井徑規(guī)校準(zhǔn)方法起草人

袁海濱、王秀男等。 2100433B

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

一般使用井徑儀進(jìn)行測(cè)量，井徑儀彈簧臂緊貼井壁，在拉動(dòng)時(shí)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(hào)，再通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)標(biāo)定，即可計(jì)算出井徑大小。

由于步距規(guī)是使用廣泛的高精度實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器，因此能否校準(zhǔn)這種計(jì)量器具是衡量幾何量校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的重要標(biāo)志。國(guó)際計(jì)量局（BIPM）把步距規(guī)列入了國(guó)際比對(duì)項(xiàng)目，我國(guó)是比對(duì)參加國(guó)之一。計(jì)量院長(zhǎng)度處螺紋/坐標(biāo)實(shí)驗(yàn)室除了開展日常的步距規(guī)校準(zhǔn)工作，還承擔(dān)步距規(guī)的國(guó)際比對(duì)任務(wù)。

1、測(cè)量設(shè)備和環(huán)境條件

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，步距規(guī)的校準(zhǔn)可以通過(guò)兩種方法完成，一種方法是使用LeitzPMM12106坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)步距規(guī)的尺寸直接進(jìn)行測(cè)量；另一種方法是結(jié)合使用坐標(biāo)機(jī)和美國(guó)惠普公司的5529雙頻激光干涉儀對(duì)步距規(guī)進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)室共有8個(gè)房間，其中有兩個(gè)房間的環(huán)境溫度設(shè)計(jì)指標(biāo)為（20± 0.2）℃ ，其余房間的環(huán)境溫度設(shè)計(jì)指標(biāo)為（20± 1）℃ ，步距規(guī)的校準(zhǔn)是在環(huán)境溫度為（20± 0.2）℃的房間內(nèi)進(jìn)行的。

2、測(cè)量過(guò)程和測(cè)量不確定度

（1）單獨(dú)使用坐標(biāo)機(jī)的測(cè)量過(guò)程和測(cè)量不確定度

將步距規(guī)沿坐標(biāo)機(jī)長(zhǎng)軸放置，適當(dāng)卡緊。以步距規(guī)基面定位塊的一個(gè)平面、基體的一個(gè)側(cè)面和步距規(guī)上部任意一點(diǎn)為元素，在步距規(guī)上建立三維笛卡兒坐標(biāo)系。坐標(biāo)機(jī)接觸式測(cè)頭對(duì)步距規(guī)上的量塊工作面進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)平面測(cè)5點(diǎn)，計(jì)算機(jī)計(jì)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(píng)價(jià)步距規(guī)的兩個(gè)指標(biāo)參數(shù)。這種測(cè)量方法的測(cè)量不確定度主要有坐標(biāo)機(jī)的長(zhǎng)度測(cè)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(cè)量不確定度約為：U=（0.6 L/600）μm，K= 2。

（2）結(jié)合使用坐標(biāo)機(jī)和激光干涉儀的測(cè)量過(guò)程和測(cè)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(biāo)機(jī)移動(dòng)工作臺(tái)上，調(diào)整光路，使激光光路與工作臺(tái)的移動(dòng)方向平行。Leitz坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)頭有一個(gè)特性，就是可以在鎖緊按鈕時(shí)，以一個(gè)恒定的偏移靠在被測(cè)物體表面，步距規(guī)的校準(zhǔn)就是利用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的這個(gè)特性，依次將測(cè)頭靠在步距規(guī)量塊的指定測(cè)量點(diǎn)上，讀入激光干涉儀的示值，換句話說(shuō)就是，使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)步距規(guī)的每個(gè)測(cè)量面進(jìn)行瞄準(zhǔn)，通過(guò)激光干涉儀的指示值進(jìn)行示值測(cè)量。為了提高測(cè)量準(zhǔn)確度，我們使用了高準(zhǔn)確度的氣壓計(jì)、溫度計(jì)對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行修正。通過(guò)計(jì)算機(jī)將這些儀器與5528激光干涉儀連機(jī)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)實(shí)時(shí)補(bǔ)償。影響這種測(cè)量方法不確定度的因素有坐標(biāo)機(jī)測(cè)頭穩(wěn)定性、激光干涉儀的測(cè)長(zhǎng)不確定度、坐標(biāo)機(jī)移動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)的角擺和直線性、環(huán)境條件等因素。

根據(jù)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)得出這種測(cè)量方法的測(cè)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(cè)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(jìn)行單獨(dú)井徑測(cè)量的張臂式井徑儀；另一種就是利用某些測(cè)井儀器的推靠臂（如密度儀、井壁中子測(cè)井儀、微側(cè)向儀等），在這些儀器測(cè)井的同時(shí)測(cè)量。

應(yīng)用最普遍的是電阻式井徑儀。井徑測(cè)井用于指示井眼的擴(kuò)大和縮小，以幫助劃分巖性及對(duì)某些測(cè)井方法進(jìn)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。