CN104775804A - 用于多臂推靠器的便携式井径刻度器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于多臂推靠器的便携式井径刻度器。具体地，一种用于推靠器的便携式井径刻度器，推靠器具有管状基体（11）和相对于管状基体（11）能够张开与收回并且沿管状基体（11）周向均匀分布的多个推靠臂（13），井径刻度器包括：刻度板（23）和分别设置有保持部（38，48）的单耳和双耳定心固定座（22，27）。单耳定心固定座（22）和双耳定心固定座（27）通过紧固装置紧固在一起，使得井径刻度器能够环抱基体（11）并且使得两者轴线重合。刻度板（23）能够被保持在保持部（38，48）中并且关于后者能够枢转而形成限制推靠臂（13）的张开程度的限定位置，所述限定位置对应于计算井径的标定值。

Description

用于多臂推靠器的便携式井径刻度器

技术领域

本发明涉及一种便携式井径刻度装置，尤其涉及一种在含有多臂推靠结构并带有多个超长贴壁测量极板的推靠器上使用的井径刻度器。

背景技术

这里提供的背景技术描述用于总体上介绍本发明的背景。当前所署名发明人的在本背景技术部分中所描述的程度上的工作，以及本描述中在申请时不构成现有技术的各方面，既非明示也非默示地被承认为与本发明相抵触的现有技术。

推靠器是一种石油测井仪器，它的特点是具有单个或者多个推靠臂结构，功能是直接测量井径或者将感应元件推至井壁采集信号。井径是测井技术中的一个重要参数，井径资料对于综合判断岩性、解释其他测井曲线和计算固井水泥量等等都是非常重要的。能够获取井径参数的仪器有专门的井径仪和带有井径功能的测井仪器，如微电阻率扫描成像仪器等。这些仪器在测量之前需要采用标准的模拟井筒或传统的刻度器进行刻度，以模拟井径机械结构本身和经过电信号转换过后的井径传递函数。

具有精巧的刻度原理、便于安装、拆卸和运输携带的井径刻度器可以有效地提高井径刻度的精确性和优化传递函数，同时大大节省刻度的工作时间和工作强度，节省测井成本开支，增加经济效益。传统的井径刻度方法通常有两种：一种是直接加工几个标准井筒，然后通过人工方式悬挂在井径仪的末端或者测量仪器的测量极板组上；另一种是鹿耳式井径刻度器，其主要特征是具有一个定心圆筒主基体和一系列预先加工好的成阶梯状的、具有不同大小的环形井筒，其中所述定心圆筒主基体直接套在被测量仪器的靠近测量带的管状基体上，所述具有不同大小的环形井筒可以给不同标准井径限位。

上述第一种井径刻度方法的缺点在于，通过标准井筒进行手动地刻度时，井筒的轴线与被标定对象的中心轴线不能对齐，导致标定结果的失真。上述第二种井径刻度方法的鹿茸式井径刻度器是一种整体刻度器，当被安装在较重的测井仪器上时，比较费力、费时。特别地，随着具有多组长贴壁测量极板的油基泥浆微电阻率扫描成像仪器的出现，如果采用鹿耳式井径刻度方法，刻度器就会显得特别庞大。由此产生了多点插值梁式刻度器，并且同时解决了因测量极板绕自身轴线旋转所导致的标定值失真的问题。

然而，多点插值梁式刻度器结构复杂，重量过大，需多位现场工作人员共同协作才能完成刻度器的安装和刻度标定值调整的工作，经济效益不明显。因此，在本领域中需要一种结构上更简单、易于安装和拆卸的便携式井径刻度器。

正是为了解决本领域中前述井径刻度器的缺点，提出了本发明，其目的是提供一种具有自动定心功能、在水平状态下和垂直状态下均可以快速安装拆卸、调整标定值的井径刻度装置，其能够为带有贴壁极板测量的多壁推靠器提供精确的井径参考值。

发明内容

在本发明的一个方面，提供一种用于推靠器的便携式井径刻度器，所述多臂推靠器具有管状基体和相对于所述管状基体能够张开与收回并且沿所述管状基体周向均匀分布的多个推靠臂，所述井径刻度器包括：刻度板和分别设置有保持部的单耳和双耳定心固定座；

