CN103061751A - 基于液压原理的微球密度井径组合推靠器和测井仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于液压原理的微球密度井径组合推靠器和测井仪，推靠器位于井径段和微球测量段内，在井径段和微球测量段内腔分别设置有液压缸，并分别设置有用于检测活塞行程的微球电位器。本发明将井径、密度探头和微球极板共用一个推靠器。但由于井径测量段远大于密度、微球测量段，因此基于液压原理的解决方案可以实现单驱双收，在不测密度、微球时，密度探头和微球极板能单独收拢，井径臂保持原张开状态不变，井径测量完成后井径臂收拢。基于液压原理的组合推靠器有效长度3.41m，大大缩短了仪器长度。

Description

基于液压原理的微球密度井径组合推靠器和测井仪

技术领域

本发明涉及石油测井技术领域，特别是涉及一种基于液压原理的微球密度井径组合推靠器和测井仪。

背景技术

在目前的测井系统中，井径和密度探头、微球极板分别用不同的推靠器，组合后仪器较长。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题和不足，提供一种基于液压原理的微球密度井径组合推靠器和测井仪。

技术方案：一种基于液压原理的微球密度井径组合推靠器和测井仪，位于井径段和微球测量段内，其中井径段包括井径臂，微球测量段包括带有微球的支撑臂，在井径段内腔设置有井径液压缸，在微球测量段设置有微球液压缸，在井径段内设置有油箱并安装有电机，电机输出端安装有液压泵，液压泵输出管分两路，其中一路通过井径阀组与井径液压缸的进、出油管路连接，另一路通过微球阀组与微球液压缸的进、出油管路连接；井径液压缸的无杆腔底部与活塞之间连接有推力作用的井径弹簧，井径液压缸的活塞杆末端固定有井径推靠盘，所述井径臂均匀分布在井径推靠盘周围，并通过销轴铰接在主杆侧壁上，每个井径臂靠近销轴一端设置有推脚，井径推靠盘与井径臂推脚前侧面配合使井径臂同步收缩运动，井径臂推脚后侧面设置有弹性顶压机构使井径臂展开，同时设置有检测弹性顶压机构行程的井径电位器；微球液压缸的无杆腔底部与活塞之间连接有推力作用的主弹簧，微球液压缸的活塞杆末端与带有微球的支撑臂末端铰接，微球液压缸内设置有用于检测活塞行程的微球电位器。

所述井径推靠盘上还设置有使其回位的拉力弹簧。

弹性顶压机构位于井径液压缸的外侧并具有独立的内腔，弹性顶压机构的内腔中套装有推力弹簧，推力弹簧的前端与一个推杆末端连接，推杆的前端与所述井径臂推脚后侧面连接，所述井径电位器套装在推力弹簧内部，井径电位器的检查探头与推杆连接。

所述井径液压缸和微球液压缸的有杆腔进油管路设置在相应活塞的中心孔内，有杆腔进油管路在有杆腔内设置有进油口，其另一端与相应阀组连接，所述有杆腔的进油管为可以伸缩的内外套管结构。

微球液压缸内的活塞为带缓冲的活塞，该带缓冲的活塞包括一个与活塞杆固定的后活塞和一个套装在活塞杆上的前活塞，两活塞之间安装有碟簧。

一种包括微球密度井径组合推靠器的测井仪，还包括上盖帽和下盖帽，以及位于上、下盖帽之间的绝缘接头、井径段、微球测量段、密度探头段，其中，微球密度井径组合推靠器位于井径段和微球测量段内，井径段包括井径臂，微球测量段包括带有微球的支撑臂，在井径段内腔设置有井径液压缸，在微球测量段设置有微球液压缸，在井径段内设置有油箱并安装有电机，电机输出端安装有液压泵，液压泵输出管分两路，其中一路通过井径阀组与井径液压缸的进、出油管路连接，另一路通过微球阀组与微球液压缸的进、出油管路连接；井径液压缸的无杆腔底部与活塞之间连接有推力作用的井径弹簧，井径液压缸的活塞杆末端固定有井径推靠盘，所述井径臂均匀分布在井径推靠盘周围，并通过销轴铰接在主杆侧壁上，每个井径臂靠近销轴一端设置有推脚，井径推靠盘与井径臂推脚前侧面配合使井径臂同步收缩运动，井径臂推脚后侧面设置有弹性顶压机构使井径臂展开，同时设置有检测弹性顶压机构行程的井径电位器；微球液压缸的无杆腔底部与活塞之间连接有推力作用的主弹簧，微球液压缸的活塞杆末端与带有微球的支撑臂末端铰接，微球液压缸内设置有用于检测活塞行程的微球电位器。 

