CN102155215B - 水平井双井径测井仪 - Google Patents

Abstract

一种水平井双井径测井仪，从根本上解决现有测井仪受其结构限制工作时不能上、下运动反复测量的问题。它包括筒形基体及其上、下接头，其技术要点是：还包括依次组装在所述筒形基体内的驱动电机、传动总成、液压平衡总成、传感器总成、测量总成、真空阻尼总成。本发明装置下放到井下后，推靠器推开仪器的测量臂后，仪器四个测量臂随井径的变化自由收放，四个测井支臂各自独立带动电位器运动，分动效果好，能准确反映井壁直径的变化，可以下放测量双井径、平均井径，可以单独使用，也可以与其它仪器串联使用。本发明装置运行平稳，保证测量的稳定性、可靠性。

Description

水平井双井径测井仪

技术领域

本发明涉及油田测井技术领域，特别是一种水平井双井径测井仪，可主要应用于水平井、大斜度井井筒直径测量。

背景技术

测井仪适用于测井领域，且可对井壁进行连续扫描，也可对任意水平进行横向扫描，给出井筒竖直剖面、水平断面、井筒有效断面、井筒偏斜距离等技术资料。测井结果可由计算机屏幕直接显示，也可由绘图仪打印机给出，使用灵活方便。测井仪器的使用可以防止井筒偏斜，减少施工周期，加快施工进度，确保工程质量，间接经济效益明显，社会效益非常显著。

由于地质条件和钻井技术的不同，钻头撤出后井壁可能发生压力挤压变形、疏松地质层脱落等情况，所以油田在下管之前首先要通过测井设备测量井径的变化，这种测井设备比较常见的就是推靠器，所以测井仪推靠器是伸入到井内检测井径等的重要装置，对于测井仪推靠器的研究就显得尤其重要。但是申请人发现，现有的测井仪一般结构是推靠器设于仪器下端，即工作时为张开式终端。这种结构的测井仪受其结构限制，工作时通常是先将推靠器下放到需要测量的井筒的最下端，然后从下至上依次测量，反之则不可以。因为由上至下测量时，推靠器的测量臂会卡在不平滑的井壁上，影响测量工作效率和测量结果的准确性，同时也会造成仪器的损坏。这种形式的测井仪同样不适于水平井的上、下反复测量工作，所以，现有的测井仪亟待改进。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种结构设计合理、使用安全可靠的水平井双井径测井仪，从根本上解决现有测井仪受其结构限制工作时不能上、下运动反复测量的问题，同时，本发明装置运行平稳，保证测量的稳定性、可靠性。

本发明的技术方案是：该水平井双井径测井仪，包括筒形基体及其上、下接头，其技术要点是：还包括依次组装在所述筒形基体内的驱动电机、传动总成、液压平衡总成、传感器总成、测量总成、真空阻尼总成；

所述筒形基体由外筒、平衡筒、连接筒、筒形测臂主体依次连接而成；

所述传动总成包括依次连接的丝杠、丝母、连接头、上推力杆、中间推拉杆、下推拉杆，所述丝杠前端通过联轴器与驱动电机相连，所述连接头前端与所述丝杠上方的所述丝母连接，所述连接头后端紧固连接所述上推力杆，所述上推力杆穿过所述液压平衡总成和传感器总成与所述中间推拉杆紧固连接，所述中间推拉杆穿过所述筒形测臂主体内设置的外弹簧盒、大弹簧与所述下推拉杆紧固连接，所述中间推拉杆利用键连接与所述外弹簧盒固定在一起，所述大弹簧分别利用左、右大弹簧架支撑在所述外弹簧盒与所述下推拉杆之间，所述下推拉杆末端伸入所述真空阻尼总成的真空阀内；

所述测量总成包括工作状态呈灯笼体式的四组测臂，每组所述测臂包括拐臂测杆、直臂测杆，所述拐臂测杆一端设有拐点，且铰接于所述筒形测臂主体上部筒壁，另一端安装有上旋转节，所述直臂测杆一端铰接于所述筒形测臂主体下部筒壁，另一端套装于内含弹簧的直臂测杆套内并顶住所述弹簧，所述直臂测杆套端部安装有下旋转节，所述拐臂测杆和直臂测杆利用所述上、下旋转节和连接销铰接在一起；

