井径规校准方法

袁海滨、王秀男等。 2100433B

中国石油大庆石油管理局技术监督中心、中国石油大庆钻探工程公司测井公司等。

一般使用井径仪进行测量，井径仪弹簧臂紧贴井壁，在拉动时随井径变化而发生张角变化，将弹簧臂的张角变化变成电信号，再通过标准信号标定，即可计算出井径大小。

由于步距规是使用广泛的高精度实物标准器，因此能否校准这种计量器具是衡量几何量校准实验室能力的重要标志。国际计量局（BIPM）把步距规列入了国际比对项目，我国是比对参加国之一。计量院长度处螺纹/坐标实验室除了开展日常的步距规校准工作，还承担步距规的国际比对任务。

1、测量设备和环境条件

根据实验室现有条件，步距规的校准可以通过两种方法完成，一种方法是使用LeitzPMM12106坐标测量机对步距规的尺寸直接进行测量；另一种方法是结合使用坐标机和美国惠普公司的5529双频激光干涉仪对步距规进行测量。实验室共有8个房间，其中有两个房间的环境温度设计指标为（20± 0.2）℃ ，其余房间的环境温度设计指标为（20± 1）℃ ，步距规的校准是在环境温度为（20± 0.2）℃的房间内进行的。

2、测量过程和测量不确定度

（1）单独使用坐标机的测量过程和测量不确定度

将步距规沿坐标机长轴放置，适当卡紧。以步距规基面定位块的一个平面、基体的一个侧面和步距规上部任意一点为元素，在步距规上建立三维笛卡儿坐标系。坐标机接触式测头对步距规上的量块工作面进行测量，每个平面测5点，计算机计算出量块平面之间的距离和平面之间的平行性，量块之间的距离和平行性是评价步距规的两个指标参数。这种测量方法的测量不确定度主要有坐标机的长度测量示值误差、温度传感器的精度、环境条件等因素，这种方法的总测量不确定度约为：U=（0.6 L/600）μm，K= 2。

（2）结合使用坐标机和激光干涉仪的测量过程和测量不确定度

将激光干涉仪的反射镜和步距规装卡在坐标机移动工作台上，调整光路，使激光光路与工作台的移动方向平行。Leitz坐标测量机的测头有一个特性，就是可以在锁紧按钮时，以一个恒定的偏移靠在被测物体表面，步距规的校准就是利用坐标测量机的这个特性，依次将测头靠在步距规量块的指定测量点上，读入激光干涉仪的示值，换句话说就是，使用坐标测量机对步距规的每个测量面进行瞄准，通过激光干涉仪的指示值进行示值测量。为了提高测量准确度，我们使用了高准确度的气压计、温度计对波长进行修正。通过计算机将这些仪器与5528激光干涉仪连机，实现了自动实时补偿。影响这种测量方法不确定度的因素有坐标机测头稳定性、激光干涉仪的测长不确定度、坐标机移动工作台移动的角摆和直线性、环境条件等因素。

根据计算和实验得出这种测量方法的测量不确定度约为：U=（0.4 0.4L/1000）μm，K= 2。 2100433B

井径仪的种类很多，测量原理不尽相同，有电阻式、感应式及声波井径仪等。井径仪的结构主要有两种：一种是进行单独井径测量的张臂式井径仪；另一种就是利用某些测井仪器的推靠臂（如密度仪、井壁中子测井仪、微侧向仪等），在这些仪器测井的同时测量。

应用最普遍的是电阻式井径仪。井径测井用于指示井眼的扩大和缩小，以帮助划分岩性及对某些测井方法进行井眼校正。在套管井中用以检查套管内径，确定套管损坏情况。