CN108868750A - 井径仪井下测量的压力平衡装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测井辅助设备技术领域，特别涉及一种井径仪井下测量的压力平衡装置，包含转接头和与转接头连接的平衡帽；通过电机驱动的传力杆依次贯穿转接头和平衡帽，并延伸出平衡帽；传力杆并分别与转接头和平衡帽间隙配合。本发明结构简单，设计新颖、合理，传力杆贯穿转接头和平衡帽并延伸至平衡帽外部，避免现有传力杆的过多转接，传力杆与转接头和平衡帽间隙配合，有效解决传力杆压力平衡问题，保证使用过程中电机对传力杆的正常驱动及井径仪器的正常推靠，且方便维护，具有较强的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及测井辅助设备技术领域，特别涉及一种井径仪井下测量的压力平衡装置。
背景技术
井径仪测量钻孔直径的仪器，由两部分组成，一部分是反映井径变化的井下机械结构，这部分包括有把机械位移变成电信号的转换装置，常见的井径仪有三或四个臂,在弹簧的作用下末端张开紧贴井壁，随着井径的变化,臂的末端也随着张开或合拢,同时带动电位器滑臂移动，于是井径的变化就变成了电阻的变化，当通过电缆给电位器供电时,变化的电阻间电位差就反映了井径的变化；另一部分是地面记录部分，记录电位差变化，经过井径规刻度，这个变化就是井径大小。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都是非常重要的。其中，小井眼单测微电极井径仪主要用于石油测井领域，由于井下压力存在，推靠类仪器必须有相应的机构对电机驱动的传力杆进行压力平衡，否则在高压下将无法驱动，进而影响井下测量作业。
发明内容
为此，本发明提供一种井径仪井下测量的压力平衡装置，设计科学、合理，安全、可靠，有效保证井径仪器使用过程中的稳定性。
按照本发明所提供的设计方案， 一种井径仪井下测量的压力平衡装置，包含转接头和与转接头连接的平衡帽；通过电机驱动的传力杆依次贯穿转接头和平衡帽，并延伸出平衡帽；传力杆并分别与转接头和平衡帽间隙配合。
上述的，平衡帽端部与传力杆间隙配合处设置有用于固定密封圈的安装槽一；转接头与传力杆间隙配合处设置有用于固定密封圈的安装槽二；传力杆中部与平衡帽间隙配合处设置有用于固定密封圈的安装槽三。
优选的，安装槽一、安装槽二、安装槽三分别与密封圈形成密封面A、密封面C、密封面B。
优选的，密封面B和密封面C两者之间的面积差与密封面A面积相等。
上述的，电机输出轴通过传动组件与传力杆连接。
优选的，所述的传动组件包含轴承、丝杆和中空连接轴；电机输出轴通过联轴器与丝杆一端固定，丝杆另一端套装在中空连接轴一端并固定，中空连接轴另一端贯穿至转接头内部并与传力杆套装固定。
上述的，所述的传力杆包含与电机输出轴传动连接的前杆部分，贯穿并延伸至平衡帽外部的后杆部分和设于两者之间的轴肩部分，三者为一体成型结构；所述的轴肩部分包含设于传力杆上的第一过渡轴肩、第二过渡轴肩及设于两者之间的中间轴肩，相邻轴肩之间设有用于与平衡帽间隙配合的密封圈安装槽。
优选的，后杆部分、前杆部分及轴肩部分三者杆直径的数值为一组勾股数。
上述的，所述的平衡帽上还设置有排气孔，该排气孔上安装有排气塞。
本发明的有益效果：
本发明结构简单，设计新颖、合理，传力杆贯穿转接头和平衡帽并延伸至平衡帽外部，避免现有传力杆的过多转接，传力杆与转接头和平衡帽间隙配合，有效解决传力杆压力平衡问题，保证使用过程中电机对传力杆的正常驱动及井径仪器的正常推靠，且方便维护，具有较强的推广应用价值。
附图说明：