所述绝缘结构包括上接头和下接头，上接头与上盖帽连接，下接头与井径段外侧的上钢筒连接，上接头内侧设置有插座组件，下接头内侧设置有带芯线的密封塞，插座组件与带芯线的密封塞之间设置通讯线路，上接头设置有深入下接头内腔的中心延长管，延长管末端螺纹连接一个内衬管，内衬管设置有凸缘，下接头内侧螺纹连接一个支撑管，该支撑管位于所述中心延长管外侧并间隙配合，支撑管的内径小于内衬管凸缘的外径；在支撑管的后端面与上接头端面之间套装有密封套1，在支撑管与中心延长管之间套装有密封套2，在支撑管前端面与内衬管凸缘之间套装有密封套3，在内衬管凸缘与下接头内部之间套装有密封套4；同时在上接头和下接头的连接处外侧套装有橡胶圈，橡胶圈内壁与上接头和下接头外侧面凸凹扣合在一起。

在井径段后侧还设置有平衡组件，平衡组件的外侧设置有盖板，盖板上设置有通孔；所述平衡组件包括平衡筒，平衡筒上设置有通孔，平衡筒内后端套装有活塞，前端固定有底座，底座与活塞之间连接有推力弹簧，同时平衡筒后壁中心设置有通孔，该通孔上安装有平衡油管，该平衡油管与油箱连通；与通孔正对的活塞上设置有卸压阀，在底座中心设置有可以控制该卸压阀进行卸压的止推杆。

本发明的有益效果：将井径、密度探头和微球极板共用一个推靠器。但由于井径测量段远大于密度、微球测量段，因此基于液压原理的解决方案可以实现单驱双收，在不测密度、微球时，密度探头和微球极板能单独收拢，井径臂保持原张开状态不变，井径测量完成后井径臂收拢。基于液压原理的组合推靠器有效长度3.41m，大大缩短了仪器长度。

附图说明

图1是本发明液压原理图；

图2是测井仪器的外观结构示意图；

图3是绝缘接头的剖面结构示意图；

图4是井径段的剖面结构示意图；

图5是图4的A-A剖面结构示意图；

图6是图5的B-B剖面结构示意图；

图7是微球测量器段的剖面结构示意图；

图8是图7的局部放大结构示意图。

图中标号1为绝缘接头，2为井径段，3为微球测量段，4为密度探头段，5为主杆，6为盖板，7为平衡筒，8为微球液压缸，9为井径液压缸，10为密度探头，11为微球极板，12为支撑臂，13为副臂，14为井径电位器，15为井径组件，16为电机，17为液压泵，18为井径阀组，19为注油螺钉，20为单向阀，21为上盖帽，22为下盖帽，23为油箱，24为硅脂仓，25为井径油管，26为微球油管，27为井径弹簧，28为上钢筒，29为下钢筒，30为井径活塞杆，31为井径活塞，32为下接头，33为井径推靠盘，34为井径臂，35为锁紧端盖，81为上壳体，82为下壳体，83为上堵头，84为下堵头，85为微球阀组，86为微球电位器，87为微球活塞杆，88为主弹簧，89为微球活塞，101为绝缘接头的上接头，102为绝缘接头的下接头，103为31芯插座组件，104为7芯双槽封塞，105为橡胶圈，106为绝缘套1，107为绝缘套2，108为绝缘套3，109为绝缘套4，110为中心延长管，111为支撑管，112为内衬管。

具体实施方式井径段包括井径臂，微球测量段包括带有微球的支撑臂，    

实施例1：图1、图4-图8，基于液压原理的微球密度井径组合推靠器和测井仪位于井径段2和微球测量段3内。其中，在井径段2的内腔中设置有井径液压缸9，在微球测量段3设置有微球液压缸8。井径段2的外壳包括上钢筒28和主杆5，两者密封连接。油箱23和电机16安装在上钢筒28内，井径液压缸9安装在主杆5内。电机16输出端安装有液压泵17，液压泵17输出管分两路，其中一路井径油管15通过井径阀组18与井径液压缸9的进、出油管路连接，另一路微球油管26通过微球阀组18与微球液压缸8的进、出油管路连接。

