(chǎn)測(cè)井擔(dān)負(fù)著克拉瑪依油田的生產(chǎn)測(cè)井任務(wù)，隨著抽油井的增加，環(huán)空測(cè)井任務(wù)越多。生產(chǎn)測(cè)井主要是測(cè)量油井產(chǎn)液剖面，為油田找水堵水、挖潛增效可靠的測(cè)井資料。因而必須保證測(cè)井儀器的性能和測(cè)井精度。提高儀器刻度的質(zhì)量是保證儀器測(cè)井精度的重要環(huán)節(jié)之一。測(cè)井新技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究中心三相流組員工，負(fù)責(zé)環(huán)空測(cè)井井下儀器流量含水率儀器的標(biāo)定和壓力儀器刻度工作，隨著儀器技術(shù)的改進(jìn)，各種規(guī)格（外徑尺寸）的儀器增加，生產(chǎn)廠家也增多。針對(duì)這一現(xiàn)狀，2008年4月，測(cè)井新技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究中心三相流QC小組確定以“提高生產(chǎn)測(cè)井壓力儀器的刻度質(zhì)量”為課題，采取一系列措施和技術(shù)手段，提高壓力儀器刻度質(zhì)量，保障儀器測(cè)井的精度，為油田挖潛增效采取措施而提供可靠的測(cè)井資料。這對(duì)開(kāi)拓測(cè)井市場(chǎng)和提高油田的經(jīng)濟(jì)效益都具有重要意義。

一、前言第三頁(yè)，共三十七頁(yè)。第四頁(yè)，共三十七頁(yè)。第五頁(yè)，共三十七頁(yè)。

二、小組簡(jiǎn)介

小組成立于2008年4月，小組活動(dòng)由中心副主任全面負(fù)責(zé)，成員是三相流組員工，三相流組工作主要負(fù)責(zé)給測(cè)試分公司環(huán)空井下儀器的壓力儀器刻度和流量含水率儀器的標(biāo)定工作，2007年需要刻度的壓力儀器34支。小組成立當(dāng)月，進(jìn)行QC知識(shí)學(xué)習(xí)活動(dòng)2次，對(duì)影響壓力儀器刻度質(zhì)量的因素進(jìn)行5次調(diào)查。小組成員見(jiàn)下表：小組成員簡(jiǎn)介序號(hào)姓名文化程度職稱(chēng)組內(nèi)職務(wù)組內(nèi)分工1莫旭波本科工程師組長(zhǎng)全面負(fù)責(zé)2彭威水本科工程師組員技術(shù)顧問(wèn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施3呂兆林大專(zhuān)工程師組員質(zhì)量監(jiān)督、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施4徐礪本科工程師組員資料收集、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施5孫萍中專(zhuān)助工組員現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施第六頁(yè)，共三十七頁(yè)。三、P-1選題理由

壓力儀器刻度裝置是用來(lái)給生產(chǎn)測(cè)井六參數(shù)組合儀和脈沖信號(hào)儀器的壓力儀器刻度的，目的是給壓力儀器測(cè)井提供刻度參數(shù)——壓力擬和系數(shù)。如果刻度參數(shù)不準(zhǔn)，誤差大，直接影響儀器的測(cè)井曲線(xiàn)質(zhì)量和解釋結(jié)果。設(shè)備的投入使用過(guò)程中，設(shè)備質(zhì)量、儀器性能和人員技術(shù)等諸多因素都影響到儀器刻度參數(shù)的結(jié)果。2007年總共需要刻度的壓力儀器34支，有9支存在質(zhì)量問(wèn)題或不能刻度，能用于測(cè)井的只占：（34-9）/34=73.5%，這引起本單位領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。中心領(lǐng)導(dǎo)針對(duì)存在問(wèn)題原因強(qiáng)調(diào)：加大投入技術(shù)力量和物力，同時(shí)與測(cè)試分公司車(chē)載測(cè)井系統(tǒng)配合，成立QC小組進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，全面有效地提高壓力儀器的刻度質(zhì)量。因此，QC小組以解決確定壓力儀器刻度成功率問(wèn)題作為我們小組的主攻課題。第七頁(yè)，共三十七頁(yè)。四、P-2現(xiàn)狀調(diào)查小組成員對(duì)2007年進(jìn)行的51次儀器刻度過(guò)程中，影響儀器刻度質(zhì)量的諸多因素進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，現(xiàn)狀情況見(jiàn)下表：序號(hào)原因頻數(shù)(次)累計(jì)頻數(shù)所占比例（％）累積百分比（％）1刻度裝置存在問(wèn)題8833.333.32儀器信號(hào)傳輸方式問(wèn)題6142558.33壓力儀器規(guī)格多31712.570.84加壓裝置密封差42116.787.65加溫裝置升溫慢2238.395.96其他1244.21007合計(jì)24100第八頁(yè)，共三十七頁(yè)。五、P-3確定目標(biāo)

