馬麗婷

(中原石油工程有限公司地球物理測(cè)井公司　河南　濮陽　457001)

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2228XA巖性密度測(cè)井儀傳動(dòng)系統(tǒng)及推靠臂結(jié)構(gòu)改造

馬麗婷

(中原石油工程有限公司地球物理測(cè)井公司河南濮陽457001)

摘要:2228XA巖性密度測(cè)井儀的傳動(dòng)系統(tǒng)將井徑臂和密度探測(cè)器推靠至井壁，用于測(cè)量井眼尺寸和地層的巖性密度。所用傳統(tǒng)的螺旋傳動(dòng)系統(tǒng)存在螺紋卡死的隱患，另外在探頭引臂結(jié)合部的下方，有井徑總成、引臂總成，有聯(lián)接推力桿和推靠臂于一體的聯(lián)接架，空間狹窄而擁擠，推靠臂在開合過程中容易擠壓埋設(shè)在引臂下方的導(dǎo)線束。根據(jù)維修CSU巖性密度及HH2530巖性密度推靠器積累的經(jīng)驗(yàn)，在螺桿兩端附加支撐，采用組合螺母能消除螺紋卡死的隱患，對(duì)殼體外部的結(jié)構(gòu)、對(duì)固定支架結(jié)構(gòu)、對(duì)密封帽進(jìn)行改進(jìn)，解決了導(dǎo)線束埋設(shè)空間的擁擠。對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)及推靠臂結(jié)構(gòu)改造，使巖性密度測(cè)井儀探頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)更趨合理，降低了儀器的維修頻率。

關(guān)鍵詞:傳動(dòng)系統(tǒng);推靠臂;巖性密度儀

0　引言

2228XA巖性密度測(cè)井儀使用傳統(tǒng)的密度機(jī)械結(jié)構(gòu)，源和探測(cè)器被置于半關(guān)聯(lián)的極板內(nèi)，能很容易地提供和井壁較好的接觸。一個(gè)有力馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的副臂使探測(cè)器可以緊緊地貼在井壁上，和這個(gè)臂相連的電位器提供一個(gè)井徑測(cè)量信號(hào)。

當(dāng)由于地面設(shè)備、儀器或電纜的原因造成儀器不能關(guān)閉推靠時(shí)，儀器可以在全部或部分張開推靠的情況下拉出井口。但如果需要再測(cè)重復(fù)段曲線時(shí)，儀器決不能再下井，否則就會(huì)遇卡。一旦出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，電機(jī)無法帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)螺桿，機(jī)械臂將無法回收，此時(shí)若強(qiáng)行提拉，會(huì)造成儀器損壞，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致整串測(cè)井設(shè)備報(bào)廢。更為嚴(yán)重的是因?yàn)橛蟹派湫曰瘜W(xué)源，假如打撈失敗的話，后果非常嚴(yán)重，除了要追究當(dāng)事人的法律責(zé)任外，還會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成可怕的污染。

為了保證儀器設(shè)備安全有效的工作，保障施工小隊(duì)的人身安全，提高測(cè)井時(shí)效，必須對(duì)現(xiàn)有的5700巖性密度測(cè)井儀從傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、推靠臂的空間走線及絕緣性能等方面進(jìn)行改進(jìn)。

1　儀器故障分析

巖性密度儀器推靠臂的回收和推靠是由地面設(shè)備下發(fā)開合命令到馬達(dá)控制板，控制馬達(dá)電壓極性，決定馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向來控制儀器推靠臂的推靠或是回收。馬達(dá)工作時(shí)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)線性傳動(dòng)裝置的拉力絲，驅(qū)動(dòng)拉力桿，而拉力桿則通過連接帶和十字釘與彈簧、連接器相連。在打開期間，連接帶釋放彈簧壓力，裝載絞鏈連接器。絞鏈連接器將推靠臂和機(jī)座部分從載體上卷起。井徑電位器與彈簧桿相連，馬達(dá)改變推靠背和機(jī)座的運(yùn)動(dòng)［1］。

推靠臂回收有時(shí)會(huì)突然出現(xiàn)供電電流大，但井徑仍沒有達(dá)到最小值的現(xiàn)象。分析故障儀器可以看到，傳統(tǒng)的機(jī)械式推靠結(jié)構(gòu)有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。但是機(jī)械式推靠結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)也比較明顯。該儀器采用螺紋傳動(dòng)有自鎖特性，當(dāng)推靠的負(fù)載力增大時(shí)，鎖緊力也相應(yīng)增大，長(zhǎng)時(shí)間的高鎖緊力運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生磨損，也容易造成螺紋卡死，這就是井徑還沒有到最小值而電流突然增大的原因;另外若因其中某個(gè)螺絲或銷子斷裂，推靠臂將不受約束，無限制的張開，造成更多的問題。

2　傳動(dòng)系統(tǒng)改造

儀器傳動(dòng)采用的是螺旋傳動(dòng)方式。螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)給馬達(dá)的絲杠傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力［2］。實(shí)踐證明，儀器長(zhǎng)時(shí)間由于磨損、腐蝕、再加上機(jī)械配件受溫度、井眼環(huán)境等因素影響，螺紋磨損非常嚴(yán)重。鑒于此，在螺桿兩端附加支撐，以提高螺桿的工作剛度;為了消除軸向間隙和補(bǔ)償旋合螺紋的磨損，避免反向傳動(dòng)時(shí)的空行程，采用組合螺母;螺桿材料要有足夠的強(qiáng)度和耐磨性;螺母材料除要有足夠的強(qiáng)度外，還要求與螺桿材料配合時(shí)摩擦系數(shù)小且耐磨。推靠與探頭總成結(jié)構(gòu)如圖1所示，改造后的實(shí)物如圖2所示。