图1为实施例中压力平衡装置结构示意图；
图2为实施例中传力杆间隙配合示意图；
图3为实施例中传力杆结构示意图。
具体实施方式：
图中标号，标号1代表电机，标号2代表传力杆，标号3代表转接头，标号4代表平衡帽，标号5代表排气塞。
下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明，并通过优选的实施例详细说明本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不限于此。
针对现有井径仪工作过程中压力平衡问题，本发明实施例，参见图1所示，提供一种井径仪井下测量的压力平衡装置，包含转接头和与转接头连接的平衡帽；通过电机驱动的传力杆依次贯穿转接头和平衡帽，并延伸出平衡帽；传力杆并分别与转接头和平衡帽间隙配合。将盲端平衡帽打透，通过传力杆与转接头和平衡帽间隙配合设置，使传力杆既能伸出平衡帽又能达到平衡的效果，避免了现有结构方式中过多转接带来的麻烦，有效解决传力杆压力平衡问题，保证使用过程中电机对传力杆的正常驱动及井径仪器的正常推靠。
参见图1和2所示，平衡帽端部与传力杆间隙配合处设置有用于固定密封圈的安装槽一；转接头与传力杆间隙配合处设置有用于固定密封圈的安装槽二；传力杆中部与平衡帽间隙配合处设置有用于固定密封圈的安装槽三，安装方便、连接牢固，使用过程中性能稳定、可靠。
参见图2所示，安装槽一、安装槽二、安装槽三分别与密封圈形成密封面A、密封面C、密封面B。通过三处密封面，能够达到更好的压力平衡效果。优选的，密封面B和密封面C两者之间的面积差与密封面A面积相等，使得井下压力作用在传力杆上的力能够较好的达到平衡状态。
参见图1所示，电机输出轴通过传动组件与传力杆连接，传动组件将电机驱动力输送至传力杆，较好地为井径仪作业过程中提供稳定推靠力。优选的，传动组件包含轴承、丝杆和中空连接轴；电机输出轴通过联轴器与丝杆一端固定，丝杆另一端套装在中空连接轴一端并固定，中空连接轴另一端贯穿至转接头内部并与传力杆套装固定，进一步保证推靠力传递过程中的稳定可靠性。
参见图3所示，传力杆包含与电机输出轴传动连接的前杆部分，贯穿并延伸至平衡帽外部的后杆部分和设于两者之间的轴肩部分，三者为一体成型结构；所述的轴肩部分包含设于传力杆上的第一过渡轴肩、第二过渡轴肩及设于两者之间的中间轴肩，相邻轴肩之间设有用于与平衡帽间隙配合的密封圈安装槽，便于传力杆与平衡帽、转接头之间的定位、组装，使用效果好。
优选的，后杆部分、前杆部分及轴肩部分三者杆直径的数值为一组勾股数，并通过传力杆与平衡帽和转接头之间的间隙配合，保证作业过程中传力杆的压力平衡效果。
平衡帽上还设置有排气孔，该排气孔上安装有排气塞，保证平衡帽使用过程中的稳定性、可靠性。
通过具体测试数据对本案申请中技术方案的有效性做进一步解释说明：
传力杆压力平衡使用过程中的四种情形说明如下：1）传力杆贯穿仪器上下密封部分，密封面尺寸相同或相近，结构简单可靠，中心管传力的同时可作为上下导线的通道，仪器主体不需增加过多加工量，此种情形适用于仪器外径较大的情况，而对于仪器外径较小的仪器，由于微电极极板导线的硅脂舱不可或缺，因此电位器接头部分径向空间有限，无法设置上下贯通的传力杆。2）传力杆不贯穿的情形，远电机端装入平衡帽的盲孔内，平衡帽与仪器外壳固定，传力杆设置两处密封面，且两者尺寸相同或相近，传力杆的两处密封面之间通过两个半环或其它形式与侧面连板相连，连板与推靠部分连接，中间转接环节较多，且都是运动件增加了故障隐患；仪器主体往往需要加工较多特征安装转接件，且仪器主体一般是大尺寸零件，增加特征往往加工难度比较大，精度也不易保证。3）若在传力杆的近电机端与电机等零部件都在油平衡腔内，远电机端暴漏在泥浆中，则传力杆的密封面为平衡压力密封，密封难度低，密封面润滑好，传力杆处于真正的平衡状态，而不是前两种方式通过密封面尺寸控制达到的相对平衡，对于内部油平衡的结构方式需要增加一套活塞等油平衡装置，增加了维护工作量，且电机等器件需要能适应在高压油介质中工作。4）将盲端平衡帽打透，通过密封面尺寸设置，使传力杆既能伸出平衡帽又能达到平衡的效果，避免了多转接带来的麻烦。
