常見測(cè)井儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)探討與創(chuàng)新

王野梁

【摘 要】本文針對(duì)目前國(guó)際上主流測(cè)井公司所采用的幾種經(jīng)典的裸眼井測(cè)井儀器的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述，同時(shí)還給出了一種新型的裸眼井測(cè)井儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)，對(duì)測(cè)井儀器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】裸眼井；測(cè)井儀器；機(jī)械結(jié)構(gòu)；新型

Review and Innovation of Mechanical Structure of Logging Tools

WANG Ye-liang

（China Oilfield Services limited Well Tech，Beijing 101149，China）

【Abstract】In this paper， the classic mechanical structure of open hole logging tools currently used international mainstream logging company were analyzed in detail， and gives a new open hole logging instrument mechanical structure. It has the guiding significance for structural design of logging instrument.

【Key words】Open hole； Logging tools； Mechanical structure； New

0 引言

目前，國(guó)內(nèi)外各大測(cè)井公司都開發(fā)了自己的測(cè)井系統(tǒng)，同時(shí)也形成了一套具有各自特色的測(cè)井儀器裝備。雖然各家儀器的工作指標(biāo)（如耐溫性、耐壓性、耐腐蝕性等）是不同的，但是在實(shí)際應(yīng)用中，測(cè)井儀器的機(jī)械結(jié)構(gòu)往往是大同小異的。有些測(cè)井公司甚至為了達(dá)到井下儀器的互聯(lián)互通，會(huì)達(dá)成協(xié)議，通用同一套測(cè)井儀器的機(jī)械連接方式。本文對(duì)國(guó)際上主流的測(cè)井公司的幾種裸眼井測(cè)井儀器的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探討，同時(shí)給出了一種新型的裸眼井測(cè)井儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)，希望能對(duì)測(cè)井儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供一些參考。

1 貝克阿特拉斯測(cè)井儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)

Baker Atlas（貝克阿特拉斯）測(cè)井公司是Baker Hughes（貝克休斯）公司的下屬子公司，其Eclips.5700測(cè)井系統(tǒng)在全世界應(yīng)用最為廣泛[1]。目前該公司的裸眼井測(cè)井儀器分為37系列（隸屬于Cls.3700測(cè)井系統(tǒng)）與57系列。其中57系列儀器占據(jù)絕大部分權(quán)重（例如2228、2438、4253等儀器[2]），37系列為測(cè)井輔助短節(jié)儀器使用（例如3981、3944、3966等儀器[2]），還有一些儀器由于需要連接57系列與37系列儀器的特殊性而被保留下來（例如上37下57的3516儀器，上57下37的3516儀器等[2]）。圖一為貝克阿特拉斯公司57系列儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)。

貝克阿特拉斯的57測(cè)井儀器為三段式結(jié)構(gòu)：57上接頭、儀器外殼和57下接頭，同時(shí)采用32芯公、母插頭實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳遞。儀器外殼內(nèi)部包含儀器的電子骨架和保溫瓶等零件。

57上接頭部分：

（1）快速螺母為兩個(gè)半環(huán)的組合體，可以實(shí)現(xiàn)儀器之間的快速連接?？煨菽概c上接頭之間的間隙可以加注硅脂，避免其被泥漿糊死而無法拆卸和保養(yǎng)。

（2）儀器的貫通線從骨架引出后收納在上接頭的內(nèi)部，俗稱“豬尾巴”。其線束靠航空插頭與32芯母插頭相連接。32芯母插頭被擋圈與鍵定位在上接頭內(nèi)部。

（3）上接頭內(nèi)部還設(shè)有彈簧。彈簧被壓板、滑套及螺釘定位在上接頭內(nèi)部，同時(shí)提供推力給滑套，滑套便將儀器骨架頂緊在儀器外殼內(nèi)，起到軸向定位的作用。

（4）上接頭上、下端各設(shè)有2個(gè)O型橡膠密封圈，保證密封性能良好。

儀器外殼為有一定壁厚的圓柱狀殼體，上、下兩端各有螺紋和密封面。

57下接頭部分：

（1）下接頭上端面設(shè)有銷軸孔，便于儀器骨架的徑向定位。

（2）下接頭內(nèi)部安裝一個(gè)32芯承壓插頭，其被鍵與卡簧定位，若密封失效后可以耐井液的壓力而保持不漏。

（3）下接頭上端設(shè)有2個(gè)O型橡膠密封圈和連接儀器外殼的螺紋，下端設(shè)有密封面和連接快旋螺母的螺紋。

貝克阿特拉斯的37測(cè)井儀器與57測(cè)井儀器結(jié)構(gòu)類似，同樣為三段式結(jié)構(gòu)：37上接頭、儀器外殼和37下接頭，同時(shí)采用28芯公、母插頭實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳遞。但是37儀器之間的對(duì)接用的是連接套，且沒有承壓的功能。在此不做詳細(xì)的闡述。

在耐溫和耐壓性方面，貝克阿特拉斯的測(cè)井儀器（無論是57還是37系列）絕大多數(shù)的指標(biāo)都是140Mpa＼175℃，這類指標(biāo)的儀器幾乎都帶有保溫瓶；對(duì)于輔助類測(cè)井儀器，其耐溫耐壓的指標(biāo)可以達(dá)到140 Mpa＼204℃[2]。

2 斯倫貝謝測(cè)井儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)

Schlumberger（斯倫貝謝）測(cè)井公司是目前國(guó)際上測(cè)井行業(yè)的NO.1，其測(cè)井系統(tǒng)Maxis.500非常先進(jìn)[1]，其裸眼井測(cè)井儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖二所示。該公司的裸眼井測(cè)井儀器還可以與Halliburton（哈里伯頓）測(cè)井公司Excell.2000[1]測(cè)井系統(tǒng)的裸眼井測(cè)井儀器互聯(lián)互通，它們共用同一套井下儀器的機(jī)械連接方式。