2007年共刻度壓力儀器51次，現(xiàn)狀調(diào)查的結(jié)果可知，我們刻度儀器過(guò)程中出問(wèn)題和錯(cuò)誤比例：24/51=47%，壓力儀器刻度成功率低。這引起本單位領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。中心領(lǐng)導(dǎo)針對(duì)存在問(wèn)題原因強(qiáng)調(diào)：加大投入技術(shù)力量和物力，同時(shí)與測(cè)試分公司車(chē)載測(cè)井系統(tǒng)配合，成立QC小組進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，全面有效地提高壓力儀器的刻度質(zhì)量。QC小組確定2008年壓力儀器刻度成功率目標(biāo)值為97%。第九頁(yè)，共三十七頁(yè)。六、P-4原因分析及要因確定

1、因果分析“壓力儀器刻度成功率低”是我們主攻的主要矛盾。而影響主要矛盾的因素來(lái)自多方面，見(jiàn)下圖：

第十頁(yè)，共三十七頁(yè)。2、找主要原因針對(duì)末端因素，QC小組成員確認(rèn)如下：末端因素調(diào)查確認(rèn)驗(yàn)證人頻數(shù)（支）▲要因刻度裝置的軟件設(shè)計(jì)有缺陷對(duì)壓力探頭精度高的儀器，刻度裝置輸出的刻度參數(shù)表中壓力擬和系數(shù)精度不夠。莫旭波彭威水

4▲儀器的信號(hào)傳輸方式多井下儀器中，有曼徹斯特編碼、脈沖方式，脈沖寬度和幅度也不同。儀器刻度裝置對(duì)有的波形寬度和幅度信號(hào)檢測(cè)不到或數(shù)據(jù)丟失。莫旭波2▲儀器的加壓口滲漏生產(chǎn)廠家：江漢、杭州715所、上海新儀等。外徑規(guī)格有：Ф23、Ф25、Ф26、Ф30、Ф32和Ф38mm。導(dǎo)致加工的加壓連接口尺寸規(guī)格多，有的密封不好。加壓口滲漏，加壓點(diǎn)的穩(wěn)壓時(shí)間短。呂兆林彭威水2▲人員的技術(shù)能力有限知識(shí)面窄，技術(shù)能力有限，在儀器刻度過(guò)程中，如果有問(wèn)題，但發(fā)現(xiàn)不了問(wèn)題所在。呂兆林彭威水人員的責(zé)任心不強(qiáng)給儀器加壓時(shí)，壓力穩(wěn)壓時(shí)間短或讀取壓力點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頻率值有偏差。徐礪孫萍1噪音大在有限空間里，給儀器加溫的油浴發(fā)出的噪音很大，使人煩躁，注意力不集中。呂兆林孫萍第十一頁(yè)，共三十七頁(yè)。3、要因確認(rèn)給壓力儀器刻度的最終產(chǎn)品——壓力擬和系數(shù)，壓力擬和系數(shù)是否能用于測(cè)井，是影響壓力儀器刻度成功與否的關(guān)鍵，經(jīng)QC小組討論分析，認(rèn)為主要因素有：刻度裝置的軟件設(shè)計(jì)有缺陷、儀器的加壓口滲漏、儀器的信號(hào)傳輸方式多。第十二頁(yè)，共三十七頁(yè)。七、P-5制定對(duì)策要因?qū)Σ吣繕?biāo)措施負(fù)責(zé)人檢查人完成時(shí)間刻度裝置的軟件設(shè)計(jì)有缺陷找出刻度裝置的軟件設(shè)計(jì)的缺陷，自編程序重新計(jì)算壓力擬和系數(shù)。對(duì)4支上海新儀生產(chǎn)的編碼傳輸方式壓力儀器，實(shí)行高精度的儀器刻度。根據(jù)應(yīng)變式壓力儀器探頭的刻度公式：P=G+HF+IF2+JF3+KF4編寫(xiě)軟件，利用自編程序重新計(jì)算壓力擬和系數(shù)。把壓力擬合系數(shù)輸入到測(cè)井系統(tǒng)中，連接儀器，給壓力探頭加壓驗(yàn)證，莫旭波呂兆林2008．4-5月儀器的加壓口滲漏。滲漏是造成穩(wěn)壓時(shí)間短的原因，采取重新加工連接頭等措施。杜絕連接口滲漏現(xiàn)象。1.統(tǒng)計(jì)不同儀器廠家和不同規(guī)格尺寸的儀器加壓連接口，加工一批連接短節(jié)頭。杜絕連接口滲漏，提高加壓點(diǎn)的穩(wěn)壓時(shí)間。2.加強(qiáng)責(zé)任心，認(rèn)真準(zhǔn)確記錄刻度壓力點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頻率值。彭威水徐礪孫萍2008.5月儀器的信號(hào)傳輸方式多用野外測(cè)井系統(tǒng)，讀出不同溫度不同壓力所對(duì)應(yīng)的頻率值。完成對(duì)2支杭州715所的儀器的刻度。1.與野外測(cè)井系統(tǒng)配合，通過(guò)電纜連接井下儀器，把儀器置于加溫加壓裝置中，測(cè)井系統(tǒng)給儀器供電，測(cè)井系統(tǒng)讀出不同溫度不同壓力所對(duì)應(yīng)的頻率值，用解決問(wèn)題1的同樣方法，計(jì)算壓力擬和系數(shù)，用于測(cè)井。2.對(duì)儀器廠家統(tǒng)一規(guī)定：儀器的信號(hào)幅度和寬度統(tǒng)一到DDL-Ⅲ的標(biāo)準(zhǔn)。莫旭波彭威水2008.6月第十三頁(yè)，共三十七頁(yè)。八、D-1對(duì)策實(shí)施

