用于石油勘探和開采的自有孔傳感器和設(shè)備必須在極端壓力和溫度下運行，同時提供可靠的反饋。井下位置傳感器用于監(jiān)控幾個重要參數(shù)。它們測量穿過孔的電線和電纜的刀具位置，以便操作員準確控制鉆孔方向，以及鉆孔套管半徑，幫助操作員找到需要修理的異常。因此傳感器必須堅固，準確且可靠，還要適應(yīng)敏感區(qū)域的鉆孔。

線性可變差動變壓器（LVDT），通常是井下鉆井應(yīng)用的首選位置傳感器。在惡劣的環(huán)境中提供堅固耐用，無摩擦操作，出色的可靠性和無限的分辨率，可實現(xiàn)精確和可重復(fù)的位置反饋。

LVDT具有兩個部件：固定外殼和單獨的可移動芯。當殼體安裝到固定部件上時，芯體與被測物體機械連接，如閥門或可伸展臂。當被測物體移動時，磁芯穿過固定殼體并改變LVDT的輸出與位置成比例。信號調(diào)理電子設(shè)備將原始LVDT輸出轉(zhuǎn)換為控制系統(tǒng)使用的直流或數(shù)字信號。

LVDT有多種配置可供選擇，包括用于極端溫度和壓力的堅固密封包裝，或具有?英寸外徑和低質(zhì)量芯的超小型設(shè)計，適合空間有限的區(qū)域。

交流和直流LVDT

當使用交流操作的LVDT時，信號調(diào)理電子元件與LVDT分開放置，允許傳感器進入電路無法生存的極端環(huán)境。電子設(shè)備保持在受控環(huán)境中，而交流LVDT設(shè)計用于進入較小的空間和擴展的溫度范圍。

UM-375系列超小型LVDT可在高達30 000 psi（2068 bar）的壓力下使用。

直流LVDT包含帶有信號調(diào)理電子器件的印刷電路板（PCB），可直接從傳感器提供直流電壓，電流或數(shù)字輸出。雖然由于空間和溫度限制通常不在井下使用，但直流LVDT可以在地面設(shè)備上進行測量，并通過長電纜長度（最長1英里）傳輸信號，從而在遠程位置提供位置反饋。

連接器或引線

連接器或引線用作LVDT與其信號調(diào)理電子設(shè)備之間的電連接。最好的方法連接取決于應(yīng)用的具體情況和LVDT運行的環(huán)境。

引線通常是液壓應(yīng)用中的最佳選擇，其中通風(fēng)LVDT在可達到30 000 psi和400?F的壓力和溫度下運行。

液壓油完全穿透內(nèi)部繞組，從而不會產(chǎn)生壓差。在液壓系統(tǒng)中使用連接器，常規(guī)的快速壓力波動可能會產(chǎn)生臨時密封點或壓力袋。當產(chǎn)生壓力袋時，非常高的壓力可以作用在不能承受它的部件上，從而導(dǎo)致?lián)p壞或失效。在通風(fēng)的LVDT中，引線配置成為確保流體自由流動以適應(yīng)突然的掉落以及所有組件承受均壓。

當LVDT暴露于井下溫度和流體時，通常需要玻璃密封的密封連接器或設(shè)計有螺紋和附帶的O形環(huán)的配件。必須選擇連接器，以便為內(nèi)部LVDT組件以及配合插頭和電氣連接提供密封。由于鉆井液和泥漿可能具有導(dǎo)電性和腐蝕性，因此將此流體滲入內(nèi)部LVDT繞組或外部電氣連接會導(dǎo)致?lián)p壞，短路或傳感器失敗。密封連接器的替代方案是實現(xiàn)具有螺紋和O形環(huán)槽的配件。當LVDT旋入固定裝置時，O形環(huán)接合并形成密封，因此外部流體不會滲透。在所有連接和內(nèi)部組件上保持氣密密封對于LVDT的持續(xù)運行至關(guān)重要。

