張力校驗(yàn)及儀器拆卸平臺的設(shè)計(jì)

胡培毅 敬金秀 陽成軍 鄭 華

(川慶鉆探測井公司 重慶)

張力校驗(yàn)及儀器拆卸平臺的設(shè)計(jì)

胡培毅 敬金秀 陽成軍 鄭 華

(川慶鉆探測井公司 重慶)

儀器串的井下受力狀況是由張力儀來監(jiān)測的,張力儀的性能參數(shù)和精度極大程度地影響著操作人員對儀器運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷,設(shè)計(jì)出不僅能夠統(tǒng)一標(biāo)定各系列張力儀,而且還能模擬動態(tài)的儀器受力狀況的校驗(yàn)平臺極具現(xiàn)實(shí)意義,校驗(yàn)臺液壓動力同時(shí)被設(shè)計(jì)用于儀器的拆卸作業(yè),抱箍的設(shè)計(jì)模式可避免錘擊對儀器產(chǎn)生的傷害,該功能進(jìn)一步增強(qiáng)了校驗(yàn)平臺的實(shí)用性。

張力儀;張力校驗(yàn)臺;儀器拆卸;傳感器

0 引 言

下井儀器串中井下張力儀是儀器串受力的重要指示,張力儀的性能參數(shù)和精度極大程度地影響著對儀器運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷。一方面張力儀在測井施工中所起的作用起來越大,另一方面張力儀在使用、保養(yǎng)及維護(hù)中存在著的一系列問題已逐漸不適應(yīng)高水平施工作業(yè)。主要表現(xiàn)為:

1)各測井系列的張力儀均沒進(jìn)行過統(tǒng)一的標(biāo)定。

2)張力儀均沒進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的校驗(yàn),無法確認(rèn)張力儀在受力狀態(tài)下的線性特性以及張力儀在井下儀器受力狀況的精確判斷。

3)對大量故障張力儀的維修情況表明,許多靜態(tài)參數(shù)良好的張力儀(指對張力儀進(jìn)行的無受力情況下電橋電阻檢查),儀器在井下工作時(shí)卻出現(xiàn)張力異常。

如何模擬動態(tài)的儀器受力情況對儀器的維修測試過程中極為重要,這種有針對性的動態(tài)測試在張力儀維修,檢查時(shí)非常必要。因此,設(shè)計(jì)配備能對井下張力儀進(jìn)行刻度和校驗(yàn)的裝置是很有必要的。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

該測試系統(tǒng)主要由平臺骨架體,NLY3806負(fù)荷測量儀(監(jiān)測面板),Φ80的主液壓油缸,Φ50輔液壓油缸,靈敏度達(dá)到2mV/V的張力傳感器,手動液壓泵,以及適合不同測井系列張力儀的校驗(yàn)拉力連接筒,專用拆卸抱箍,連接桿,專用長度可調(diào)的連接伸縮桿,測試臺張力儀與地面系統(tǒng)專用連接線等組成。

工作原理:實(shí)驗(yàn)時(shí)將所需測試的張力儀平置于平臺中部,通過校驗(yàn)連接筒、連接件總成與主液壓油缸連接,同時(shí)主液壓油缸與張力傳感器硬連接,測試時(shí)通過手動液壓泵將液壓油泵入主液壓油缸中,油缸的活塞產(chǎn)生前后的位移,其位移迫使與之相連的張力儀受張或壓力,張力和壓力的選擇通過測試平臺上的手動換向閥組來實(shí)現(xiàn),由于連接筒設(shè)計(jì)為側(cè)開口式,張力儀與測井地面系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電纜或軟接線的連接,因而測井地面系統(tǒng)可對張力儀的工作情況實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)記錄,由于測試平臺也配置標(biāo)準(zhǔn)的張力傳感器及張力監(jiān)測面板,由其測試得到的標(biāo)準(zhǔn)測量值可判斷張力儀的測量值是否準(zhǔn)確[1]。

2 主要設(shè)計(jì)單元

2.1 測試平臺設(shè)計(jì)

測試平臺主體臺架結(jié)構(gòu):

根據(jù)各測井系列井下張力儀的外型特點(diǎn),結(jié)合張、壓力測試數(shù)值,將測試平臺設(shè)計(jì)為長方型,長2.2m,寬0.6m,高0.8m(含輪高),主臺面長1.0m,骨架體采用矩形管材[2]。

2.2 動力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

手動液壓泵SYB-2是整個(gè)測試平臺的動力來源,其作用是通過改變泵內(nèi)液壓油在油腔中的容積量來實(shí)現(xiàn)液體壓力作用,液壓油容積量的變化導(dǎo)致主、輔油缸活塞的進(jìn)或退,最終獲得必要的拉、壓力。

關(guān)鍵參數(shù)為:高壓額定壓力:63MPa高壓額定排量:2.3ml/次低壓額定壓力:1MPa低壓額定排量:12.5ml/次。

2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)功能實(shí)現(xiàn)的要求,特設(shè)計(jì)了兩個(gè)動力執(zhí)行機(jī)構(gòu),即主、輔液壓油缸。