所述筒形测臂主体内设置的所述外弹簧盒周向槽体内对应四组所述测臂设有四组弹簧杆，所述弹簧杆上设置限位凸台，所述限位凸台一侧杆体外壁套装有弹簧，所述弹簧一端通过弹簧压片顶靠于所述左大弹簧架的端面上，另一端顶靠在所述限位凸台上，所述限位凸台的另一侧杆体伸出所述外弹簧盒并利用销子铰接有支撑杆，所述支撑杆另一端铰接在所述拐臂测杆的杆体上，所述支撑杆分为支撑杆I和支撑杆II，所述支撑杆I和支撑杆II利用正反扣螺套螺纹连接为一体。

为了使本发明所述的测井仪运行平稳，本装置设计了液压平衡总成和真空阻尼总成，所述液压平衡总成包括平衡接头及组装在所述平衡接头内的六组平衡杆，所述平衡接头前端插接在所述平衡筒后端筒体内，所述平衡接头后端插接在所述连接筒前端筒体内，所述平衡杆外壁套装有平衡弹簧且可在所述平衡接头腔体内移动，所述平衡接头后端利用螺钉固定有限制所述平衡杆受压弹出所述平衡接头的平衡挡片，所述平衡杆端部套装有O型圈，所述平衡接头外壁设有油堵。

所述真空阻尼总成的真空阀设置于所述下接头组件的下接头I前端腔体内，且所述真空阀与所述下接头组件I的卡接端面上设置O型圈，所述下推拉杆后端与所述真空阀的接触面上设置O型圈。

所述传感器总成包括弹簧盒、电位器固定架，所述弹簧盒前端利用螺套旋合在所述连接筒后端，所述弹簧盒后端同时利用螺套螺纹连接于筒形测臂主体；所述电位器固定架前端利用固定螺钉与所述连接筒内设置的接线盘固定在一起，其后端利用螺钉固定在所述弹簧盒前端面；所述电位器固定架上固定有四组电位计，所述弹簧盒内对应所述电位计设置四组套装有小压簧的活塞杆；所述活塞杆前端支撑在所述电位器固定架后端的支撑孔内并穿过支撑孔，使得四组活塞杆前端触点分别与四组电位计对应连接，所述活塞杆后端与所述测量总成的拐臂测杆端部的拐点相接触。

本发明测井仪的穿线管不同于现有装置侧边设置的方式，采用中心设置方式。所述连接头的腔体上开设有一滑槽，所述滑槽内设一固定在丝杠固定架上的支撑螺钉，利用所述支撑螺钉和沉头螺钉支撑固定有穿线管，穿线管沿着所述筒形基体长度方向依次穿过所述连接头、上推力杆、中间推拉杆、下推拉杆及真空阀，并与所述下接头相通，所述穿线管穿过所述真空阀的接触面上设有O型圈。

本发明的优点及积极的技术效果是：本发明装置下放到井下后，推靠器推开仪器的测量臂后，仪器四个测量臂随井径的变化自由收放，四个测井支臂各自独立带动电位器运动，分动效果好，能准确反映井壁直径的变化，可以下放测量双井径、平均井径，可以单独使用，也可以与其它仪器串联使用。另外，液压平衡总成和真空阻尼总成能够有效的保护仪器各关键部分，从而保证了仪器工作的稳定性、可靠性，这也区别于一般四臂井径。同时，本发明所述测井仪属于灯笼体式，不同于其它此类仪器的伞形结构，因此特别适用于大斜度井、水平井的井径测量，张开支臂时亦可上下运动；压缩弹簧、平衡弹簧、支臂弹簧均采用沉淀硬化钢丝，更加耐腐蚀；测臂旋节采用高强度耐磨头，提高了使用寿命；中间各接头采用TC4材质，装配灵活，避免了研螺纹；测井仪主体选用17-4PH材料，耐腐蚀，抗磨，刚性强度高。