有了確定的對(duì)策，小組成員心中有數(shù)，大家群策群力，根據(jù)對(duì)策完成時(shí)間的先后，逐條實(shí)現(xiàn)對(duì)策目標(biāo)。一、刻度裝置的軟件設(shè)計(jì)有缺陷(要因一)刻度裝置包括給儀器加壓、加溫、供電、信號(hào)采集和處理等設(shè)備，如下圖所示：第十四頁(yè)，共三十七頁(yè)。八、D-1對(duì)策實(shí)施第十五頁(yè)，共三十七頁(yè)。八、D-1對(duì)策實(shí)施第十六頁(yè)，共三十七頁(yè)。八、D-1對(duì)策實(shí)施第十七頁(yè)，共三十七頁(yè)。八、D-1對(duì)策實(shí)施對(duì)策：找出刻度裝置的軟件設(shè)計(jì)的缺陷，自編程序重新計(jì)算壓力擬和系數(shù)。實(shí)施：

1、找出刻度裝置中廠家設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)的缺陷因?yàn)閴毫χ涤?jì)算矩陣時(shí)，擬和系數(shù)矩陣是一個(gè)條件數(shù)很大的矩陣?？潭妊b置中廠家設(shè)計(jì)的軟件的計(jì)算不穩(wěn)定且容易出現(xiàn)較大偏差，由此容易導(dǎo)致整個(gè)計(jì)算結(jié)果不正確；同時(shí)，輸出的擬和系數(shù)精度不夠。第十八頁(yè)，共三十七頁(yè)。八、

D-1對(duì)策實(shí)施2、自編程序計(jì)算壓力擬和系數(shù)根據(jù)流體壓力與儀器輸出頻率的關(guān)系公式：

P：流體壓力，單位：Mpa(兆帕)F:儀器輸出頻率，單位：cps(脈沖/秒)T:流體溫度，單位℃在儀器刻度中，一般用6個(gè)不同的溫度點(diǎn)，每個(gè)溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)9個(gè)不同壓力點(diǎn)，這樣記錄在溫度和壓力的交繪點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的儀器輸出頻率。已知了溫度（T）、壓力（P）和頻率（F），用自編程序計(jì)算出20個(gè)壓力擬合系數(shù)：第十九頁(yè)，共三十七頁(yè)。

八、D-1對(duì)策實(shí)施算法描述：T為溫度變量，m一般取3，F(xiàn)為測(cè)量信號(hào)（頻率），n一般取4則壓力的擬和公式為：（1）A為系數(shù)矩陣在m=3,n=4的情況下，矩陣共有20個(gè)系數(shù)。實(shí)驗(yàn)的目的就是通過(guò)已知溫度和壓力下的儀器響應(yīng)（測(cè)量數(shù)據(jù)），求取陣中的各個(gè)系數(shù)。第二十頁(yè)，共三十七頁(yè)。八、D-1對(duì)策實(shí)施第一步：公式（1）可以寫(xiě)成如下形式：（2）其中：假設(shè)，實(shí)際測(cè)了個(gè)溫度、

