2530巖性密度測(cè)井儀刻度加壓裝置設(shè)計(jì)

黃 芳，張士中，王小紅，劉先平，白建軍，呂 巍，何建遠(yuǎn)，姚東江

(中國(guó)石油測(cè)井公司天津分公司 天津 300280)

0 引 言

巖性密度測(cè)井儀是HH-2530快速測(cè)井平臺(tái)中重要的測(cè)井儀器之一[1]，可以測(cè)量地層的密度值和巖性值。密度和巖性對(duì)地層評(píng)價(jià)是一個(gè)非常有用和具有特征的參數(shù),它還可以用于計(jì)算地層的孔隙度值等[2]。目前國(guó)內(nèi)各油田所采用的2530密度刻度方法都是沿用斯倫貝謝測(cè)井公司所采用的刻度方法[3-4]，使用密度探頭自身的重量壓緊刻度塊及鋼片和刻度塊之間的間隙，使之緊密接觸。這種刻度過(guò)程對(duì)于較新的儀器滑板及較新的、變形小的模擬泥餅的鋼片進(jìn)行刻度時(shí)，沒(méi)有任何困難之處，完全能夠順利完成刻度任務(wù)。但是在滑板磨損嚴(yán)重,鋼片變形的情況下，由于滑板自身重量不足將造成滑板面、鋼片面及刻度裝置面之間配合不好、間隙過(guò)大，往往造成刻度超差、刻度返工現(xiàn)象。根據(jù)放射性儀器操作規(guī)程及密度儀器使用維修手冊(cè)要求，正常情況下，為保證儀器的正常工作和測(cè)量精度，密度儀器每3個(gè)月至少刻度一次。如此大量的刻度任務(wù)，如果不能保證刻度的一次成功率和刻度精度，必然會(huì)影響到測(cè)井服務(wù)的質(zhì)量和造成人員勞動(dòng)強(qiáng)度增加，而且會(huì)使操作人員接受放射源的多余照射。

1 儀器刻度存在問(wèn)題分析

通過(guò)對(duì)12支2530巖性密度測(cè)井儀一年的刻度情況和維修記錄的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，刻度一次成功率[5]僅為70.69%，而由于刻度裝置不完善造成的刻度不成功累計(jì)百分比達(dá)到了70.59%，是導(dǎo)致一次刻度不成功的主要原因。對(duì)比ATLAS密度儀器(即2227補(bǔ)償密度儀器)的刻度裝置與2530巖性密度儀器配備的專用刻度裝置(即刻度塊)發(fā)現(xiàn)，2530巖性密度刻度裝置缺少加壓裝置，如圖1所示。當(dāng)2530巖性密度儀器刻度時(shí)，儀器探頭放置于刻度塊內(nèi)，僅靠探頭本身重量壓住模擬泥餅的刻度片，存在儀器探頭滑板端面與刻度片、刻度片與刻度裝置端面接觸不良的問(wèn)題，從而導(dǎo)致刻度值不準(zhǔn)確，影響刻度一次成功率。因此，缺少加壓裝置是影響該儀器刻度一次成功率的主要原因。

2 解決方案

要解決2530巖性密度測(cè)井儀刻度一次成功率低的問(wèn)題，就必須給其刻度裝置安裝加壓系統(tǒng)。增加加壓系統(tǒng)后，能夠使儀器探頭更加緊密地接觸刻度裝置，提高刻度精度，從而提高刻度一次成功率。同時(shí)，由于刻度片長(zhǎng)期使用，有輕微變形，在較大壓力之下可以矯正其形變，使之與儀器探頭貼合更緊密。針對(duì)加壓裝置制訂了3種設(shè)計(jì)方案。

1)方案一：氣囊加壓 氣囊加壓方式就是在給儀器探頭裝好放射性源后，把探頭放進(jìn)刻度器，在刻度器上內(nèi)壁和探頭之間放置好氣囊，刻度時(shí)給氣囊充氣，從而增加探頭和刻度器內(nèi)壁之間的壓力。

2)方案二：液壓泵加壓 采用和2227密度刻度裝置同樣的加壓方式，使用液壓泵加壓。在刻度器的正上方打孔，套扣安裝液壓泵的打壓頭?？潭葧r(shí)，直接打壓將壓力施加于密度探頭上方。

