CN104074502B - 一种用于感应测井仪器的芯轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于感应测井仪器的芯轴，属于石油测井仪器领域。该芯轴本体选用无磁铍青铜金属管料，为一中空管状细长轴；所述芯轴本体的外壁上设置有玻璃钢套，采用复合粘接为一体；所述玻璃钢套的外壁上设置有圆弧形线圈过线槽。有效解决芯轴管内贯穿线和线圈骨架外过线间相互干扰及线槽尖角易割线的问题；玻璃钢套对芯轴本体上安装的线圈系总成具有减震作用；可实现线圈骨架沿芯轴体滑动调试；避免了传统芯轴棒料内部细长孔加工工艺复杂，加工困难的问题；本发明不需要在芯轴外面再套装缠有玻璃钢层的铜管，将芯轴、铜管必须组合使用的常规阵列感应仪器结构，用独立的无磁铍青铜芯轴替代，使仪器结构简化，大大降低了仪器制造成本。

Description

一种用于感应测井仪器的芯轴

技术领域

本发明涉及石油测井仪器领域，特别涉及一种用于感应测井仪器的芯轴。

背景技术

在石油开采钻井时，都必须进行测井，普遍使用石油测井仪器测定井下油、气、水层的岩石物理性质，监测各油层的工作情况，检查开发井的技术状况等。将利用电、磁、声、热、核等物理原理制造的各种测井仪器由测井电缆下入井内，使地面电测仪可沿着井筒连续记录随深度变化的各种参数，通过表示这类参数的曲线来识别地下的岩层，如油、气、水层、煤层、金属矿床等。

目前，先进的阵列感应测井仪器应用较为广泛，它以电磁感应原理为理论依据，主要由电子线路、线圈系总成组成，采用一系列不同线圈距的线圈系测量同一地层，采用先进的电子、计算机技术及数字处理等先进方法，通过多路遥测短节，把采集的大量数据送到地面，再经过计算机进行处理，得出具有不同探测深度和不同纵向分辨率曲线。

阵列感应测井仪器的主要组成部分是阵列感应测井仪线圈系总成，而感应芯轴又是安装线圈系总成的所有阵列线圈骨架的关键支撑部件，是整个线圈系总成上下连接中最主要的承力部件，芯轴材料的性能、结构对整个线圈系总成来说至关重要。

常规的阵列感应测井仪芯轴，选用无磁的钛合金材料，设计时既要考虑线圈系贯穿线过线问题，又要考虑阵列线圈独立过线问题，以及两者之间的相互屏蔽问题。所以现有芯轴本体普遍为细长轴整体结构，其内部加工有细长的过线孔，一般芯轴总长度约为4.8米，孔径为10mm，并且在芯轴外圆表面开设有一定数量的过线槽，在芯轴外面套装有复合铜管，用以解决阵列线圈、贯穿线的过线屏蔽问题。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有的阵列感应测井仪，其中心部位的芯轴本体都是采用钛钢棒料制造，芯轴外面套装铜管，在铜管的外面设置玻璃钢层，这种结构比较复杂，加工成本高，尤其是钛钢芯轴内的细长过线孔加工难度非常大，而且芯轴外圆表面开设的过线槽为方槽，方形过线槽在装配中割伤贯穿线的现象时有发生；由于需要在芯轴外面套装复合铜管解决阵列线圈、贯穿线的过线屏蔽问题，以及还要解决线圈在芯轴上安装抗冲击、减震问题，所以限制了芯轴结构尺寸不能过大；由于现有钛钢芯轴的耐温性能为155℃、耐压性能为100MPa，所以油田现场使用范围受限。经过调研和检索，目前，国内还没有可以较好解决上述问题的感应芯轴问世。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种用于感应测井仪器的芯轴。加工简便，降低制造成本，耐高温高压，适用范围广泛。所述技术方案如下：

一种用于感应测井仪器的芯轴，所述芯轴本体选用无磁铍青铜金属管料，为一中空管状细长轴；所述芯轴本体的外壁上设置有玻璃钢套，采用复合粘接为一体；所述玻璃钢套的外壁上设置有圆弧形线圈过线槽。

