用于石油勘探和開采的自有孔傳感器和設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控幾個重要參數。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，還要適應敏感區域的鉆孔。

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

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。信號調理電子設備將原始LVDT輸出轉換為控制系統使用的直流或數字信號。

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?英寸外徑和低質量芯的超小型設計，適合空間有限的區域。

交流和直流LVDT

當使用交流操作的LVDT時，信號調理電子元件與LVDT分開放置，允許傳感器進入電路無法生存的極端環境。電子設備保持在受控環境中，而交流LVDT設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與其信號調理電子設備之間的電連接。最好的方法連接取決于應用的具體情況和LVDT運行的環境。

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

液壓油完全穿透內部繞組，從而不會產生壓差。在液壓系統中使用連接器，常規的快速壓力波動可能會產生臨時密封點或壓力袋。當產生壓力袋時，非常高的壓力可以作用在不能承受它的部件上，從而導致損壞或失效。在通風的LVDT中，引線配置成為確保流體自由流動以適應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計有螺紋和附帶的O形環的配件。必須選擇連接器，以便為內部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電性和腐蝕性，因此將此流體滲入內部LVDT繞組或外部電氣連接會導致損壞，短路或傳感器失敗。密封連接器的替代方案是實現具有螺紋和O形環槽的配件。當LVDT旋入固定裝置時，O形環接合并形成密封，因此外部流體不會滲透。在所有連接和內部組件上保持氣密密封對于LVDT的持續運行至關重要。

如何為常見的井下要求設計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的區域。

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計和材料來可靠地運行。UNIVO的 LVDT由一系列材料構成，如不銹鋼，Inconel或蒙乃爾合金，最適合操作環境。傳感器在石油和天然氣應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通常浸入化學和電惰性液壓油中，并設計有400系列通風不銹鋼外殼。通風外殼可以平衡LVDT內外的壓力，因此可以承受高壓帶來的沖擊，并在空間有限的地方進行。除了保護內部繞組外，400系列外殼還可以屏蔽LVDT內部的磁場，以提高線性度并防止相鄰設備產生的外部電氣干擾。

在一些內徑范圍配置中，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物質，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。

無論是通風還是密封，所有用于井下的LVDT都具有某些設計特征和方法。內部線圈采用高溫磁線和膠帶，引線纏繞，耐化學性和溫度等級為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，在未來的鉆井設備上，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設計技術可以在高達1000?F（538?C）的溫度下連續運行，同時可以承受惡劣的井下環境。通過使用特殊的電氣材料，陶瓷和特殊的極端溫度芯材，LVDT可以在最苛刻的環境中繼續提供更高的機械壽命和更高的分辨率和可重復性。

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用而設計，同時可在深海應用所需的惡劣環境中運行。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

應用

深海應用

液壓執行器

極端高壓應用

壓力試驗容器