馬達(dá)滑輪組的研究及滑輪誤差分析

李立春

[摘 要]射孔深度的計(jì)數(shù)方式有馬達(dá)計(jì)數(shù)和馬丁代克兩種，在射孔施工過程中井口滑輪和馬達(dá)的組合計(jì)數(shù)方式被廣泛使用。在施工過程中滑輪會(huì)由于磨損、異物的附著、齒輪磨損、齒輪模數(shù)不同等因素造成深度計(jì)數(shù)的不準(zhǔn)確，統(tǒng)稱為滑輪誤差。本文主要針對(duì)滑輪傳動(dòng)關(guān)系及其誤差做了研究和分析希望能能和大家一起交流。

[關(guān)鍵詞]馬達(dá)滑輪組；優(yōu)缺點(diǎn)；解決辦法

1 深度計(jì)數(shù)的方式

1.1馬達(dá)

馬達(dá)通過和井口滑輪的齒輪嚙合，由井口滑輪與電纜之間產(chǎn)生的摩擦力提供動(dòng)力帶動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)。井口滑輪由輪體、輪軸、夾板三部分構(gòu)成。在輪體的中心是兩個(gè)軸承和一個(gè)滑輪軸，輪體的兩側(cè)各有一個(gè)60齒的齒輪。輪軸與軸承配合，使輪體能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)。兩塊夾板分別固定在輪軸兩側(cè)，其上端用來固定井口馬達(dá)。馬達(dá)為50齒，兩者傳動(dòng)比n=1.2。也就是說井口滑輪每轉(zhuǎn)一圈馬達(dá)就要轉(zhuǎn)1.2圈，常用的滑輪一般有1.5m和2.5m兩種。深度信號(hào)由馬達(dá)連接線傳輸?shù)降孛鎯x信號(hào)板中的深度板部分進(jìn)行計(jì)數(shù)?；喌妮嗴w材料為尼龍或鑄鋁，具有很高強(qiáng)度，高韌性，耐腐蝕，成本低等優(yōu)點(diǎn)。井口馬達(dá)殼體為鋁制，具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、對(duì)油液的污染不敏感、耐沖擊和慣性小等優(yōu)點(diǎn)。

1.2馬丁代克

電纜的直線運(yùn)動(dòng)使深度編碼器的圓盤作圓周運(yùn)動(dòng)，測量輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過深度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)光柵盤隨著電纜的起下而轉(zhuǎn)動(dòng)，光源燈透過特制的光柵使光電脈沖發(fā)生器產(chǎn)生光電脈沖，脈沖送到信號(hào)采樣機(jī)板中的深度電路部分。經(jīng)過深度校正后的深度脈沖被深度計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)為深度信號(hào)。而單位時(shí)間內(nèi)輸出的脈沖數(shù)量則反映了測井速度。馬丁代克采用鈦合金材料，具有強(qiáng)度高，工作可靠。緊固件均采用不銹鋼材料， 防腐、防磁化等特點(diǎn)。

2 滑輪馬達(dá)計(jì)數(shù)組合優(yōu)缺點(diǎn)

馬丁代克計(jì)數(shù)精確深度誤差<0.5%常被用于測井中，但在射孔實(shí)際工作中最多的還是采用馬達(dá)滑輪組合的計(jì)數(shù)方式，原因由以下幾點(diǎn)：

（1）馬丁代克必須保持清潔，在射孔的補(bǔ)孔井施工時(shí)電纜會(huì)附著油泥，會(huì)造成馬丁代克的堵塞影響作業(yè)效率。而井口滑輪能夠克各種條件下的工作。

（2）馬丁代克允許電纜通過的通道直徑很小，在電纜打扭、打結(jié)、變形或斷絲堆集時(shí)無法通過馬丁代克，而用滑輪馬達(dá)的組合會(huì)大大降低處理此類情況的難度。

（3）保養(yǎng)維修麻煩，不能現(xiàn)場維修。由于馬丁代克光柵盤光孔微小，進(jìn)了灰塵會(huì)堵遮光孔造成測井深度誤差。打開修理時(shí)，需送回廠家或在空氣非常潔凈的室內(nèi)進(jìn)行。在正常情況下滑輪只需黃油嘴加注黃油和正常清理油污即可，馬達(dá)體積較小方便存放也可少許備用。

