井徑規(guī)校準方法

袁海濱、王秀男等。 2100433B

中國石油大慶石油管理局技術(shù)監(jiān)督中心、中國石油大慶鉆探工程公司測井公司等。

一般使用井徑儀進行測量，井徑儀彈簧臂緊貼井壁，在拉動時隨井徑變化而發(fā)生張角變化，將彈簧臂的張角變化變成電信號，再通過標準信號標定，即可計算出井徑大小。

由于步距規(guī)是使用廣泛的高精度實物標準器，因此能否校準這種計量器具是衡量幾何量校準實驗室能力的重要標志。國際計量局（BIPM）把步距規(guī)列入了國際比對項目，我國是比對參加國之一。計量院長度處螺紋/坐標實驗室除了開展日常的步距規(guī)校準工作，還承擔步距規(guī)的國際比對任務(wù)。

1、測量設(shè)備和環(huán)境條件

根據(jù)實驗室現(xiàn)有條件，步距規(guī)的校準可以通過兩種方法完成，一種方法是使用LeitzPMM12106坐標測量機對步距規(guī)的尺寸直接進行測量；另一種方法是結(jié)合使用坐標機和美國惠普公司的5529雙頻激光干涉儀對步距規(guī)進行測量。實驗室共有8個房間，其中有兩個房間的環(huán)境溫度設(shè)計指標為（20± 0.2）℃ ，其余房間的環(huán)境溫度設(shè)計指標為（20± 1）℃ ，步距規(guī)的校準是在環(huán)境溫度為（20± 0.2）℃的房間內(nèi)進行的。

2、測量過程和測量不確定度

（1）單獨使用坐標機的測量過程和測量不確定度

將步距規(guī)沿坐標機長軸放置，適當卡緊。以步距規(guī)基面定位塊的一個平面、基體的一個側(cè)面和步距規(guī)上部任意一點為元素，在步距規(guī)上建立三維笛卡兒坐標系。坐標機接觸式測頭對步距規(guī)上的量塊工作面進行測量，每個平面測5點，計算機計算出量塊平面之間的距離和平面之間的平行性，量塊之間的距離和平行性是評價步距規(guī)的兩個指標參數(shù)。這種測量方法的測量不確定度主要有坐標機的長度測量示值誤差、溫度傳感器的精度、環(huán)境條件等因素，這種方法的總測量不確定度約為：U=（0.6 L/600）μm，K= 2。

（2）結(jié)合使用坐標機和激光干涉儀的測量過程和測量不確定度

將激光干涉儀的反射鏡和步距規(guī)裝卡在坐標機移動工作臺上，調(diào)整光路，使激光光路與工作臺的移動方向平行。Leitz坐標測量機的測頭有一個特性，就是可以在鎖緊按鈕時，以一個恒定的偏移靠在被測物體表面，步距規(guī)的校準就是利用坐標測量機的這個特性，依次將測頭靠在步距規(guī)量塊的指定測量點上，讀入激光干涉儀的示值，換句話說就是，使用坐標測量機對步距規(guī)的每個測量面進行瞄準，通過激光干涉儀的指示值進行示值測量。為了提高測量準確度，我們使用了高準確度的氣壓計、溫度計對波長進行修正。通過計算機將這些儀器與5528激光干涉儀連機，實現(xiàn)了自動實時補償。影響這種測量方法不確定度的因素有坐標機測頭穩(wěn)定性、激光干涉儀的測長不確定度、坐標機移動工作臺移動的角擺和直線性、環(huán)境條件等因素。

根據(jù)計算和實驗得出這種測量方法的測量不確定度約為：U=（0.4 0.4L/1000）μm，K= 2。 2100433B

井徑儀的種類很多，測量原理不盡相同，有電阻式、感應(yīng)式及聲波井徑儀等。井徑儀的結(jié)構(gòu)主要有兩種：一種是進行單獨井徑測量的張臂式井徑儀；另一種就是利用某些測井儀器的推靠臂（如密度儀、井壁中子測井儀、微側(cè)向儀等），在這些儀器測井的同時測量。

應(yīng)用最普遍的是電阻式井徑儀。井徑測井用于指示井眼的擴大和縮小，以幫助劃分巖性及對某些測井方法進行井眼校正。在套管井中用以檢查套管內(nèi)徑，確定套管損壞情況。