附图说明

下面将结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明的整体外形示意图；

图2是本发明的结构分解图一；

图3是本发明的结构分解图二；

图4是本发明的结构分解图三；

图5是本发明的结构分解图四；

图6是本发明的结构分解图五；

图7是本发明的结构分解图六；

图8是本发明的结构分解图七；

图9是本发明的结构分解图八；

图10是本发明的结构分解图九；

图中序号说明：1外筒、2上接头、3联轴节、4防转键、5轴承、6轴承座、7套筒、8卡环、9丝杠、10碰环、11支撑套筒、12微动开关固定板、13顶丝、14孔用挡圈、15丝母、16连接头、17上推力杆、18支撑螺钉、19连接螺钉、20连接套、21挡环、22丝杠固定架、23六芯密封堵头、24密封针、25平衡筒、26平衡弹簧、27平衡杆、28 O型圈、29平衡接头、30平衡挡片、31连接筒、32电位计、33触点、34活塞杆、35电位器固定架、36小压簧、37螺套、38弹簧盒、39弹簧垫片、40销子、41拐臂测杆、42销子、43支撑杆I、44正反扣螺套、45支撑杆II、46销子、47弹簧杆、48中间推拉杆、49外弹簧盒、50弹簧压片、51左大弹簧架、52大弹簧、53上旋转节、54下推拉杆、55连接销、56下旋转节、57直臂测杆套、58弹簧、59直臂测杆、60筒形测臂主体、61真空阀、62顶丝、63下接头组件I、64下接头组件II、65抗压块、66拐点、67穿线管、68/69/70 O型圈、71右大弹簧架、72螺钉、73弹簧、74 O型圈、75螺钉、76 O型圈、77螺钉、78固定螺钉、79接线盘、80/81/82 O型圈、83碰环顶丝、84沉头螺钉、87套筒、88定位螺钉、89顶丝、90马达座、91护壳、92同步器、93油堵、94保温瓶底座、96顶丝、97螺钉、98护套、99驱动电机。

具体实施方式

根据图1-10对本发明作详细描述。该水平井双井径测井仪是一种用于测量井筒直径的仪器，该仪器主要针对水平井，大斜度井设计的井径测试器。

该水平井双井径测井仪的结构组成如下：主要包括筒形基体及其上接头2和下接头，还包括依次组装在筒形基体内的驱动电机99、传动总成、液压平衡总成、传感器总成、测量总成、真空阻尼总成。

其中：筒形基体主要由外筒1、平衡筒25、连接筒31、筒形测臂主体60依次连接而成；外筒1前端与上接头2连接，外筒1后端与平衡筒25前端旋合在一起，外筒1外壁设有护套98，平衡筒25后端利用平衡接头29与连接筒31前端连接，连接筒31后端利用螺套37连接有弹簧盒38，所述弹簧盒38后端同时利用螺套连接筒形测臂主体60，筒形测臂主体60后端旋合连接下接头组件I63，下接头组件I63后端螺旋连接下接头组件II64。

所述传动总成包括依次连接的丝杠9、丝母15、连接头16、上推力杆17、中间推拉杆48、下推拉杆54；所述外筒1内设有护壳91和丝杠固定架22，护壳91前端固定有保温瓶底座94，护壳91内设置驱动电机99，护壳91后端与丝杠固定架22扣装在一起，所述丝杠固定架22前部内腔设有轴承座6，轴承座6内设轴承5支撑丝杠9前部，并利用套筒7和卡环8限位，丝杠9前端通过联轴节3与驱动电机99相连。所述连接头16前端与丝杠9上方的丝母15连接，具体是，丝杠9后方螺旋连接有丝母15，丝母15利用螺钉连接着套装在丝杠壁外侧的支撑套筒11，支撑套筒11前端外壁上设有控制丝杠行程开关的碰环10，支撑套筒11后端与连接头16前端连接在一起。所述连接头16后端紧固连接上推力杆17，具体是，连接头16后端利用连接螺钉19套装有连接套20，所述连接套20内设有挡环21，所述挡环21伸出所述连接套20的端部插装在所述上推力杆17前端的螺孔内形成紧固连接。

所述平衡筒25前端旋合在外筒1后端的筒体内，丝杠固定架22后端插装在平衡筒25前端筒体内并且两者接头处设置六芯密封堵头23和密封针24，液压平衡总成包括平衡接头29及组装在平衡接头29内的六组平衡杆27，平衡接头29前端插接在平衡筒25后端筒体内，平衡接头29后端插接在连接筒31前端筒体内，平衡杆27外壁套装有平衡弹簧26且可在所述平衡接头29腔体内移动，平衡接头29后端利用螺钉77固定有限制平衡杆27受压弹出平衡接头的平衡挡片30，平衡杆27端部套装有O型圈28，平衡接头29外壁设有油堵93。

所述传感器总成包括弹簧盒38、电位器固定架35及其上设置的电位计32，所述弹簧盒38前端利用螺套旋合在所述连接筒31后端，弹簧盒38后端同时利用螺套37螺纹连接筒形测臂主体60。所述电位器固定架35前端利用固定螺钉78与所述连接筒31内设置的接线盘79固定在一起，其后端利用螺钉75固定在弹簧盒38前端面。电位器固定架35上固定有四组电位计32，弹簧盒38内对应电位计32设置四组套装有小压簧36的活塞杆34，活塞杆34前端支撑在电位器固定架35后端的支撑孔内并穿过支撑孔，使得四组活塞杆前端触点33分别与四组电位计32对应连接，活塞杆34后端与测量总成的拐臂测杆41端部的拐点66相接触。