其中，所述单耳定心固定座和双耳定心固定座通过紧固装置紧固在一起，使得所述井径刻度器能够环抱所述基体并且使得两者轴线重合；

并且其中，所述刻度板能够被保持在所述保持部中并且关于后者能够枢转而形成限制所述推靠臂的张开程度的限定位置，所述限定位置对应于计算井径的标定值。

在本发明的另一个方面，所述单耳和双耳定心固定座具有内径基本等于所述管状基体的外径的第一和第二半圆环状基体，所述第一和第二半圆环状基体的一端分别形成有能够配合紧固在一起的第一和第二螺纹安装凸台，而另一端分别形成有能够销接在一起的单耳座和双耳座，从而使得所述井径刻度器能够环抱所述管状基体并且使得两者轴线重合。

在本发明的另一个方面，所述保持部为两片式刻度支撑板，所述刻度板中设置有销眼，其中所述刻度板通过穿过所述销眼的销能够被保持在所述刻度支撑板中并且关于后者枢转。

在本发明的另一个方面，所述刻度板中还设置有与所述销眼同心并在所述刻度板两侧凸起的凸台。

在本发明的另一个方面，还包括刻度片，并且所述刻度板的一端设置有多个棘轮齿，其中当所述刻度板与所述推靠臂接触使得所述多个棘轮齿中的一个棘轮齿与所述刻度片啮合时，所述棘轮齿的位置对应于所述标定值。

在本发明的另一个方面，所述刻度板的另一端设置有圆化限位接触部，其中当所述推靠臂的张开受到限制时，所述圆化限位接触部与所述推靠臂接触。

在本发明的另一个方面，所述刻度支撑板两侧设置有半燕尾形状导轨并且所述刻度片设置有燕尾式导向特征，使得所述刻度片适配安装在所述刻度支撑板上。

在本发明的另一个方面，所述刻度片还设置有通孔，其中当所述刻度片安装在所述刻度支撑板上时，弹簧的一端与所述通孔连接并且所述弹簧的另一端相应地固接到所述单耳和双耳定心固定座，使得所述刻度片在所述弹簧的拉紧力作用下能够一直贴紧所述刻度板。

在本发明的再一个方面，所述推靠臂被分成两组，每组为三个。

在本发明的又一个方面，所述单耳和双耳定心固定座中每个上的保持部为三个。

附图说明

在实施例的以下详细描述中仅通过示例方式呈现其它特征、优点和细节，详细描述参考附图，在附图中：

图1是根据本发明原理的便携式井径刻度器安装在多臂推靠器上时的示意图。

图1A是根据本发明原理的用于多臂推靠器的便携式井径刻度器的局部示意图，示出了推靠臂相对于推靠器主基体张开。

图2A是根据本发明原理的用于多臂推靠器的便携式井径刻度器的主视平面图。

图2B是根据本发明原理的用于多臂推靠器的便携式井径刻度器的三维轴测图。

图3A是根据本发明原理的用于多臂推靠器的便携式井径刻度器的单耳定心固定座的轴测图。

图3B是根据本发明原理的用于多臂推靠器的便携式井径刻度器的单耳定心固定座的左视图。

图3C是图3B中的圈3C处的细节放大图。

图4A是根据本发明原理的用于多臂推靠器的便携式井径刻度器的双耳定心固定座的轴测图。

图4B是根据本发明原理的用于多臂推靠器的便携式井径刻度器的双耳定心固定座的左视图。

图4C是图4B中的圈4C处的细节放大图。

图5是用于根据本发明原理的用于多臂推靠器的便携式井径刻度器的刻度板的主视图。

图6是用于根据本发明原理的用于多臂推靠器的便携式井径刻度器的刻度片的主视图。

具体实施方式

下面的描述本质上仅是示范性的并且不旨在限制本发明、应用或使用。此外，无意于受到在前面的技术领域、背景技术和发明内容或下面的详细描述中所呈现的任何明示或默示理论的限制。应当理解在整个附图中，相应的参考标记标识相似或相应的部件或特征。

现在将会进一步进行阐述本发明。在下面的段落中，更详细地限定本发明的不同方面。除非明显地相反指示，如此限定的每一方面可与任何其他（多个）方面进行结合。特别地，指示为优选或有利的任何特征可与指示为优选或有利的任何其它（多个）特征相结合。

在井径刻度时，推靠器张开的幅度被限制在几个标准圆柱大小的位置（模拟油井井筒），然后测量与张开的幅度对应的电信号，最后将电信号作为自变量，模拟的标准圆柱大小作为因变量，通过插值拟合建立两者之间的函数关系。根据本发明的刻度器能够通过机械结构将推靠器张开的幅度限制在所设计的若干标准圆柱大小的位置，从而实现对井径进行刻度标定。