（4）精密設(shè)備存放不便。作業(yè)完后要拆下馬丁代克進(jìn)行保養(yǎng)清洗，搬動(dòng)時(shí)，要防止碰壞插座和深度編碼器，必須切實(shí)固定好，以防止途中顛壞。井口滑輪可放置三等艙焊接支架上固定，馬達(dá)可放置于工具箱內(nèi)，十分方便。

（5）東北冬季受結(jié)冰影響，會(huì)造成電纜與測量輪之間的打滑，出現(xiàn)深度誤差，要加裝加熱裝置，增加維修保養(yǎng)成本?；喸诙緯r(shí)也會(huì)受到結(jié)冰的影響但不是打滑而是電纜或滑輪槽結(jié)冰，要做好除冰工作，保證深度準(zhǔn)確。

（6）馬丁代克采用鈦合金材料儀器精密成本較高。

3 造成滑輪誤差的原因

在射孔施工過程中往往會(huì)由于滑輪自身原因和其他外在因素使數(shù)碼管深度與記號(hào)井所校深度大記號(hào)存在差值，要把這個(gè)差值輸入計(jì)算機(jī)作為深度補(bǔ)償。我們把這個(gè)差值稱之為“滑輪誤差”，造成其誤差有以下幾點(diǎn)：

3.1滑輪磨損

在滑輪的長期使用過程中電纜與滑輪之間的摩擦使滑輪凹槽變深，滑輪周長變小，單位圈數(shù)走過的電纜長度變短，而地面儀深度板還是以馬達(dá)轉(zhuǎn)1.2圈滑輪轉(zhuǎn)1圈電纜走1.5米計(jì)數(shù)，所以地面儀反映出的深度信號(hào)比正常來得晚。

3.2異物的附著

滑輪凹槽內(nèi)有油泥、電纜上有油泥、冬天電纜滑輪結(jié)冰都會(huì)使電纜在滑輪凹槽內(nèi)走過的單位圓周長度變大，就是所說的滑輪變大了，反映到地面儀上所顯示的就是深度信號(hào)來得早。

3.3齒輪磨損

輪體兩側(cè)的齒輪和馬達(dá)上的齒輪在長時(shí)間的摩擦下會(huì)受到疲勞磨損和油污的腐蝕，造成齒輪的劃傷、點(diǎn)蝕、剝落、膠合和腐蝕，經(jīng)分析齒輪磨損會(huì)造成齒輪間隙增大 噪聲變大 效率降低，齒輪強(qiáng)度降低 易發(fā)生安全事故，但并不會(huì)影響滑輪誤差。

3.4齒輪模數(shù)不同

模數(shù)是指相鄰兩輪齒同側(cè)齒廓間的齒距。同模數(shù)同壓力角的齒輪才能正確嚙合。

式中：

M——模數(shù)

Da——齒頂圓直徑

Z——齒數(shù)

由以上公式得出常用齒頂圓直徑91mm齒數(shù)為50馬達(dá)模數(shù)為1.75。那么得出滑輪的齒頂圓直徑為108.5mm。在以往的施工過程中曾遇見過滑輪齒數(shù)為64齒，滑輪和馬達(dá)的動(dòng)比n=1.28，由下式計(jì)算得出滑輪轉(zhuǎn)一圈為1.6米但，計(jì)算機(jī)還按一圈1.5米計(jì)數(shù)這樣深度就不準(zhǔn)了。模數(shù)越大，齒輪直徑越大，相應(yīng)的其齒厚也越大，這樣可以傳遞的轉(zhuǎn)矩也越大。但為了現(xiàn)場施工方便考慮在保證強(qiáng)度的前提下，模數(shù)越小越好，這樣其體積越小，機(jī)構(gòu)也會(huì)更緊湊。

x=16m

3.5校記號(hào)不準(zhǔn)確

在記號(hào)井校記號(hào)時(shí)，測完七組數(shù)據(jù)定位完成后，會(huì)以地面儀上的數(shù)碼表深度計(jì)算滑輪誤差如：定位900米而數(shù)碼表深度顯示898.5，計(jì)算機(jī)誤差都是以千米誤差計(jì)算從而得出此滑輪誤差為1.6無限循環(huán)小數(shù)。

x=1.6666667

以上計(jì)算是理想狀態(tài)下計(jì)算出的滑輪誤差。但在實(shí)際施工過程中，會(huì)由與多重因素間接影響射孔深度，我們一般也把它考慮到滑輪誤差中去。