3)方案三： 機(jī)械加壓 使用機(jī)械裝置進(jìn)行加壓，在探頭和刻度器之間放置機(jī)械裝置，采用手動(dòng)方式進(jìn)行加壓。這就需要設(shè)計(jì)一種能夠放置于刻度塊和密度探頭之間的加壓機(jī)械裝置，此裝置可以取出，與刻度塊不是一體。

三種加壓方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表1。

表1 三種加壓方案比較

經(jīng)過(guò)比較后一致認(rèn)為機(jī)械加壓方式為最佳方案。采用機(jī)械裝置進(jìn)行加壓，既保證了原有刻度裝置的外形幾何尺寸不變，又能有效加壓從而提高刻度一次成功率，同時(shí)也可提高刻度精度，因此下一步設(shè)計(jì)制作機(jī)械加壓裝置。

3 加壓裝置設(shè)計(jì)

機(jī)械加壓裝置的主要作用是在儀器探頭和刻度塊內(nèi)壁之間，通過(guò)調(diào)整手柄調(diào)節(jié)壓力大小，使儀器探頭在壓力作用下緊密接觸各模擬刻度片，提高儀器刻度精度，從而實(shí)現(xiàn)一次刻度成功。

刻度加壓裝置分為調(diào)整手柄、夾緊體上部分、夾緊體下部分、連桿、4個(gè)連接銷、連接螺母、墊片等。工作原理是：轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整手柄，夾緊體上部分向上活動(dòng)，頂住刻度器內(nèi)側(cè)的上部，夾緊體下頂住密度探頭，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整手柄時(shí)，夾緊體上和夾緊體下產(chǎn)生張力，產(chǎn)生的張力對(duì)探頭進(jìn)行加壓。該加壓裝置設(shè)計(jì)圖如圖2所示，安裝好的實(shí)物圖如圖3所示。

圖3 機(jī)械加壓裝置實(shí)物圖

1-連接銷1；2-連接銷2；3-夾緊體下；4-連接銷3；5-連桿；6-連桿螺母；7-墊片；8-連接銷4；9-調(diào)整手柄；10-夾緊體上圖2 機(jī)械加壓裝置設(shè)計(jì)圖

調(diào)整手柄與連桿螺母通過(guò)連接銷4固定在一起，連桿螺母的下端則安裝在夾緊體上之上；墊片夾在調(diào)整手柄與夾緊體上之間，使調(diào)整手柄和夾緊體上配合更緊固；連桿連接連桿螺母和夾緊體下，夾緊體下與連桿則通過(guò)連接銷3固定在一起；連接銷2將夾緊體上和夾緊體下的前端連接起來(lái)；連接銷1安裝在夾緊體上的前端兩側(cè)，防止兩側(cè)劈開(kāi)。

夾緊體上的功能是支撐刻度器的內(nèi)部的上側(cè)，在實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，由于探頭外部架構(gòu)的不對(duì)稱性，導(dǎo)致該夾緊裝置張開(kāi)角度不夠大，不能有效加壓，在夾緊體的前端增加以螺母，更能增加該裝置的使用范圍。夾緊體下是支撐密度探頭和固定連接螺母，給連接螺母提供一個(gè)支撐點(diǎn)，當(dāng)調(diào)整手柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連接螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，使得連接桿在垂直方向運(yùn)動(dòng)。

4 應(yīng)用效果

2530巖性密度測(cè)井儀刻度時(shí)，刻度加壓裝置的使用情況如圖4所示。

圖4 刻度加壓裝置使用圖

將密度探頭放置于刻度塊內(nèi)，兩只加壓裝置分別置于密度探頭上面兩端，使加壓裝置位于刻度塊和探頭之間，通過(guò)調(diào)整刻度加壓裝置的調(diào)整手柄調(diào)節(jié)加壓裝置的張力，此張力施加在密度探頭上則為壓力，密度探頭在該壓力作用下，滑板端面與刻度鋼片面及刻度塊端面之間接觸更加緊密，從而提高刻度精度和刻度一次成功率。

5 結(jié) 論

此加壓裝置僅在2530密度測(cè)井儀刻度時(shí)使用，通過(guò)增大施加在密度探頭上的壓力使密度滑板端面與刻度片及刻度塊端面之間接觸緊密，從而使該測(cè)井儀的刻度更精準(zhǔn)，大大提高了刻度一次成功率，降低了刻度返工率。在該加壓裝置使用后一年內(nèi)統(tǒng)計(jì)一次刻度成功率達(dá)到了94.44%，同時(shí)也減少了小隊(duì)操作人員接受的額外放射性照射，為操作者的身體健康提供了有效保證。