斯倫貝謝的測(cè)井儀器為整體式結(jié)構(gòu)，將儀器的上接頭、儀器外殼和下接頭直接做成了一個(gè)整體，簡(jiǎn)單明了。采用32芯公、母插頭實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳遞。

（1）快旋螺母設(shè)計(jì)為一個(gè)整環(huán)，其被2個(gè)擋環(huán)與1個(gè)鋼絲擋圈定位。為了防止泥漿糊死快旋螺母，在其下方設(shè)置了1個(gè)O型橡膠密封圈。

（2）提供推力的彈簧直接設(shè)在儀器骨架的上端，由滑套與銷子定位?；着c骨架相連接，彈簧的推力傳遞到骨架，將其軸向定位。骨架的貫通線直接收在骨架上端的32芯母插頭上。32芯母插頭被鍵定位。

（3）設(shè)計(jì)了一個(gè)32芯公插頭外殼，骨架的下端與之相連。該插頭外殼上設(shè)有一個(gè)定位鍵，依靠特殊而巧妙的結(jié)構(gòu)固定在其上，起到骨架的徑向定位作用。

（4）儀器外殼的上端設(shè)有2個(gè)O型橡膠密封圈。

（5）儀器外殼的下端設(shè)有密封面和連接快旋螺母的螺紋。

（6）專用工具的使用大大簡(jiǎn)化了儀器的拆裝過程。

在耐溫和耐壓性方面，斯倫貝謝的常規(guī)測(cè)井儀器因?yàn)闆]有保溫瓶，絕大多數(shù)的指標(biāo)都是140Mpa＼150℃，且沒有承壓的功能；對(duì)于高溫類測(cè)井儀器，其特殊雙重保溫瓶設(shè)計(jì)的應(yīng)用，耐溫耐壓的指標(biāo)可以高達(dá)到175Mpa＼260℃。

3 新型測(cè)井儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)

本次設(shè)計(jì)的新型測(cè)井儀器為整體式外殼結(jié)構(gòu)，如圖三所示。由于特殊的電氣要求，儀器采用30芯的公、母插頭滿足電信號(hào)的傳遞。

（1）快旋螺母設(shè)計(jì)為一個(gè)整環(huán)形式，其被1個(gè)擋環(huán)與1個(gè)鋼絲擋圈定位?？煨菽概c儀器外殼之間設(shè)有加注硅脂的空間，防止泥漿糊死快旋螺母，便于其拆裝與保養(yǎng)。

（2）巧妙的利用空間，將提供推力的碟簧（波簧）隱藏在骨架與滑套之間的空間內(nèi)，使得儀器的整體骨架外形美觀的同時(shí)又保證了骨架的軸向定位。

（3）骨架的滑套與儀器外殼之間用鍵定位，儀器的貫通線的一端直接收在滑套頂部的30芯母插頭上，省去了制作“豬尾巴”和航空插頭的過程，同時(shí)接插件數(shù)量的減少也提高了電氣連接的可靠性。

（4）30芯承壓插頭靠鍵與卡簧定位在儀器外殼內(nèi)部，與30芯母插頭對(duì)接。在儀器上部的密封圈失效的情況下隔絕井液，同時(shí)可以耐井液的壓力，保持儀器內(nèi)部干燥，不被“灌漿”。

（5）骨架下端連接特制的30芯插頭外殼。貫通線的另一端收在骨架下端的30芯公插頭上。30芯公插頭靠鍵和擋圈定位在30芯插頭外殼上。

（6）30芯插頭外殼上設(shè)有特殊的小圓鍵，可以將骨架的徑向定位準(zhǔn)確。同時(shí)其上還設(shè)有2個(gè)O型橡膠密封圈，利于儀器骨架的減震和居中。

（7）這種結(jié)構(gòu)的儀器在拆卸和裝配時(shí)必須使用特殊的專用工具，拆裝過程便捷，同時(shí)該專用工具有“檢驗(yàn)功能”，即專用工具能夠順利撤出時(shí)，儀器骨架保證裝配到位；反之，則提醒裝配人員骨架裝配存在問題，需要檢查。

（8）定位鍵的使用可以保證儀器串連接好后，各儀器的高邊在同一條線上，省去“調(diào)向”的煩惱。

4 測(cè)井儀器結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比及發(fā)展趨勢(shì)

表一為本文闡述的3中裸眼井測(cè)井儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比（假定儀器總長(zhǎng)2500mm）。

通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，裸眼井測(cè)井儀器的機(jī)械結(jié)構(gòu)是從繁到簡(jiǎn)，從多到少的。在保證儀器機(jī)械強(qiáng)度、電氣性能均滿足使用條件的情況下，結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越好；接插件的數(shù)量越少越好。對(duì)空間的利用率要高，兼顧拆裝方便性、承壓型、和裝配自檢，同時(shí)保證儀器串的高邊統(tǒng)一定位，避免引入“調(diào)向短節(jié)儀器”。

5 結(jié)束語

本文將國(guó)際上幾種典型的裸眼井測(cè)井儀器的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述，還給出了一種新型的儀器結(jié)構(gòu)，并且將這些機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比說明。期望能為今后的測(cè)井儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一點(diǎn)幫助。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王敬農(nóng)，鞠曉東.石油地球物理測(cè)井技術(shù)發(fā)展.石油工業(yè)出版社.2006.4.

[2]ATLAS ONLINE TECHNICAL MANUALS維修手冊(cè).

[責(zé)任編輯：朱麗娜]