图4和图6中显示了井径液压缸9的无杆腔底部与活塞（井径活塞）之间连接有推力作用的井径弹簧27，井径液压缸9的活塞杆末端固定有井径推靠盘33，所述井径推靠盘33上还设置有使其回位的拉力弹簧。井径臂34均匀分布在井径推靠盘33周围，并通过销轴铰接在主杆5侧壁上，每个井径臂34靠近销轴一端设置有推脚，井径推靠盘33与井径臂推脚前侧面配合使井径臂同步收缩运动，井径臂推脚后侧面设置有弹性顶压机构使井径臂展开，该弹性顶压机构位于井径液压缸9的外侧并具有独立的内腔，弹性顶压机构的内腔中套装有推力弹簧，推力弹簧的前端与一个推杆末端连接，推杆的前端与所述井径臂推脚后侧面连接，井径电位器14套装在推力弹簧内部，井径电位器14的检查探头与推杆连接。

图7和图8显示了微球液压缸8的无杆腔底部与活塞（微球活塞89）之间连接有推力作用的主弹簧88，微球液压缸的活塞杆87末端与带有微球的支撑臂12末端铰接，该支撑板12上还交接有副臂13，副臂13另一端与微球载板交接，微球载板上设置有滑槽，支撑杆12另一端通过销轴安装在该滑槽内。微球液压缸8内设置有用于检测活塞（微球活塞89）行程的微球电位器86。由于组合推靠器微球密度推靠力不小于35kg，与液压推靠器的设计要求相同，因此微球液压缸的结构与液压推靠器液压筒组件的结构相类似。微球液压缸弹簧与液压推靠器主弹簧相同，正常压缩产生350~500kg弹力，提供支撑臂收拢动力，作动部件由活塞杆、活塞等组成。

作动部件的活塞直径为57mm，活塞杆穿过活塞，直径为22mm，液压油压强8.6Mpa，在活塞上产生的总压力为1900kg。

支撑臂最小可产生35kg推靠力，此力可使密度探头紧贴井壁，也可使微球极板紧贴井壁。支撑臂通过轴和连杆与由活塞带动的连接杆连接，支撑臂还通过轴与密度探头的上接头相连，在杠杆作用下，支撑臂张开时，同时能把密度探头推开，支撑臂收拢时也会把密度探头拉紧，使其一起收拢。

微球液压缸通过两根高压软管与仪器主体相连。其中一根软管通过阀组与高压腔相通，向高压腔输送液压油。另一根软管与油箱（仪器腔体）相通，阀组和电位器的导线可通过此软管与仪器上接头相连。

以上描述可知井径液压缸9和微球液压缸8均为弹簧复位式液压缸，活塞单向作用，由弹簧使活塞复位。这种形式的液压缸可以使井径臂和微球极板在收拢的状态下迅速张开。

所述井径液压缸9和微球液压缸8的活塞中心均设置有中心孔，井径液压缸和微球液压缸的有杆腔进油管路设置在相应活塞的中心孔内，有杆腔进油管路在有杆腔内设置有进油口，其另一端与相应阀组连接，所述有杆腔的进油管为可以伸缩的内外套管结构。

另外，图7和图8中还显示了微球液压缸内的活塞为带缓冲的活塞，该带缓冲的活塞包括一个与活塞杆固定的后活塞和一个套装在活塞杆上的前活塞，两活塞之间安装有碟簧。活塞和活塞杆之间的蝶形簧片用来补偿由于温度变化引起的高压腔内液压油体积的变化。

以上结构在使用时，电机工作带动泵将液压油同时输入井径液压缸和微球液压缸，活塞压缩弹簧，将井径臂和微球极板同时收拢。当向不同的阀组供电时，井径臂和微球极板会分别在弹簧的作用下迅速张开。微球部分采用与液压推靠器相同的运动机构，当仪器在井下工作时，微球极板张开，同时可以将密度探头推出紧贴井壁。可以实现对推进器的单驱双收或者双驱双收操作。