进一步地，所述线圈过线槽沿玻璃钢套外壁圆周均匀阵列，所述线圈过线槽与所述阵列线圈骨架上安装的阵列线圈系一一对应。

具体地，所述玻璃钢套外壁上任意相邻的一对所述线圈过线槽之间设置有一个线圈滑销滑动槽。

进一步地，所述线圈滑销滑动槽的线圈滑销滑动槽宽度B1为3.5～5mm，线圈滑销滑动槽高度H1为1～3mm。

进一步地，所述线圈过线槽的线圈过线槽宽度B2为3～6mm，线圈过线槽高度H2为3～5mm，线圈过线槽圆弧半径R为1.5～2.5mm。

进一步地，所述玻璃钢套由一定厚度5～6mm的非金属绝缘材料玻璃钢纤维缠绕层复合而成。

具体地，所述玻璃钢套选用纤维增强树脂基复合材料，采用纤维缠绕工艺成型。

进一步地，所述芯轴本体总长度为3.5～5m，孔径为Φ8～13mm。

具体地，所述芯轴本体上安装有阵列线圈系总成的阵列线圈骨架。

具体地，所述芯轴本体两端设置有联接螺纹。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例的芯轴本体选用无磁铍青铜金属管料，为一中空管状细长轴，内孔不需要加工，避免了采用钛钢芯轴本体内部细长孔加工工艺复杂，加工困难的问题；采用在无磁铍青铜芯轴本体上缠绕纤维增强树脂基复合材料的玻璃钢，对芯轴本体上安装的线圈系总成具有很好的减震作用；铍青铜芯轴材料高温高压环境下机械性能下降少，明显优于常规钛合金芯轴，所以可独立作为线圈系的关键承力部件使用，线圈系总成安装时不需要在芯轴外面再套装缠有玻璃钢层的铜管，将现有阵列感应测井仪芯轴、缠有玻璃钢层铜管必须组合使用的常规复杂结构，完全替代，使仪器设计结构大大简化；通过在玻璃钢套外壁上设置的若干圆弧形过线槽，有效解决芯轴本体内贯穿线和线圈骨架外过线之间相互干扰及线槽尖角易割线的问题；通过在玻璃钢套外壁上设置的线圈滑销滑动槽，可实现线圈骨架沿芯轴本体方便的滑动调试；通过选用无磁铍青铜金属管料及纤维增强树脂基复合材料的玻璃钢，耐高温及耐高压性能明显提高；绝缘、屏蔽、减震效果也优良，本发明实施例结构简单，加工简便，大大降低了感应测井仪器的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的用于感应测井仪器的芯轴结构示意图；

图2是本发明实施例提供的图1中A-A剖视放大图。

图中各符号表示含义如下：

1芯轴本体；

2玻璃钢套，2-1线圈过线槽，2-2线圈滑销滑动槽；

B1线圈滑销滑动槽宽度，H1线圈滑销滑动槽高度；

B2线圈过线槽宽度，H2线圈过线槽高度；

R线圈过线槽圆弧半径。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1所示，本发明实施例提供了一种用于感应测井仪器的芯轴，该装置至少包括：芯轴本体1、玻璃钢套2；所述芯轴本体1用于支撑耐高温，耐高压阵列感应仪器线圈系总成，其上安装有现有技术的线圈系总成的所有阵列线圈骨架，所述芯轴本体1的中间段外壁上设置有绝缘材料的玻璃钢套2，采用复合粘接为一体，所述玻璃钢套2可对芯轴本体1上安装的阵列线圈骨架起到很好的绝缘、抗冲击、减震作用，所述芯轴本体1两端设置有联接螺纹。

具体地，所述芯轴本体1选用无磁铍青铜金属管材制造，为一中空管状细长轴，不用单独加工内部通孔，所述芯轴本体1总长度约为3.5～5m，孔径为ΦΦ8～13mm，便于线圈系贯穿线从芯轴本体1内孔通过，对阵列线圈的信号不造成干扰。

具体地，所述玻璃钢套2的外壁上设置有沿圆周均匀阵列的圆弧形线圈过线槽2-1，所述线圈过线槽2-1也为过油槽，因为线圈线径比较细，约为Φ2～2.5mm，所以导线放入线圈过线槽2-1后，并不能将其完全堵塞，油路还是畅通的。所述线圈过线槽2-1与阵列线圈骨架上安装的阵列线圈一一对应，避免贯穿线和线圈骨架外过线之间相互干扰；并且在任意相邻的一对线圈过线槽2-1之间设置有一个线圈滑销滑动槽2-2，可保证线圈骨架在芯轴本体1上的移动调试及周向固定；所述玻璃钢套2的这种设计结构既保证了各个阵列线圈在芯轴本体1外壁上的独立过线，又保证了线圈系总成循环油路的通畅，还可以满足多个阵列线圈在芯轴本体1上按照一定间距沿着线圈滑销滑动槽2-2进行精确位置的滑动调试。