3.5.1人為因素

首次井口對(duì)零深度大記號(hào)對(duì)零不準(zhǔn)，在電纜起下過程中不勻速。計(jì)算滑輪誤差時(shí)通常我們會(huì)取小數(shù)點(diǎn)后一位為此滑輪誤差如：1.6667是取1.6m還是1.7m造成了數(shù)據(jù)輸入的不準(zhǔn)確。

3.5.2電纜因素

電纜的型號(hào)、電纜的疲勞程度、電纜的產(chǎn)地、電纜的粗細(xì)、材質(zhì)、抗拉強(qiáng)度及電纜的投產(chǎn)時(shí)間都會(huì)有所不同，因此電纜的伸縮變化量就會(huì)不一樣，由此影響滑輪誤差的準(zhǔn)確性。

3.5.3設(shè)備因素

磁定位儀記錄點(diǎn)位置與電纜零點(diǎn)間的距離就是儀器零長。雖然這個(gè)數(shù)值可以通過丈量取得，但是由于機(jī)械加工的原因，記錄點(diǎn)位置也會(huì)存在一定的偏差。我們常用的馬達(dá)由機(jī)殼、定子、轉(zhuǎn)子、球軸等部分組成，是使用過程中轉(zhuǎn)子上的緊固螺絲松動(dòng)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子打滑丟轉(zhuǎn)。

3.5.4施工環(huán)境因素

完井液黏度、密度等參數(shù)的不同，電纜和井下儀器在井下所受的浮力和摩擦阻力也不一樣，這些也會(huì)直接影響電纜的張力值。另外，井深、井斜、井身結(jié)構(gòu)、井下儀器掛卡現(xiàn)象、也會(huì)不同程度的影響滑輪誤差。

3.5.5施工類型

我們每年射孔任務(wù)的70%以上都是用電纜射孔完成的，在校記號(hào)時(shí)一般采用直徑48磁定位儀。這種磁定位儀大部分被用到管輸兩次定位調(diào)整和少量工程井定位中，而在電纜射孔時(shí)我們采用直徑為73的磁定位儀與射孔槍連接，這樣兩種施工類型使得井下儀器重量不一也會(huì)造成的電纜變化，影響滑輪誤差的確定。

4 解決辦法

以上所分析的因素在一定程度上都會(huì)對(duì)影響滑輪誤差的準(zhǔn)確性，產(chǎn)生的誤差累計(jì)效應(yīng)有時(shí)相當(dāng)大。它們中有些屬于系統(tǒng)本身的誤差，有些是在進(jìn)行資料處理時(shí)出現(xiàn)的，還有些是人為操作時(shí)產(chǎn)生的。針對(duì)以上 產(chǎn)生誤差的因素，為了能進(jìn)一步把滑輪誤差減小到最低限度，提出以下幾點(diǎn)措施和建議：

（1）定期對(duì)滑輪誤差進(jìn)行校正，尤其是同時(shí)新?lián)Q電纜和滑輪時(shí)，一定要先去除電纜自身應(yīng)力后再去校滑輪誤差，而且計(jì)算輸入要準(zhǔn)確。校記號(hào)時(shí)嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行操作，控制電纜起下速度。

（2）對(duì)滑輪馬達(dá)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修保養(yǎng)，磨損嚴(yán)重時(shí)要及時(shí)更換，搬動(dòng)時(shí)禁止野蠻操作。

（3） 定期精確丈量每個(gè)磁定位儀的記錄點(diǎn)位置，發(fā)現(xiàn)其長度有變化時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

（4）當(dāng)深度變化很大時(shí)，要結(jié)合現(xiàn)場情況分析其原因是否是由滑輪引起，不要盲目去改動(dòng)滑輪誤差。

5 總結(jié)

從完井電測到最后的射孔每個(gè)環(huán)節(jié)都存在誤差，我們不能完全消除誤差，只能精確統(tǒng)計(jì)誤差、減小誤差?；喺`差對(duì)于射孔來說是廣義的，它包含了多種因素，需要我們對(duì)每個(gè)因素進(jìn)行仔細(xì)分析和研究，要求我們?cè)谶M(jìn)行各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)際操作時(shí)盡量精確滑輪誤差，從而進(jìn)一步提高射孔質(zhì)量，為油氣層的準(zhǔn)確開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)種因素。