实施例2：参见图1-图8，一种包括实施例1所述微球密度井径组合推靠器的测井仪，还包括上盖帽21和下盖帽22，以及位于上、下盖帽之间的绝缘接头1、井径段2、微球测量段3、密度探头段4和下钢筒29等部件，在井径段2后侧还设置有平衡组件7，平衡组件7的外侧设置有盖板6，盖板6上设置有通孔，组合推靠器平衡筒组件的结构设计与液压推靠器相类似，由装在筒内的活塞和能对筒内液压油提供0.1Mpa内压的推力弹簧组成。当仪器内油压高于泥浆压力时，活塞即移向其行程下端，装在底座上的止推器顶开导柱，筒内过量的液压油便会泄露出来，达到压力平衡。另一方面，当仪器内液压油不足时，活塞会被推力弹簧压至其行程的上端，导柱顶在筒腔壁上，不能形成通路，泥浆则不会进入仪器内部。测井仪上下接头之间的贯通线、微球极板的导线、密度探头的过线软管、微球液压缸的两根高压软管均从平衡筒组件与主杆之间的间隙处穿过。仪器上接头与下接头之间由两根Ф7mm硬管相连，贯通线从硬管中穿过。仪器上接头处有4根Ф7mm硬管穿过井径推靠盘，分别与密度探头软管、微球液压缸两根软管、平衡筒软管在井径中部空间处相连，这样的设计可以避免井径推靠盘运动时与管路产生干涉。仪器上接头处设计有硅脂仓从井径推靠盘间隙处穿过，微球极板导线与硅脂仓中七芯塞相连。

密度探头采用标准CSU密度探头。微球密度井径组合推靠器与实施例1内容相同，不详述。为了尽量缩短仪器长度，对绝缘短节部分进行了重新设计，使其压胶部分长度缩短至104mm。绝缘接头1包括上接头101和下接头102，上接头101与上盖帽21连接，下接头102与井径段外侧的上钢筒28连接，上接头101内侧设置有31芯插座组件103，下接头内侧设置有7芯双槽密封塞104，31芯插座组件103与7芯双槽密封塞104之间设置通讯线路，上接头101设置有深入下接头内腔的中心延长管110，延长管110末端螺纹连接一个内衬管112，内衬管112设置有凸缘。下接头102内侧螺纹连接一个支撑管111，该支撑管111位于所述中心延长管110外侧并间隙配合，支撑管111的内径小于内衬管112凸缘的外径；在支撑管111的后端面与上接头101端面之间套装有密封套1，在支撑管111与中心延长管110之间套装有密封套2，在支撑管111前端面与内衬管112的凸缘之间套装有密封套3，在内衬管112凸缘与下接头102内部之间套装有密封套4。同时在上接头101和下接头102的连接处外侧套装有橡胶圈105，橡胶圈105内壁与上接头和下接头外侧面凸凹扣合在一起。绝缘接头1在仪器上接头实现与仪器主体绝缘。

通过采用组合推进器和改造过的绝缘接头后，整个测井仪长度不大于3.5m。 

Claims (10)

1.一种基于液压原理的微球密度井径组合推靠器，位于井径段和微球测量段内，其中井径段包括井径臂，微球测量段包括带有微球的支撑臂，其特征是：在井径段内腔设置有井径液压缸，在微球测量段设置有微球液压缸，在井径段内设置有油箱并安装有电机，电机输出端安装有液压泵，液压泵输出管分两路，其中一路通过井径阀组与井径液压缸的进、出油管路连接，另一路通过微球阀组与微球液压缸的进、出油管路连接；井径液压缸的无杆腔底部与活塞之间连接有推力作用的井径弹簧，井径液压缸的活塞杆末端固定有井径推靠盘，所述井径臂均匀分布在井径推靠盘周围，并通过销轴铰接在主杆侧壁上，每个井径臂靠近销轴一端设置有推脚，井径推靠盘与井径臂推脚前侧面配合使井径臂同步收缩运动，井径臂推脚后侧面设置有弹性顶压机构使井径臂展开，同时设置有检测弹性顶压机构行程的井径电位器；微球液压缸的无杆腔底部与活塞之间连接有推力作用的主弹簧，微球液压缸的活塞杆末端与带有微球的支撑臂末端铰接，微球液压缸内设置有用于检测活塞行程的微球电位器。

2.根据权利要求1所述的基于液压原理的微球密度井径组合推靠器，其特征是：所述井径推靠盘上还设置有使其回位的拉力弹簧。

3.根据权利要求1所述的基于液压原理的微球密度井径组合推靠器，其特征是：弹性顶压机构位于井径液压缸的外侧并具有独立的内腔，弹性顶压机构的内腔中套装有推力弹簧，推力弹簧的前端与一个推杆末端连接，推杆的前端与所述井径臂推脚后侧面连接，所述井径电位器套装在推力弹簧内部，井径电位器的检查探头与推杆连接。