参照附图1，示出了安装在多臂推靠器上的根据本发明原理的便携式井径刻度器。如图1所示，所述推靠器具有管状的推靠器主基体11，其带有沿着主基体的轴线周向均匀分布（即，沿周向以相等角度分隔开）的多个主动推靠臂13。该主动推靠臂13的数量由推靠器本身决定，作为示例，例如6个推靠臂，此时相邻推靠臂之间的角度为360°/6=60°。所述推靠器还具有多组极板，其中每组极板具有数量上等于推靠臂个数除以极板组数的极板14，从而使得每个推靠臂13关联于一块极板14。本领域技术人员将明白，推靠器极板分组的作用是为了让每组极板错开一个角度，使得仪器（推靠器）上的成像原件更充分的覆盖井壁的面积百分比，当然在一些实施例中，极板也可以不分组。作为示例，优选地，极板被分为2组，每组极板具有6÷2=3块极板14。每块极板14均可以绕自身的长轴线旋转，例如旋转角度为±25°，如图1A所示，其中示出了推靠臂13可以相对于主基体11通过电机加电输出力矩张开，同时示出一个极板14可具有关于自身轴线沿箭头所示的旋转方向的±25°的旋转角度。当然，推靠臂13还可以相对于主基体11通过电机加电输出力矩收回（未示出），如本领域技术人员所明白。

如下文将详细地描述，根据本发明原理的便携式井径刻度器12能够仅通过单个紧固装置例如六角螺栓的紧固/旋紧实现安装在所述推靠器上，并且同时能够确保该井径刻度器12的轴心和管状主基体11的轴心对准重合，或者仅通过所述单个紧固装置的松开实现井径刻度器12从所述推靠器上的拆卸。

参见图1，根据本发明，便携式井径刻度器12具有多个刻度板23，其数量与井径刻度器12所应用到的推靠器中的推靠臂数量相同，从而使得每个臂能够独立进行刻度。作为示例，例如为6个刻度板23。每块刻度板23用来限制与其关联的推靠臂13所张开的幅度，并且每块刻度板23具有限制该刻度板旋转角度的多个棘轮齿52，优选地，具有5个棘轮齿52（在图5中最佳地可看到），每个棘轮齿位分别代表6〞（6英寸）、8〞、10〞、12〞和20〞的标准井径标定值。如下文将详细地描述，每块刻度板23均可以独立地、方便地手动调整使得不同的齿位进入啮合状态，并且刻度板的每个棘轮齿52都限制了对应的推靠臂13的张开程度，同时决定了极板组张开所形成的包络圆柱的直径大小，即，相应的刻度标准标定值。由于根据本发明原理的刻度标定值直接取自主动推靠臂，所以刻度器12可以将推靠器置于水平放置或者竖直放置状态进行刻度工作，同时不受极板绕自身轴线旋转的影响。此外，本实施例中的便携式井径刻度器重量较轻（总重不超过9公斤），可以一个人完成该刻度器的安装或拆卸工作。

现在参见图2A和图2B，分别示出用于多臂推靠器的便携式井径刻度器12的主视平面图和三维轴测图。如图2A和图2B所示，并结合图3A、3B、4A和4B，井径刻度器包括分别具有半圆环状基体37、47的单耳定心固定座22和双耳定心固定座27，每个基体上等间距地布置有例如焊接有三对刻度支撑板38和48。当然，本领域技术人员将明白，取决于推靠臂的数量，每个基体上也可关于其半圆环周向中心等间距地布置其他数量的刻度支撑板而不偏离本发明的精神和范围。

单耳定心固定座22和双耳定心固定座27通过紧固装置例如通过销子21销接在一起，销子21由开口销26锁住以防止滑出。在刻度时，将所述两个半圆环固定座22、27环抱在管状主基体11上，通过将单耳定心固定座22上的单耳座31和安装凸台35分别与双耳定心固定座27上的双耳座41和安装凸台45对准并紧固在一起，便可实现井径刻度器到推靠器的自动定心安装。