所述上推力杆17穿过液压平衡总成的平衡接头29、传感器总成的电位器固定架35、弹簧盒38与中间推拉杆48紧固连接，中间推拉杆48穿过筒形测臂主体60内设置的外弹簧盒49、大弹簧52与下推拉杆54紧固连接，中间推拉杆48利用键连接与外弹簧盒49固定在一起，大弹簧52分别利用左、右大弹簧架51、71支撑在外弹簧盒49与下推拉杆54之间，下推拉杆54末端伸入真空阻尼总成的真空阀61内。真空阻尼总成的真空阀61设置于下接头的下接头组件I63前端腔体内，且真空阀61与下接头组件I63的卡接端面上设置O型圈70，下推拉杆54末端与真空阀61的接触面上设置O型圈69。连接头16的腔体上开设有一滑槽，滑槽内设一固定在丝杠固定架22上的支撑螺钉18，利用支撑螺钉18和沉头螺钉84支撑固定有穿线管67，穿线管67沿着所述筒形基体长度方向依次穿过连接头16、上推力杆17、中间推拉杆48、下推拉杆54及真空阻尼总成的真空阀61，并与下接头组件I63和下接头组件II64相通，穿线管67穿过真空阀61的接触面上设有O型圈68。

所述测量总成包括工作状态呈灯笼体式的四组测臂；每组测臂包括拐臂测杆41、直臂测杆59，拐臂测杆41一端设有拐点66，且铰接于筒形测臂主体60上部筒壁，另一端安装有上旋转节53；直臂测杆59一端铰接于筒形测臂主体60下部筒壁，另一端套装于内含弹簧58的直臂测杆套57内并顶住弹簧58，直臂测杆套57端部安装有下旋转节56；拐臂测杆41和直臂测杆59利用上、下旋转节53、56和连接销55铰接在一起；筒形测臂主体60内设置的外弹簧盒49周向槽体内对应四组测臂设有四组弹簧杆47，弹簧杆47上设置限位凸台，限位凸台一侧杆体外壁套装有弹簧，弹簧一端通过弹簧压片50顶靠于左大弹簧架51的端面上，另一端顶靠在限位凸台上，限位凸台的另一侧杆体伸出外弹簧盒49并利用销子46铰接有支撑杆，支撑杆另一端铰接在拐臂测杆41的杆体上；支撑杆分为支撑杆I43和支撑杆II45，支撑杆I43和支撑杆II45利用正反扣螺套44螺纹连接为一体。筒形测臂主体60后端旋合连接下接头组件I63并利用顶丝62固定，下接头组件I63后端螺旋连接下接头组件II64，筒形测臂主体60与下接头组件I63的连接外侧和下接头组件I63与下接头组件II64的连接外侧套装有护套。

本发明所述的测井仪可设计为两种规格：一种测双井径，一种测量平均井径。其技术指标描述如下：最高工作温度：175℃；最大工作压力：140Mpa；仪器外径：Ф95mm；仪器长度：3000mm；井径测量范围：150mm―520mm；井径测量精度：±7mm。

本发明装置的工作过程：

驱动电机99带动丝杠9旋转运动，则丝母15带动连接头在丝杠9上向左移动，连接头16同时带动上推力杆17、中间推拉杆48、下推拉杆54向左运动，则中间推拉杆48带动固定其上的外弹簧盒49向左运动，外弹簧盒49中的四组弹簧杆47向左运动的同时向左推动相对应的支撑杆，四组支撑杆则向左上方支起相对应的拐臂测杆41，同时直臂测杆59间接受力张开，则支起的拐臂测杆41和直臂测杆59就可对井径进行测量，拐臂测杆41通过其上的拐点将行程数据传递给电位计，进而转变为电信号；

反之，驱动电机99反向转动，则拐臂测杆41和直臂测杆59就会闭合，可以抽出井口，测井工作完成。

工作过程中，四组拐臂测杆41和直臂测杆59可单独应对井径变化，在井壁外力作用下，直臂测杆59可在直臂测杆套57内伸缩，拐臂测杆41压迫支撑杆运动，支撑杆进而推动相对侧的弹簧杆47运动。保证了测量工作的准确性。下推拉杆54末端在真空阀61内运行，保证了其运行平稳，同时，液压平衡总成保证了仪器内油压随着外界环境压力而变化，进而保证了仪器工作的稳定性、可靠性。

Claims (5)

