应变式压力计利用弹性元件受压力作用后,会产生的一定形变的原理测量流体压力。为了测量形变的大小,将金属丝应变电阻片贴附在弹性元件表面,使其随弹性元件一起形变,这个形变应力将引起金属丝的电阻变化,根据电阻变化的大小测量未知压力。应变式压力计的传感器结构主要取决于使用要求,常设计成膜式和测力计式(图1)。
膜式应变压力计的应变电阻片直接贴在感受被测压力的弹性膜上,由膜片直接感受被测压力而产生变形,从而使贴在膜片表面的应变片产生电阻变化。电阻的变化采用惠更斯电桥差分测量,经放大后用于控制一个电压控制振荡器。频率调制的压力信号经电缆输送至面板内一个带通滤波器,滤出压力调频信号,再经解调器变换为直流电压,最终信号经模数转换以数字形式显示出压力值。
测力计应变压力计则是把被测压力转换为集中力后,再测出压力大小。压力计由一个柱体构成,底部含有一个筒状压力空腔。一个参考线圈绕于柱体的实体部分,一个应变线圈绕于压力空腔部分(图2)。当压力空腔承受压力时,空腔的外部筒体产生弹性形变。这一形变传递到应变线圈,使线圈的直流电阻稍有改变,并由惠更斯电桥进行差分测量,信号传输方式与膜式应变压力计相同。
石英晶体压力计是以压电效应为基础设计的(图3)。石英是一种压电晶体,在受到外力作用后,其内部正负电荷中心发生相应位移,因而产生极化现象,电极表面将呈现与被测压力成正比的束缚电荷。将石英晶体传感器接入振荡电路,响应频率的变化便反映压力的变化。石英晶体机械强度大,电阻频率高,稳定性好,不易老化和潮解,广泛应用于压力自动检测。
压力测井可以指示井内流动压力的变化,有助于流体参数换算,整理得到压力梯度,可以进行井内流体性质及流动机构的判别。
生产测井所用的井下压力计主要有应变压力计和石英晶体压力计。应变压力计的传感器结构又分为成膜式和测力计式。测量井内流动压力和井底静止压力一般用应变压力计,不稳定试井常用较高精度的石英晶体压力计。电缆地层测试往往同时使用两种压力计进行测量。