SDZ-30B0 雙感應(yīng)-八側(cè)向平衡活塞裝置的改進(jìn)

李 虹 梁志成

(中石化江蘇石油工程公司地質(zhì)測井處 江蘇 揚(yáng)州 225007)

0 引 言

SDZ30B0 雙感應(yīng)－八側(cè)向是獲取井下油、氣、水資料的重要測井儀器之一。儀器內(nèi)部由電路、線圈系、儀器骨架和硅油組成，外部主要由玻璃鋼承壓筒、八側(cè)向電極探頭和平衡系統(tǒng)組成。其中，平衡系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)儀器在井下內(nèi)外壓差平衡，保證儀器玻璃鋼外殼在井下不被壓破。平衡系統(tǒng)的工作是靠八側(cè)向內(nèi)的平衡活塞實(shí)現(xiàn)，其內(nèi)外壓力差可通過活塞的移動，將壓力傳遞給儀器玻璃鋼筒內(nèi)的硅油，通過硅油完成內(nèi)外壓力平衡。硅油是平衡系統(tǒng)中重要的壓力傳遞介質(zhì)，不能缺少。因此，工作中通過觀察平衡活塞顯示硅油位置，判斷平衡系統(tǒng)是否缺油，非常重要。但是，筒內(nèi)含有較多氣體存在，就會影響到平衡活塞油位檢查的準(zhǔn)確性，使缺油得不到及時發(fā)現(xiàn)和補(bǔ)油問題，導(dǎo)致儀器平衡系統(tǒng)工作失靈［1、2］。

在實(shí)際生產(chǎn)中，雙感應(yīng)－八側(cè)向儀器玻璃鋼筒內(nèi)有較多氣體存在，是時常出現(xiàn)的普遍問題，已影響到儀器平衡油位檢查的準(zhǔn)確性，并出現(xiàn)儀器玻璃鋼筒被壓裂現(xiàn)象。本文通過從查找儀器玻璃鋼筒內(nèi)產(chǎn)生氣體原因和缺油問題入手，改進(jìn)八側(cè)向平衡活塞裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)解決問題。

1 原因分析

1.1 電極系結(jié)構(gòu)性密封缺陷

通過現(xiàn)場拆解從組成結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了分析，儀修人員認(rèn)為結(jié)構(gòu)性密封問題較大，存在接觸面間隙泄露可能，理由如下:

1)該電極系結(jié)構(gòu)密封采用的是平面靜密封，平面靜密封面多達(dá)10 處，而平面靜密封存在密封不可靠的現(xiàn)象。

2)該電極系結(jié)構(gòu)并非為一個整體，是由7 個獨(dú)立的電極環(huán)、5 個電極環(huán)絕緣隔套和10 個密封圈，通過螺帽擠壓實(shí)現(xiàn)部件組合和平面靜密封。

因此，單個部件加工精度誤差、多個部件組裝后的誤差、螺帽擠壓松緊程度都會影響儀器的整體結(jié)構(gòu)的靜密封性［3］。另外，也存在細(xì)微接觸面間隙泄露的問題。通過客觀科學(xué)分析形成二點(diǎn)共識(排除化學(xué)反應(yīng)方式產(chǎn)生氣體前提下)，一是儀器內(nèi)的氣體是從外部進(jìn)入;二是氣體進(jìn)入要符合三個條件:

(1)空間，有容納氣體存在的空隙;

(2)壓差，儀器內(nèi)部壓力小于外部壓力，有負(fù)壓差存在;

(3)路徑，有供氣體滲入密封間隙存在。

為證實(shí)是否具備上述三個條件，在現(xiàn)場從多個方面開展調(diào)查與分析，認(rèn)為基本符合三個條件:有容納氣體存在空隙;因儀器玻璃鋼殼體存在質(zhì)量缺陷;硅油的滲出，留下了空氣進(jìn)入的空隙。主要原因是現(xiàn)使用的平衡活塞有一定滯后性，需要有外力克服阻力后才能起平衡作用。因此，儀器內(nèi)硅油缺失時平衡活塞不能很好和及時的填充漏油空間;壓差是因缺油，出現(xiàn)內(nèi)外負(fù)壓差;路徑，氣體密度很小，微量氣體從儀器密封不好的接觸面間隙中浸入，經(jīng)長時間日積月累的聚集，形成了大量氣體［4］。