如何為常見的井下要求設(shè)計LVDT

UNIVO的UP-520系列通常用于成型鉆孔套管以尋找損壞和需要修復(fù)的區(qū)域。

由于井下鉆井的溫度可能超過500?F（260?C），LVDT線性位置傳感器正在使用新的設(shè)計和材料來可靠地運行。UNIVO的 LVDT由一系列材料構(gòu)成，如不銹鋼，Inconel或蒙乃爾合金，最適合操作環(huán)境。傳感器在石油和天然氣應(yīng)用中容易暴露于易燃或腐蝕性蒸氣和液體，操作在加壓流體中，傳感器殼體和線圈組件可以是通氣的或氣密密封的。

當用于控制切割方向時，LVDT通常浸入化學(xué)和電惰性液壓油中，并設(shè)計有400系列通風(fēng)不銹鋼外殼。通風(fēng)外殼可以平衡LVDT內(nèi)外的壓力，因此可以承受高壓帶來的沖擊，并在空間有限的地方進行。除了保護內(nèi)部繞組外，400系列外殼還可以屏蔽LVDT內(nèi)部的磁場，以提高線性度并防止相鄰設(shè)備產(chǎn)生的外部電氣干擾。

在一些內(nèi)徑范圍配置中，LVDT是密封的，因為它安裝在外部并暴露在腐蝕性嚴苛的井下。暴露的部件會受到各種流體侵蝕，包括硫化物，酸，鉆井泥漿和其他腐蝕性化學(xué)物質(zhì)，壓力高達20 000 psi，溫度超過400?F。為了防止高壓，UNIVO LVDT采用特殊合金制造，如Inconel 718，具有出色的防腐蝕材料和抗拉強度，可防止腐蝕性鉆井泥漿和高達20 000 psi（1380 bar）的壓力。由于Inconel不具有磁屏蔽特性，因此諸如Mu金屬的鐵磁材料被放置在線圈內(nèi)部。LVDT型芯可以安裝在Inconel外殼中或涂層，使其不受許多鉆井液的影響。

無論是通風(fēng)還是密封，所有用于井下的LVDT都具有某些設(shè)計特征和方法。內(nèi)部線圈采用高溫磁線和膠帶，引線纏繞，耐化學(xué)性和溫度等級為600?F（315?C），以及特殊的高熔點焊料。

未來的井下需求

為了增加油田的探測和油田增產(chǎn)，在未來的鉆井設(shè)備上，UNIVO LVDT將在更高的溫度下運行。例如巴西沿岸的盧拉油田（原土皮油田），油田在海底5000米以下，鉆井設(shè)備難以到達探測，因為從類似的深儲量油田中提取石油時，工作溫度可接近600°F（315°C），很難有LVDT傳感器能夠達到。而UNIVO的LVDT可以很好地滿足這些新興要求。新的LVDT設(shè)計技術(shù)可以在高達1000?F（538?C）的溫度下連續(xù)運行，同時可以承受惡劣的井下環(huán)境。通過使用特殊的電氣材料，陶瓷和特殊的極端溫度芯材，LVDT可以在最苛刻的環(huán)境中繼續(xù)提供更高的機械壽命和更高的分辨率和可重復(fù)性。

UP-520系列交流LVDT位移傳感器

概述

UP-520系列耐高壓交流LVDT位移傳感器專為要求最高可靠性的極端高壓應(yīng)用而設(shè)計，同時可在深海應(yīng)用所需的惡劣環(huán)境中運行。這些傳感器由特殊的高壓材料制成，可在高達20000 psi的壓力下運行。UP-520系列高壓和耐海水LVDT位置傳感器提供卓越的性能，無論壓力和/或溫度引起的偏移如何。UP-520系列的尺寸為±0.900英寸（±22.86毫米），具有高靈敏度、高分辨率和出色的線性度。

特點

20000 PSI工作壓力

工作溫度400°F

直徑0.52英寸的不銹鋼外殼

用于降低熱靈敏度的比率輸出

提供標準和定制型號

應(yīng)用

深海應(yīng)用

液壓執(zhí)行器

極端高壓應(yīng)用

壓力試驗容器