4.根据权利要求1所述的基于液压原理的微球密度井径组合推靠器，其特征是：所述井径液压缸和微球液压缸的有杆腔进油管路设置在相应活塞的中心孔内，有杆腔进油管路在有杆腔内设置有进油口，其另一端与相应阀组连接，所述有杆腔的进油管为可以伸缩的内外套管结构。

5.根据权利要求1所述的基于液压原理的微球密度井径组合推靠器，其特征是：微球液压缸内的活塞为带缓冲的活塞，该带缓冲的活塞包括一个与活塞杆固定的后活塞和一个套装在活塞杆上的前活塞，两活塞之间安装有碟簧。

6.一种包括微球密度井径组合推靠器的测井仪，还包括上盖帽和下盖帽，以及位于上、下盖帽之间的绝缘接头、井径段、微球测量段、密度探头段，其特征是：微球密度井径组合推靠器位于井径段和微球测量段内，井径段包括井径臂，微球测量段包括带有微球的支撑臂，在井径段内腔设置有井径液压缸，在微球测量段设置有微球液压缸，在井径段内设置有油箱并安装有电机，电机输出端安装有液压泵，液压泵输出管分两路，其中一路通过井径阀组与井径液压缸的进、出油管路连接，另一路通过微球阀组与微球液压缸的进、出油管路连接；井径液压缸的无杆腔底部与活塞之间连接有推力作用的井径弹簧，井径液压缸的活塞杆末端固定有井径推靠盘，所述井径臂均匀分布在井径推靠盘周围，并通过销轴铰接在主杆侧壁上，每个井径臂靠近销轴一端设置有推脚，井径推靠盘与井径臂推脚前侧面配合使井径臂同步收缩运动，井径臂推脚后侧面设置有弹性顶压机构使井径臂展开，同时设置有检测弹性顶压机构行程的井径电位器；微球液压缸的无杆腔底部与活塞之间连接有推力作用的主弹簧，微球液压缸的活塞杆末端与带有微球的支撑臂末端铰接，微球液压缸内设置有用于检测活塞行程的微球电位器。

7.根据权利要求6所述的测井仪，其特征是：所述绝缘结构包括上接头和下接头，上接头与上盖帽连接，下接头与井径段外侧的上钢筒连接，上接头内侧设置有插座组件，下接头内侧设置有带芯线的密封塞，插座组件与带芯线的密封塞之间设置通讯线路，上接头设置有深入下接头内腔的中心延长管，延长管末端螺纹连接一个内衬管，内衬管设置有凸缘，下接头内侧螺纹连接一个支撑管，该支撑管位于所述中心延长管外侧并间隙配合，支撑管的内径小于内衬管凸缘的外径；在支撑管的后端面与上接头端面之间套装有密封套1，在支撑管与中心延长管之间套装有密封套2，在支撑管前端面与内衬管凸缘之间套装有密封套3，在内衬管凸缘与下接头内部之间套装有密封套4；同时在上接头和下接头的连接处外侧套装有橡胶圈，橡胶圈内壁与上接头和下接头外侧面凸凹扣合在一起。

8.根据权利要求6所述的测井仪，其特征是：在井径段后侧还设置有平衡组件，平衡组件的外侧设置有盖板，盖板上设置有通孔；所述平衡组件包括平衡筒，平衡筒上设置有通孔，平衡筒内后端套装有活塞，前端固定有底座，底座与活塞之间连接有推力弹簧，同时平衡筒后壁中心设置有通孔，该通孔上安装有平衡油管，该平衡油管与油箱连通；与通孔正对的活塞上设置有卸压阀，在底座中心设置有可以控制该卸压阀进行卸压的止推杆。

9.根据权利要求6所述的测井仪，其特征是：弹性顶压机构位于井径液压缸的外侧并具有独立的内腔，弹性顶压机构的内腔中套装有推力弹簧，推力弹簧的前端与一个推杆末端连接，推杆的前端与所述井径臂推脚后侧面连接，所述井径电位器套装在推力弹簧内部，井径电位器的检查探头与推杆连接。

10.根据权利要求6所述的测井仪，其特征是：所述井径液压缸和微球液压缸的有杆腔进油管路设置在相应活塞的中心孔内，有杆腔进油管路在有杆腔内设置有进油口，其另一端与相应阀组连接，所述有杆腔的进油管为可以伸缩的内外套管结构。

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