1.2 玻璃鋼殼體存在質(zhì)量缺陷

對玻璃鋼殼體是否存在質(zhì)量缺陷進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有較多儀器玻璃鋼殼體表面，有不規(guī)則的油跡，有多有少，位置各不相同。因此，經(jīng)分析認(rèn)為，儀器內(nèi)部的硅油的缺失是因內(nèi)腔中硅油從殼體處流失的。

2 改進(jìn)方案及實(shí)施

2.1 改進(jìn)平衡活塞裝置

通過原因分析可知，接觸面間隙存在與缺油、氣體產(chǎn)生之間存在密切關(guān)聯(lián)性，是氣體進(jìn)入的路徑，泄露程度取決于電極系結(jié)構(gòu)密封性好壞。所以，利用反向思維，借助活塞能移動的特點(diǎn)，給活塞外側(cè)增加外力來阻斷氣體進(jìn)入條件，實(shí)現(xiàn)解決問題目的。

2.2 實(shí)施方案

1)改進(jìn)思路。如圖1 所示，在平衡活塞外側(cè)施加外力，使儀器內(nèi)部壓力始終大于儀器的外部壓力。通過活塞把外力傳遞給硅油，達(dá)到壓縮硅油，及時消除內(nèi)腔空隙和用硅油填充密封面間隙，阻斷從接觸面間隙中進(jìn)氣途徑;

圖1 八仙向內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2)增加儀器內(nèi)壓。如圖2 所示，在活塞外側(cè)增加彈簧。

圖2 彈簧安裝位置圖

3)選擇合適內(nèi)壓。方法確定后，我們對增加多少內(nèi)部油壓進(jìn)行了分析與討論，一致認(rèn)為彈簧在被壓縮一半位置時，彈簧所提供的壓力，應(yīng)該略大于活塞的摩擦力和硅油的粘力，確保注油嘴打開后只往外滲油，而不噴油為合適壓力，在滿足硅油能及時填充密封面間隙，防止外部氣體滲入，也方便彈簧的安裝與平時的儀器維護(hù)。

對此，我們選用了兩種直徑(4 mm、5 mm)的彈簧。技術(shù)要求是彈簧被壓縮到320 mm 時，能為儀器內(nèi)部硅油分別提供25 kg ～30 kg、45 kg ～50 kg 的內(nèi)壓。通過在儀器上的試驗(yàn)，確認(rèn)4 mm 直徑的彈簧所提供的25 kg ～30 kg 壓力能滿足要求［5］，見表1。

表1 彈簧壓力效果對比表

4)改進(jìn)工藝措施。為了便于將彈簧安裝到平衡筒內(nèi)，對平衡系統(tǒng)裝配工藝進(jìn)行了改進(jìn)，并制作了相配套的帶油尺線彈簧裝配桿，如圖3 所示。

圖3 彈簧裝配桿圖

(5)改進(jìn)后電極系裝配示意圖，如圖4 所示。

3 結(jié) 論

通過改進(jìn)平衡系統(tǒng)的措施實(shí)施，解決了因儀器存在平面靜密封間隙和殼體滲油出現(xiàn)的儀器缺油、進(jìn)氣問題，避免了因儀器平衡系統(tǒng)工作失靈，避免發(fā)生玻璃鋼殼體被壓裂和儀器進(jìn)泥漿的事故發(fā)生。

圖4 改進(jìn)后八側(cè)向結(jié)構(gòu)示意圖

用安裝彈簧的方法改進(jìn)儀器平衡系統(tǒng)，是在現(xiàn)有的平衡系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，無需更換平衡筒，因而有投入小、見效快、低成本、高回報的優(yōu)點(diǎn)。

［1］中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所.SDZ-3000 快速測井平臺測井儀器培訓(xùn)教材.電氣部分，2008(資料)

［2］馮啟寧，鞫曉東，柯式鎮(zhèn)，等.測井儀器原理［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2010:140 -141.

［3］中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所.SDZ-3000 快速測井平臺測井儀器培訓(xùn)教材結(jié)構(gòu)部分，2008(資料)

［4］梁志成，柯 濤.801 雙感應(yīng)-八側(cè)向儀器電極系存在的問題及改進(jìn)方法［J］.石油儀器，2003，17(1):47 -49.

［5］吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(第三版)［M］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010:56 -57.