個(gè)壓力，共

個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)。。則由公式（2）可以擬合出個(gè)溫度下的系數(shù)，在此不具體寫(xiě)出由個(gè)壓力及測(cè)量值擬合的過(guò)程。將這些系數(shù)寫(xiě)成一個(gè)矩陣就得到：

其中為第個(gè)溫度下得到的系數(shù)。第二十一頁(yè)，共三十七頁(yè)。

八、D-1對(duì)策實(shí)施第二步：把個(gè)溫度下的變量寫(xiě)成矩陣形式：

其中為第個(gè)溫度下的變量。則由公式（2）可得：

變換之后可得：（3）

在上述計(jì)算過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)：在第一步，由個(gè)壓力值計(jì)算矩陣時(shí)，擬合系數(shù)矩陣是一個(gè)條件數(shù)很大的矩陣，的計(jì)算不穩(wěn)定且容易出現(xiàn)較大偏差，由此容易導(dǎo)致整個(gè)計(jì)算結(jié)果不正確。為了改進(jìn)這個(gè)問(wèn)題，本文使用SVD方法（奇異值分解法）計(jì)算矩陣的廣義逆。處理結(jié)果證明，該方法能夠有效地改進(jìn)上述問(wèn)題。

第二十二頁(yè)，共三十七頁(yè)。八、D-1對(duì)策實(shí)施我們對(duì)23DB0708儀器刻度，把6個(gè)不同的溫度點(diǎn)，每個(gè)溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)9個(gè)不同壓力點(diǎn)交繪點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的儀器輸出頻率（見(jiàn)下表）：第二十三頁(yè)，共三十七頁(yè)。

八、D-1對(duì)策實(shí)施

把頻率值輸入到自編的程序中，自動(dòng)打印出壓力儀器的20個(gè)壓力擬和系數(shù)如下：第二十四頁(yè)，共三十七頁(yè)。

八、D-1對(duì)策實(shí)施3、檢驗(yàn)算法結(jié)果利用自編程序計(jì)算壓力擬和系數(shù)。把壓力擬和系數(shù)輸入到車(chē)載測(cè)井系統(tǒng)中，連接儀器，給壓力探頭加壓驗(yàn)證，如：在常溫下分別加壓：5、10、15、20、25、30、35、40、45、50MPa,測(cè)井系統(tǒng)對(duì)應(yīng)值都在±0.01MPa范圍內(nèi)，符合要求。我們用半個(gè)月時(shí)間，把去年4支沒(méi)有刻度的壓力儀器，用同樣的刻度方法，打印出4支壓力儀器對(duì)應(yīng)的壓力擬和系數(shù)，經(jīng)過(guò)測(cè)井驗(yàn)證，效果很好。第二十五頁(yè)，共三十七頁(yè)。九、D-2對(duì)策實(shí)施二、儀器的加壓口滲漏(要因二)1.統(tǒng)計(jì)不同儀器廠家和不同規(guī)格尺寸的儀器加壓連接口，加工一批連接短節(jié)頭（見(jiàn)下圖），杜絕連接口滲漏，提高加壓點(diǎn)的穩(wěn)壓時(shí)間。2.加強(qiáng)責(zé)任心，認(rèn)真準(zhǔn)確記錄刻度壓力點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的儀器頻率值。