1.一种水平井双井径测井仪，包括筒形基体及其上、下接头，其特征在于：还包括依次组装在所述筒形基体内的驱动电机、传动总成、液压平衡总成、传感器总成、测量总成、真空阻尼总成；

所述筒形基体由外筒、平衡筒、连接筒、筒形测臂主体依次连接而成；

所述传动总成包括依次连接的丝杠、丝母、连接头、上推力杆、中间推拉杆、下推拉杆，所述丝杠前端通过联轴器与驱动电机相连，所述连接头前端与所述丝杠上方的所述丝母连接，所述连接头后端紧固连接所述上推力杆，所述上推力杆穿过所述液压平衡总成和传感器总成与所述中间推拉杆紧固连接，所述中间推拉杆穿过所述筒形测臂主体内设置的外弹簧盒、大弹簧与所述下推拉杆紧固连接，所述中间推拉杆利用键连接与所述外弹簧盒固定在一起，所述大弹簧分别利用左、右大弹簧架支撑在所述外弹簧盒与所述下推拉杆之间，所述下推拉杆末端伸入所述真空阻尼总成的真空阀内；

所述测量总成包括工作状态呈灯笼体式的四组测臂，每组所述测臂包括拐臂测杆、直臂测杆，所述拐臂测杆一端设有拐点，且铰接于所述筒形测臂主体上部筒壁，另一端安装有上旋转节，所述直臂测杆一端铰接于所述筒形测臂主体下部筒壁，另一端套装于内含弹簧的直臂测杆套内并顶住所述弹簧，所述直臂测杆套端部安装有下旋转节，所述拐臂测杆和直臂测杆利用所述上、下旋转节和连接销铰接在一起；

所述筒形测臂主体内设置的所述外弹簧盒周向槽体内对应四组所述测臂设有四组弹簧杆，所述弹簧杆上设置限位凸台，所述限位凸台一侧杆体外壁套装有弹簧，所述弹簧一端通过弹簧压片顶靠于所述左大弹簧架的端面上，另一端顶靠在所述限位凸台上，所述限位凸台的另一侧杆体伸出所述外弹簧盒并利用销子铰接有支撑杆，所述支撑杆另一端铰接在所述拐臂测杆的杆体上，所述支撑杆分为支撑杆I和支撑杆II，所述支撑杆I和支撑杆II利用正反扣螺套螺纹连接为一体。

2.根据权利要求1所述的水平井双井径测井仪，其特征在于：所述液压平衡总成包括平衡接头及组装在所述平衡接头内的六组平衡杆，所述平衡接头前端插接在所述平衡筒后端筒体内，所述平衡接头后端插接在所述连接筒前端筒体内，所述平衡杆外壁套装有平衡弹簧且可在所述平衡接头腔体内移动，所述平衡接头后端利用螺钉固定有限制所述平衡杆受压弹出所述平衡接头的平衡挡片，所述平衡杆端部套装有O型圈，所述平衡接头外壁设有油堵。

3.根据权利要求1所述的水平井双井径测井仪，其特征在于：所述真空阻尼总成的真空阀设置于所述下接头的下接头组件I前端腔体内，且所述真空阀与所述下接头组件I的卡接端面上设置O型圈，所述下推拉杆末端与所述真空阀的接触面上设置O型圈。

4.根据权利要求1所述的水平井双井径测井仪，其特征在于：所述传感器总成包括弹簧盒、电位器固定架，所述弹簧盒前端利用螺套旋合在所述连接筒后端，所述弹簧盒后端同时利用螺套螺纹连接筒形测臂主体；所述电位器固定架前端利用固定螺钉与所述连接筒内设置的接线盘固定在一起，其后端利用螺钉固定在所述弹簧盒前端面；所述电位器固定架上固定有四组电位计，所述弹簧盒内对应所述电位计设置四组套装有小压簧的活塞杆；所述活塞杆前端支撑在所述电位器固定架后端的支撑孔内并穿过支撑孔，使得四组活塞杆前端触点分别与四组电位计对应连接，所述活塞杆后端与所述测量总成的拐臂测杆端部的拐点相接触。

5.根据权利要求1所述的水平井双井径测井仪，其特征在于：所述连接头的腔体上开设有一滑槽，所述滑槽内设一固定在丝杠固定架上的支撑螺钉，利用所述支撑螺钉和沉头螺钉支撑固定有穿线管，穿线管沿着所述筒形基体长度方向依次穿过所述连接头、上推力杆、中间推拉杆、下推拉杆及真空阀，并与所述下接头相通，所述穿线管穿过所述真空阀的接触面上设有O型圈。

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