传力杆有三处密封面，即图1所示A、B、C三处。通过传力杆尺寸举例说明，三处密封面直径分别为12mm、20mm、16mm，为一组勾股数，其结构如图3所示，其中B与C之间与外界相通，A与B之间密封，井下压力作用在传力杆左侧的压力：F左=P·π·（12/2）2=36P·π；右侧压力：F右= P·π·（20/2）2－P·π·（16/2）2=36P·π，其中，P为井下压力，F左= F右，因此，传力杆两端压力平衡。相比1)、2)两种结构，绝对动密封环节由两处增为三处，根据绝对动密封使用经验，密封圈配合密封挡圈比较可靠，具有可实施性。
本发明中，为了保护用于传力杆两端压力平衡的结构形式，通过对传力杆三处密封面直径设计，使井下压力作用在传力杆上的力达到平衡状态，使得仪器在井下工作时电机能够正常驱动传力杆，保证仪器正常推靠。此种平衡结构形式能够满足井下不同直径的推靠类仪器，简化了平衡结构，减少了维护工作量，且能保证仪器正常工作。
本发明不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。
Claims (9)
1.一种井径仪井下测量的压力平衡装置，其特征在于，包含转接头和与转接头连接的平衡帽；通过电机驱动的传力杆依次贯穿转接头和平衡帽，并延伸出平衡帽；传力杆并分别与转接头和平衡帽间隙配合。
2.根据权利要求1所述的井径仪井下测量的压力平衡装置，其特征在于，平衡帽端部与传力杆间隙配合处设置有用于固定密封圈的安装槽一；转接头与传力杆间隙配合处设置有用于固定密封圈的安装槽二；传力杆中部与平衡帽间隙配合处设置有用于固定密封圈的安装槽三。
3.根据权利要求2所述的井径仪井下测量的压力平衡装置，其特征在于，安装槽一、安装槽二、安装槽三分别与密封圈形成密封面A、密封面C、密封面B。
4.根据权利要求3所述的井径仪井下测量的压力平衡装置，其特征在于，密封面B和密封面C两者之间的面积差与密封面A面积相等。
5.根据权利要求1所述的井径仪井下测量的压力平衡装置，其特征在于，电机输出轴通过传动组件与传力杆连接。
6.根据权利要求5所述的井径仪井下测量的压力平衡装置，其特征在于，所述的传动组件包含轴承、丝杆和中空连接轴；电机输出轴通过联轴器与丝杆一端固定，丝杆另一端套装在中空连接轴一端并固定，中空连接轴另一端贯穿至转接头内部并与传力杆套装固定。
7.根据权利要求1所述的井径仪井下测量的压力平衡装置，其特征在于，所述的传力杆包含与电机输出轴传动连接的前杆部分，贯穿并延伸至平衡帽外部的后杆部分和设于两者之间的轴肩部分，三者为一体成型结构；所述的轴肩部分包含设于传力杆上的第一过渡轴肩、第二过渡轴肩及设于两者之间的中间轴肩，相邻轴肩之间设有用于与平衡帽间隙配合的密封圈安装槽。
8.根据权利要求7所述的井径仪井下测量的压力平衡装置，其特征在于，后杆部分、前杆部分及轴肩部分三者杆直径的数值为一组勾股数。
9.根据权利要求1所述的井径仪井下测量的压力平衡装置，其特征在于，所述的平衡帽上还设置有排气孔，该排气孔上安装有排气塞。
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