主液壓油缸:測試平臺液壓系統(tǒng)的主執(zhí)行機(jī)構(gòu),在進(jìn)行井下張力儀測試過程時(shí),受手動液壓泵的泵送油的作用,該油缸活塞實(shí)現(xiàn)向前行程和向后行程,通過設(shè)計(jì)的與測試儀器配套的專用校驗(yàn)連接筒,對測試儀器產(chǎn)生壓力和拉力。在執(zhí)行儀器的拆卸功能時(shí),該油缸活塞的向前行程和向后行程配合特制的拉力箍,對所拆卸儀器產(chǎn)生沿徑向的拉力或推力,實(shí)現(xiàn)對儀器的拆卸。

油缸尺寸:Φ80,桿徑:Φ45,壓力20MPa時(shí)可產(chǎn)生10T推力。

輔液壓油缸:該液壓油缸是測試平臺液壓系統(tǒng)的輔執(zhí)行機(jī)構(gòu),其整合于液壓抱箍中,作用是在進(jìn)行測井儀器的拆卸作業(yè)時(shí),受手動液壓泵泵送油的作用推動該油缸活塞前后運(yùn)動,從而實(shí)現(xiàn)抱箍的抱緊能力,確保拆卸儀器牢靠地緊固于拆卸平臺上。

油缸尺寸:Φ50,桿徑:Φ20,壓力10MPa時(shí)可產(chǎn)生1.96T抱緊力[3]。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)張力傳感器(CLL-10型)

靈敏度2mV/V。

測試平臺核心單元,其作用是準(zhǔn)確測量主液壓油缸施加于測試張力儀的張、壓力值,并以電位差的方式傳輸于NLY3806負(fù)荷測量儀,以實(shí)現(xiàn)對測試目標(biāo)的完全監(jiān)控。

2.5 監(jiān)測面板

NLY3806負(fù)荷測量儀,其作用是顯示井下張力儀在測試過程中所受到的張(或壓)力數(shù)值,該值為標(biāo)準(zhǔn)參考值,是確認(rèn)井下張力儀工作是否正常的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

精度:符合OIML Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)

顯示:8位0.8in(1in=25.4mm)LED顯示

分度值:1、2、5、10、20、50 可選

傳感器負(fù)載能力:可驅(qū)動350Ω傳感器4個(gè)

2.6 專用校驗(yàn)連接筒

為適應(yīng)不同測井系列張力儀與油缸拉力桿的連接,特設(shè)計(jì)適合5700測井系列、2000測井系列、2530測井系列的專用校驗(yàn)連接筒,校驗(yàn)連接筒具有不同的扣型與尺寸,均采用側(cè)開口式設(shè)計(jì),進(jìn)行張力測試的同時(shí)可保證井下張力儀與測井地面系統(tǒng)纜芯的連接能力。

2.7 專用拉力連接件總成

由于不同系列測井儀甚至同系列不同廠家測井儀的固定位置相差較大,特設(shè)計(jì)專用可調(diào)拉力桿進(jìn)行不同儀器的適應(yīng)性連接,拉力桿采用螺紋與螺桿進(jìn)動之間的位移變化實(shí)現(xiàn)總長度的調(diào)節(jié)。

3 設(shè)計(jì)驗(yàn)證

對組裝出測試平臺用專用測試桿代替張力儀進(jìn)行了拉壓力實(shí)驗(yàn),測試結(jié)果表明測試平臺液壓泵可提供超過-2-5t的測試所需張壓力值,儀器拆卸抱箍拆解力可超過1t。

在5700測井系列張力儀 3981XA、EXCELL2000測井系列張力儀DTD、CSU系列張力儀AMS的測試過程中,校驗(yàn)臺均提供了極為準(zhǔn)確和穩(wěn)定的拉、壓力,為張力儀性能的測試提供了良好的保證。

4 結(jié)束語

現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果證明,測井張力儀刻度校驗(yàn)及測試維修綜合平臺功能實(shí)用,操作簡單,運(yùn)行可靠,對各類張力儀器的適用能力強(qiáng),采用液壓動力提供對儀器的張力和壓力,不僅可長時(shí)間維持測試動力,獲得更精準(zhǔn)的測試參數(shù),同時(shí)結(jié)合獨(dú)立的張力監(jiān)測功能,保持了與測井地面系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)同步對比分析的能力;獨(dú)特設(shè)計(jì)的整合了液壓油缸的抱箍可避免儀器拆卸時(shí)受到重?fù)舳鴮?dǎo)致?lián)p壞,帶來了儀器拆卸新的理念,實(shí)際應(yīng)用表明,測試平臺各指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求,完全滿足現(xiàn)場的需要。

[1] 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,1987

[2] 杜慶華,張華彬,侯金燦.材料力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,1998

[3] 孫曉云,趙署寧,祝若飛.液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[M].北京:中國電力出版社,1987

P631.8+3

B

1004-9134(2010)03-0001-02

2009-08-21 編輯:高紅霞)

胡培毅,男,1970年生,高級工程師,1992年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院電子儀器專業(yè)?，F(xiàn)在測井技術(shù)分公司從事儀器維修工作。郵編:400021