进一步地，所述线圈滑销滑动槽2-2的线圈滑销滑动槽宽度B1尺寸为3.5～5mm，线圈滑销滑动槽高度H1尺寸为1～3mm；所述线圈过线槽2-1的线圈过线槽宽度B2尺寸为3～6mm，线圈过线槽高度H2尺寸为3～5mm，线圈过线槽圆弧半径R尺寸为1.5～2.5mm。

进一步地，所述玻璃钢套2由一定厚度，约为5～6mm的非金属绝缘材料玻璃钢纤维缠绕层复合而成，为一种纤维增强树脂基复合材料，一般采用不饱和聚酯树脂作为基体，用玻璃钢纤维来增强塑料，强度高，重量轻，它的性能可以接近甚至超过钢铁。

所述玻璃钢套2采用纤维缠绕工艺成型，该成型是在控制张力和预定线型的条件下，通过机械式或计算机数控纤维缠绕机将连续纤维或布带浸渍树脂胶液后连续、均匀且有规律地缠绕在芯模或内衬上，然后在一定温度环境下使之固化，成为一定形状制品的复合材料。

此外，本发明实施例还具有的优点，选用铍青铜金属作为芯轴材料，强度高，无磁性，屏蔽效果好，替代了常规阵列感应钛钢芯轴必须与复合铜管组合使用的设计结构，提高了芯轴承力能力，解决了常规阵列感应仪器难以承受高温175℃、高压140MPa的技术难题，使阵列感应仪器更广泛的应用于油田现场使用；玻璃钢套2选用纤维增强树脂基复合材料，产品可设计性好，对于曲面形状或不规则形状，易于加工成型，并具有良好的耐腐蚀性。本发明芯轴设计合理，结构简单，承力可靠，是目前国内首创的感应类仪器芯轴。通过材料比较，选优芯轴最佳适用材料无磁铍青铜管材，进一步优化设计结构，消除了常规阵列感应钛钢芯轴承力薄弱点，经实践多次验证，本发明芯轴可满足耐高温175℃、耐高压140MPa的现场使用要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于感应测井仪器的芯轴，其特征在于，所述芯轴本体(1)选用无磁铍青铜金属管料，为一中空管状细长轴；所述芯轴本体(1)的外壁上设置有玻璃钢套(2)，采用复合粘接为一体；所述玻璃钢套(2)的外壁上设置有圆弧形线圈过线槽(2-1)；所述芯轴本体(1)上安装有阵列线圈系总成的阵列线圈骨架；

所述线圈过线槽(2-1)沿玻璃钢套(2)外壁圆周均匀阵列，所述线圈过线槽(2-1)与阵列线圈骨架上安装的阵列线圈系一一对应；所述玻璃钢套(2)外壁上任意相邻的一对线圈过线槽(2-1)之间设置有一个线圈滑销滑动槽(2-2)。

2.根据权利要求1所述的用于感应测井仪器的芯轴，其特征在于，所述线圈滑销滑动槽(2-2)的线圈滑销滑动槽宽度B1为3.5～5mm，线圈滑销滑动槽高度H1为1～3mm。

3.根据权利要求1所述的用于感应测井仪器的芯轴，其特征在于，所述线圈过线槽(2-1)的线圈过线槽宽度B2为3～6mm，线圈过线槽高度H2为3～5mm，线圈过线槽圆弧半径R为1.5～2.5mm。

4.根据权利要求1所述的用于感应测井仪器的芯轴，其特征在于，所述玻璃钢套(2)由厚度为5～6mm的非金属绝缘材料玻璃钢纤维缠绕层复合而成；所述玻璃钢套(2)选用纤维增强树脂基复合材料，采用纤维缠绕工艺成型。

5.根据权利要求1所述的用于感应测井仪器的芯轴，其特征在于，所述芯轴本体(1)总长度为3.5～5m，孔径为Φ8～13mm。

6.根据权利要求1所述的用于感应测井仪器的芯轴，其特征在于，所述芯轴本体(1)两端设置有联接螺纹。