刻度板23通过使紧固件例如销子25穿过销眼51（参见图5）和销孔34或44分别销接在定心固定座22、27的刻度支撑板38、48中。刻度片29通过燕尾式导轨面39、49（如图3C和图4C中更清楚地看到）分别安装在两个定心固定座22、27的刻度支撑板38、48上。特别地可参见图6，示出了根据本发明的井径刻度器中所使用的刻度片29。刻度片29上下均为精加工导向和定位平面，同时形成有燕尾式导向特征62和用于挂接弹簧24的一个端部的一个通孔61。拉伸弹簧24的一端通过孔61与刻度片29的一端连接（例如拉伸弹簧24的一端可以钩在孔61中），弹簧24的另一端通过紧固件例如螺钉28（请将图2A和2B中28处的孔修改为如26销的形式）固接在对应的定心固定座22、27上（如图2A所示）。这样刻度片29只能沿刻度支撑板38、38上的平面32、42移动。在弹簧24的拉紧力作用下，刻度片29会一直贴紧刻度板23，并且除非手动拉开刻度片29，刻度板23只能做顺时针方向转动（即，刻度片29依棘轮齿位20〞-12〞-10〞-8〞-6〞的次序移动），并在主推靠臂反推作用力下稳定地固定在前述的五个棘轮齿位空间位置。

现在转向图3A、3B和3C，示出了单耳定心固定座22的结构和特征。单耳定心固定座22由一个半圆环状基体37和周向均匀分布于其上的三对刻度支撑板38组成。半圆环状基体37的一个末端形成有一个销眼单耳座31，用于通过销子21与双耳固定座27的销眼双耳座41销接在一起，并且半圆环状基体37的内部被精加工为半圆，该半圆的直径大小与所述推靠器的管状主基体11的外径基本相等，以便在安装时自动定心。半圆环状基体37的另一末端形成有螺纹安装凸台35，以便与在半圆环状基体47的末端处形成的螺纹安装凸台45配合紧固。刻度支撑板38为两片式结构，并且其上开设有销孔33, 34，刻度板23和弹簧24安装在该两片式结构中间。刻度支撑板38上部为精加工的平面32，两侧设置有半燕尾形状导轨39（图3C中示出），用以安装刻度片29。这样如前所述，弹簧24的拉力可以保证刻度片29在支撑平面上向刻度板23自动靠紧。

现在参考图4A、4B和4C，示出了双耳定心固定座27的结构和特征。双耳定心固定座27由一个半圆环状基体47和周向均匀分布于其上的三对刻度支撑板48组成。半圆环状基体47的一个末端形成有一个销眼双耳座41，用于通过销子21与单耳固定座22的销眼单耳座31销接在一起，并且半圆环状基体47的内部被精加工为定心固定半圆，该半圆的大小与所述推靠器的管状主基体11的外径相等，以便在安装时自动定心。半圆环状基体47的另一末端形成有螺纹安装凸台45，以便与在半圆环状基体37的末端处形成的螺纹安装凸台35配合紧固。刻度支撑板48为两片式结构，并且其上开设有销孔43, 44，刻度板23和弹簧24安装在该两片式结构中间。刻度支撑板48上部为精加工的平面42，两侧设置有半燕尾形状导轨49（图4C中示出），用以安装刻度片29。这样，如前所述，弹簧24的拉力可以保证刻度片29在支撑平面上向刻度板23自动靠紧。

图5示出用于根据本发明原理的用于多臂推靠器的便携式井径刻度器的刻度板23的主视图。刻度板23设置例如精加工有：一个销眼51；多个刻度标定限位用棘轮齿，优选地五个刻度标定限位用棘轮齿52，其分别代表6〞、8〞、10〞、12〞、20〞刻度标定值；圆化限位接触部54；以及优选地，与销眼51同心并对称加工在刻度板23的两侧的凸起的凸台53，与通过刻度板23的两个侧面与支撑板38的两个内侧面直接接触相比，通过凸台53与支撑板38的两个内侧面接触，能够减少刻度板23与支撑板38之间的摩擦阻力。在刻度时，当相应标记的棘轮齿52进入与刻度片29上平面相啮合时，推靠臂的反力矩（如果推靠臂张开的过程中遇到阻力，这个电极的力矩就称为反力矩）使得刻度板23固定在所设计的相应角度上，实现不同的标定值。圆化限位接触部54与主推靠臂直接采用圆对平面接触的方式，保证了接触的强度而不产生变形，保证多次重复刻度值的一致性。

