Датчики давления и температуры xQuartzPT

Назначение

Датчики давления и температуры серии xQuartzPT (далее - датчики) предназначены для измерений давления и температуры жидких и газообразных сред в процессе добычи, закачки и мониторинга скважин.

Описание

Принцип действия датчиков при измерении давления основан на преобразовании упругой деформации чувствительного элемента (ЧЭ), выполненного в виде мембраны, в изменение сопротивления тензорезисторов, расположенных на мембране и включенных по мостовой схеме. Выходное напряжение моста изменяется пропорционально приложенному давлению. Принцип действия датчиков при измерении температуры основан на зависимости частоты термочувствительного кварцевого резонатора от температуры. Далее сигналы преобразуются в цифровую форму при помощи встроенного микроконтроллера и передаются по проводной связи на внешнее устройство - вторичный блок сбора данных nForm-mqx, RMSwhxq, nForm-eq+ или nForm-ss по протоколу UDP с помощью модуляции BFSK (двоичной фазовой манипуляции несущей частоты). Доступ к датчикам осуществляется с использованием мультиплексирования с временным разделением каналов (TDMA). Полностью обмен данными организован в соответствие с требованиями стандарта IWIS (Intelligent Well Interface Standardization). Функция модема для сбора и преобразования данных, приходящих с датчика, реализована на карте DHI (Down Hole Interface). При этом протокол UDP используется для передачи данных с датчика по кабелю в интерфейсную карту DHI, являющуюся неотъемлемой частью любого вторичного блока сбора данных. Дальнейшая передача данных между интерфейсной картой DHI и компонентами наземного блока, а также внешними устройствами (персональный компьютер, существующая система АСУ ТП и т.д.) происходит по стандартным протоколам Modbus, TCP-IP, RS-485/422 и др.

Конфигурация вторичного блока может дополнительно комплектоваться различными модулями передачи данных по требованию пользователя (например, GSM модемом, если необходимо организовать передачу данных с удаленных месторождений). В зависимости от требуемой конфигурации (количества датчиков в одной скважине, количества скважин и т.д.) количество карт DHI может варьироваться. Также существует возможность использования 2-х карт DHI для сбора информации с одного датчика с возможностью реализации функции «горячей замены» карты в случае ее отказа.

В качестве чувствительного элемента используется датчик фирмы «Quartzdyne, Inc.»,

США.

Датчики xQuartzPT имеют полностью сварную конструкцию с уплотнительными стыками, также используется концевая кабельная муфта с уплотнением типа металл-металл.

Датчик устанавливается на мандрели в составе насосно-компрессорной трубы (НКТ) с присоединенным к нему электрическим кабелем, который в свою очередь крепится к НКТ кабельными хомутами-протекторами. Датчик может поставляться для измерения параметров либо в НКТ, либо в затрубном пространстве, при этом на одном одножильном кабеле может быть установлено до 16 датчиков.

Фотография общего вида датчиков приведена на рисунке 1. Фотография общего вида интерфейсной карты DHI приведена на рисунке 2. Фотографии общего вида вторичных блоков сбора данных приведены на рисунках 3-6.

-Ф?

V

к.

КФ'

•*ts£

Рисунок 6 - Общий вид вторичного блока сбора данных nForm-ss для подводных фонтанных арматур

Пломбирование датчиков не предусмотрено.

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) осуществляет обработку измерительной информации и передачу результатов измерений с вторичных блоков сбора данных на внешние устройства по интерфейсному кабелю через USB-порт, через порт Ethernet (витая пара) по протоколам TCP-IP, Modbus и RS-485 / 422. Изменение ПО через интерфейс пользователя невозможно. Обновление ПО в процессе эксплуатации не осуществляется.

Программное обеспечение не является метрологически значимым и представляет собой технологическую программу, используемую при проверке работоспособности и функциональности приборов. Идентификационные данные внешнего ПО приборов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «средний» в соответствии с рекомендацией по метрологии Р 50.2.077-2014, программное обеспечение защищено от преднамеренных изменений с помощью специальных программных средств.

Технические характеристики

приведены в таблице 2.

Таблица 2

Знак утверждения типа

наносится типографским способом на титульные листы руководства по эксплуатации и паспорта.

Комплектность

Комплект поставки датчиков приведен в таблице 3.

Таблица 3

Поверка

осуществляется по документу МП 207.1-004-2017 «Датчики давления и температуры серии xQuartzPT. Методика поверки», утверждённому ФГУП «ВНИИМС» 10.02.2017 г.

Основные средства поверки:

Рабочие эталоны 1-го разряда по ГОСТ Р 8.802-2012 - манометры грузопоршневые МП-600, МП-2500 (Регистрационный № 58794-14);

Рабочий эталон 3-го разряда по ГОСТ 8.558-2009 - термометр сопротивления эталонный ЭТС-100/1 (Регистрационный № 19916-10);

Термостаты переливные прецизионные ТПП-1 моделей ТПП-1.0, ТПП-1.1 (Регистрационный № 33744-07);

Измеритель температуры многоканальный прецизионный МИТ8.15(М) (Регистрационный № 19736-11).

Допускается применение средств поверки, не приведенных в перечне, но обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.

Сведения о методах измерений

приведены в эксплуатационном документе.

Нормативные документы

ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.

ГОСТ 8.558-2009 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры.

ГОСТ Р 8.802-2012 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений избыточного давления до 250 МПа.

Техническая документация фирмы «Weatherford International Ltd», США.