圖1　推靠與探頭總成結(jié)構(gòu)圖

圖2　改造后的絲杠

其次，在固定底板兩端中心對(duì)應(yīng)位置開槽，使得限位開關(guān)可在此槽內(nèi)方便移動(dòng)，較大程度的加大調(diào)節(jié)限位開關(guān)限位間距，使得限位簧片及時(shí)碰接傳動(dòng)絲杠開關(guān)頂環(huán)，達(dá)到限位開關(guān)動(dòng)作及時(shí)到位［3］如圖3所示。

圖3　限位開關(guān)

3　推靠臂結(jié)構(gòu)改造

推靠臂結(jié)構(gòu)的改進(jìn)針對(duì)井徑總成右端，將支板、右端卡子、密封帽等零件有尖棱、尖角處改成了倒棱和圓角過渡，使井徑總成在不影響其它零件裝配的情況下，給探頭與引臂開合處的狹窄空間騰出了5～10 mm的空間［4］。即當(dāng)推靠臂被打開時(shí)，導(dǎo)線束不再受到固定支架硬棱等的切割。將井徑總成從探頭和引臂結(jié)合部的下方移出，將它進(jìn)一步左移，這樣還能實(shí)現(xiàn)電位電阻即時(shí)可調(diào)的目的如圖4所示。

圖4　改進(jìn)后的儀器井徑結(jié)構(gòu)總成(右端)示意圖

井徑總成的右鄰緊挨著推靠器聯(lián)接架，此處零件密集、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、環(huán)環(huán)相扣。井徑電位器作為關(guān)鍵部件，必須保證它的裝配空間與運(yùn)動(dòng)空間。面對(duì)井徑總成的內(nèi)部空間這個(gè)棘手問題，經(jīng)過反復(fù)分析對(duì)比、設(shè)計(jì)計(jì)算、和

結(jié)構(gòu)上的套裁取舍，最后選取了一種不變殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不變其右端結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系，而對(duì)殼體外部的結(jié)構(gòu)、對(duì)固定支架結(jié)構(gòu)、對(duì)密封帽與其它相關(guān)零件做一項(xiàng)巧妙的結(jié)構(gòu)性穿插互動(dòng)改進(jìn)，取得了比較理想的效果［5］。改進(jìn)后的儀器井徑結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5　改進(jìn)后的井徑總成(右端)效果圖

4　結(jié)論

2228XA巖性密度測(cè)井儀螺旋傳動(dòng)存在螺紋卡死的隱患，在螺桿兩端附加支撐，可以提高螺桿的工作剛度;采用組合螺母，消除軸向間隙和補(bǔ)償旋合螺紋的磨損，在固定底板兩端中心對(duì)應(yīng)位置開槽，達(dá)到限位開關(guān)動(dòng)作及時(shí)到位。這些改造使巖性密度儀的推靠臂活動(dòng)自如，降低了推靠臂受阻現(xiàn)象。在不變殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不變其右端結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系，而對(duì)殼體外部的結(jié)構(gòu)、對(duì)固定支架結(jié)構(gòu)、對(duì)密封帽的改進(jìn)，使探頭與引臂結(jié)合處空間變得寬敞，消除了線束絕緣外皮磨損或被切斷的故障。

參考文獻(xiàn)

［1］勝利偉業(yè)石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司.SL－6000下井儀器維修手冊(cè).山東，2004.(資料)

［2］Baker Atlas.Operation Manual，Texas，1997.(資料)

［3］Baker Atlas.Downhole Tool Maintenance Manual，Texas，2001.(資料)

［4］果連成.機(jī)械制圖［M］.北京:中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2011: 33－97.

［5］彭曉光，柏林，田彥民，等.新型全譜巖性密度測(cè)井儀的研制［J］.艦船科學(xué)技術(shù)，2012，34(3): 133－136.

The Modifying of Drive System and Sidewall Contact Arm Structure for the 2228XA WTS Z-Density Tool

MA Liting
(Geophysical Logging Company of Zhongyuan Oil Engineering Limited，PuYang，Henan 457001，China)

Abstract:The drive system of the 2228XA WTS Z-Density tool push the caliper and density detector to the wall of the well for measuring borehole diameter and formation lithology density.The traditional screw-drive system has a hidden danger of blocking thread.A caliper assembly，a draw assembly and linker connecting track bar with sidewall contact arm would cause narrow space under the track bar joint，the wiring harness laid under the track bar would be very likely extruded to be harmed.According to the maintenance experience for Z-density tool of both CSU and HH2530，the supports can be added at the two ends of the screw and the combination nut can be used to solve the blocking thread problem.The under laid space of the wiring harness can be enlarged by modifying the structure of the sidewall contact arm.The modified drive system and sidewall contact arm structure can make the mechanical structure of Z-density tool more reasonable and lower the frequency of the maintenance.

Key words:driven system; sidewall contact arm; Z-density tool

(收稿日期:2015－01－27編輯:屈憶欣)

第一作者簡(jiǎn)介:馬麗婷，女，1970年生，工程師，1991年畢業(yè)于重慶石油學(xué)校工民建專業(yè)，現(xiàn)從事測(cè)井儀器維修工作。E-mail: 13803936117 @163.com

中圖法分類號(hào):P631.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):2096－0077(2016)01－0086－02