从前面所述可以看出，根据本发明，在将刻度板23放入支撑板38、48中后，刻度板23的一端通过圆化特征54紧贴在主推靠臂13的平面上，而另一端通过棘轮齿特征52与刻度片29的上平面啮合。由于棘轮齿的结构特征，刻度板23可以阻止主推靠臂13继续向外张开。此时，6块极板14在对应的张开程度下形成一外包络圆，该包络圆的直径大小即是设定的井径标定值6〞、8〞、10〞、12〞和20〞中的一个，从而可以通过插值拟合基于所述标定值来计算出各种井径值。

虽然在前面的详细描述中描述了至少一个示范性实施例，但是应当明白存在大量的变形。比如，根据需要，可将推靠臂和刻度板的数量设置为3个、4个或其他数量，并相应地，调整定心固定座上的刻度支撑板的数目。还应当明白在此描述的一个示范性实施例或多个示范性实施例仅仅是例子，并不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或构造。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供方便的指引以实施一个示范性实施例或多个示范性实施例。应当理解在不偏离由所附权利要求及其合法等同方案阐明的本发明范围的情况下可以对元件的功能和排列做出各种变化。

Claims (10)

1. 一种用于多臂推靠器的便携式井径刻度器，所述多臂推靠器具有管状基体（11）和相对于所述管状基体（11）能够张开与收回并且沿所述管状基体（11）周向均匀分布的多个推靠臂（13），所述井径刻度器包括：刻度板（23）和分别设置有保持部（38，48）的单耳和双耳定心固定座（22，27）；

其中，所述单耳定心固定座（22）和双耳定心固定座（27）通过紧固装置紧固在一起，使得所述井径刻度器能够环抱所述基体（11）并且使得两者轴线重合；

并且其中，所述刻度板（23）能够被保持在所述保持部（38，48）中并且关于后者能够枢转而形成限制所述推靠臂（13）的张开程度的限定位置，所述限定位置对应于计算井径的标定值。

2. 如权利要求1所述的井径刻度器，其特征在于，所述单耳和双耳定心固定座（22，27）具有内径基本等于所述管状基体（11）的外径的第一和第二半圆环状基体（37，47），所述第一和第二半圆环状基体（37，47）的一端分别形成有能够配合紧固在一起的第一和第二螺纹安装凸台（35，45），而另一端分别形成有能够销接在一起的单耳座（31）和双耳座（41），从而使得所述井径刻度器能够环抱所述管状基体（11）并且使得两者轴线重合。

3. 如权利要求1所述的井径刻度器，其特征在于，所述保持部（38，48）为两片式刻度支撑板（38，48），所述刻度板（23）中设置有销眼（51），其中所述刻度板（23）通过穿过所述销眼（51）的销能够被保持在所述刻度支撑板（38，48）中并且关于后者枢转。

4. 如权利要求3所述的井径刻度器，其特征在于，所述刻度板（23）中还设置有与所述销眼（51）同心并在所述刻度板（23）两侧凸起的凸台（53）。

5. 如权利要求3所述的井径刻度器，其特征在于，还包括刻度片（29），并且所述刻度板（23）的一端设置有多个棘轮齿，其中当所述刻度板（23）与所述推靠臂接触使得所述多个棘轮齿中的一个棘轮齿与所述刻度片（29）啮合时，所述棘轮齿的位置对应于所述标定值。

6. 如权利要求5所述的井径刻度器，其特征在于，所述刻度板（23）的另一端设置有圆化限位接触部（54），其中当所述推靠臂（13）的张开受到限制时，所述圆化限位接触部（54）与所述推靠臂（13）接触。

7. 如权利要求5所述的井径刻度器，其特征在于，所述刻度支撑板（38，48）两侧设置有半燕尾形状导轨（39）并且所述刻度片（29）设置有燕尾式导向特征，使得所述刻度片（29）适配安装在所述刻度支撑板（38，48）上。

8. 如权利要求7所述的井径刻度器，其特征在于，所述刻度片（29）还设置有通孔（61），其中当所述刻度片安装在所述刻度支撑板（38，48）上时，弹簧（24）的一端与所述通孔（61）连接并且所述弹簧（24）的另一端相应地固接到所述单耳和双耳定心固定座（22，27），使得所述刻度片（29）在所述弹簧（24）的拉紧力作用下能够一直贴紧所述刻度板（23）。

9. 如权利要求1-8中任一项所述的井径刻度器，其特征在于，所述推靠臂被分成两组，每组为三个。

10. 如权利要求9所述的井径刻度器，其特征在于，所述单耳和双耳定心固定座（22，27）中每个上的保持部（38，48）为三个。