第二十六頁(yè)，共三十七頁(yè)。十、D-3對(duì)策實(shí)施三、井下儀器信號(hào)傳輸方多(要因三)1.信號(hào)傳輸方式有問(wèn)題的井下儀器主要是杭州715所生產(chǎn)的，必須與對(duì)應(yīng)廠家生產(chǎn)的測(cè)井系統(tǒng)（見(jiàn)下圖）配合，才能正常工作。我們通過(guò)電纜連接井下儀器，測(cè)井系統(tǒng)給儀器供電，把儀器置于加溫加壓裝置中，通過(guò)刻度裝置加壓機(jī)給儀器探頭加壓，測(cè)井系統(tǒng)讀出不同溫度不同壓力所對(duì)應(yīng)的頻率值，用解決“主要因素一”的同樣方法，計(jì)算壓力擬和系數(shù)，用于測(cè)井。2.對(duì)儀器廠家統(tǒng)一要求，儀器的信號(hào)幅度和寬度統(tǒng)一到DDL-Ⅲ的標(biāo)準(zhǔn)：脈寬10μS，脈沖幅度±12V?？傊?，在解決問(wèn)題的工作過(guò)程中，加強(qiáng)工作責(zé)任心，準(zhǔn)確記錄加壓點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率值，減少人為誤差，這也是非常重要的。通過(guò)QC小組活動(dòng)，我們深信，生產(chǎn)測(cè)井壓力儀器的刻度質(zhì)量將提高到一個(gè)新臺(tái)階。第二十七頁(yè)，共三十七頁(yè)。十、D-3對(duì)策實(shí)施第二十八頁(yè)，共三十七頁(yè)。十一、C效果檢查前面一系列措施按計(jì)劃執(zhí)行完成。我們對(duì)用戶(hù)——測(cè)試分公司測(cè)井小隊(duì)進(jìn)行滿(mǎn)意度調(diào)查，對(duì)去年刻度有問(wèn)題的9支壓力儀器，今年刻度后進(jìn)行野外測(cè)井效果跟蹤調(diào)查驗(yàn)證。1、去年刻度存在問(wèn)題原因(要因一)：“刻度裝置的軟件設(shè)計(jì)有缺陷”。今年刻度后的4支儀器在測(cè)井小隊(duì)測(cè)井情況，見(jiàn)下表：測(cè)井小隊(duì)成功測(cè)井次數(shù)使用儀器測(cè)4隊(duì)51上海新儀制造的高精度壓力探頭的儀器（Ф25）。測(cè)5隊(duì)46上海新儀制造的高精度壓力探頭的儀器（Ф25）。測(cè)7隊(duì)43上海新儀制造的高精度壓力探頭的儀器（Ф25）。第二十九頁(yè)，共三十七頁(yè)。

2、去年刻度存在問(wèn)題原因(要因二)：“儀器的加壓口滲漏”。今年刻度后的那2支儀器，測(cè)井8隊(duì)使用，測(cè)井40多井次，測(cè)井效果很好。3、去年刻度存在問(wèn)題原因(要因三)：“井下儀器信號(hào)傳輸方多”。今年刻度后的2支儀器在野外測(cè)井小隊(duì)測(cè)10隊(duì)使用，測(cè)井41井次，測(cè)井效果也很好。第三十頁(yè)，共三十七頁(yè)。十二、C實(shí)施效果去年測(cè)試分公司需要我們刻度的儀器共34支，共有6個(gè)測(cè)井小隊(duì)（分別是測(cè)5、7、8、9、10和11小隊(duì)）使用。但由于刻度有問(wèn)題的儀器有9支之多.今年測(cè)試分公司沒(méi)有增加儀器，需要我們刻度的儀器還是34支，經(jīng)過(guò)QC小組技術(shù)公關(guān)活動(dòng)，上半年先后把34支儀器全部刻度成功.第三十一頁(yè)，共三十七頁(yè)。

十三、A-1鞏固措施2008年，測(cè)井公司加入西部鉆探公司后，公司對(duì)作業(yè)文件進(jìn)一步加強(qiáng)規(guī)范與實(shí)施，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。從組織上、制度上、人力物力上確保儀器維修、刻度、測(cè)井資料采集和資料解釋的質(zhì)量。測(cè)井新技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究中心在生產(chǎn)測(cè)井環(huán)空測(cè)井儀器的刻度這環(huán)節(jié)上，責(zé)無(wú)旁貸，中心把原來(lái)的儀器刻度規(guī)程補(bǔ)充新的內(nèi)容，刻度過(guò)程中，加壓接頭不能滲漏，每個(gè)加壓點(diǎn)必須穩(wěn)壓3分鐘以上。我們正在著手對(duì)壓力刻度裝置升級(jí)，對(duì)工作人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，確保今后儀器的刻度質(zhì)量。第三十二頁(yè)，共三十七頁(yè)。十四、A-2遺留問(wèn)題及下步打算在處理“井下儀器信號(hào)傳輸方式存在問(wèn)題”上，是借助野外測(cè)井系統(tǒng)來(lái)記錄儀器的頻率值的，由于操作工程師采樣每個(gè)加壓點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率值時(shí)，操作工程師看不到加壓機(jī)的壓力顯示表，只聽(tīng)加壓人員的指令才采樣，采樣時(shí)刻有誤差，導(dǎo)致壓力擬和系數(shù)有誤差，驗(yàn)證結(jié)果，測(cè)量值比加壓值略偏高。雖然不超出