一種極板抽真空注油裝置設計

王野梁 賽 芳

（中海油田服務股份有限公司油田技術事業部 中國 北京 101149）

0 引言

扇區水泥膠結成像測井儀器（CBMT）是采用聲波衰減原理來測量套管和水泥環及地層之間的膠結程度，從而確定水泥固井的質量，以及地層之間的分隔程度。儀器在設計上采用極板(探頭)推靠式結構，將井周均分為六個扇區，分別對六個扇區進行補償測量，以達到精確測量水泥固井質量的目的[1]。極板如圖1所示。

圖1

由于該極板內部安裝有3個聲波換能器，且極板空腔內部必須要注滿硅油后（即極板空前內部不能存在空氣），該換能器工作時由于壓電陶瓷通電產生的震動聲波的接收方式才能達到最好的工作狀態，所以在極板的裝配最后一個步驟便是對極板進行抽真空注油。

1 原抽真空注油方式簡述

圖2

圖3

如圖2和圖3所示，原抽真空注油方法分為兩步：

1.1 按照圖3將硅油事先抽入軟管內存儲。將真空泵與硅油桶之間用軟管連接起來。開啟真空泵，操作人員（兩人）需提高注意力，待硅油被抽入軟管內且油量足夠注油使用時，一人立即將軟管從硅油桶內抽出，另一人需同時將真空泵關閉，這樣就將硅油存儲在軟管內。此步驟軟管的長度必須較長，如果軟管的長度不夠，這樣操作人員不好控制，容易造成硅油被真空泵瞬間直接抽入真空泵內，達不到軟管存儲硅油的目的，進入真空泵的硅油是沒有辦法被利用來給極板注油，除非是把泵內的硅油從泵的出油口放出，并再次排入硅油桶內重復使用。還有，軟管較短的情況下抽取硅油的油量不好控制。量少的情況下不夠極板注油使用，需要再次抽取；量多的情況下多余的硅油又會在注油的過程中被抽入真空泵內，造成物資和人力的浪費。

1.2 打開真空泵給極板抽真空注油。由于硅油比空氣重，所以在抽真空的時候，真空泵會將極板內的空氣抽出來，同時硅油將進入極板內占據原本被空氣占據的空間。待透過軟管看到管內沒有氣泡產生，這樣就達到了給極板注油的目的。

但是，這種抽真空注油方法是一對一的，一臺真空泵一次只能注一個極板的油，在抽真空注油的過程中將極板依靠在墻角。由于極板沒有具體定位，會由泵的震動而產生亂晃，造成失穩。如沒有操作人員在場的情況下可能會由于極板失穩倒地，造成注油失敗。

2 新設計的抽真空注油裝置

圖4

如圖4所示。新設計的抽真空注油裝置由注油排管、支架、注油接頭三部分組合而成。三部分均為不銹鋼制品（防腐）[2]，且注油排管與支架為組焊件。

2.1 設計說明

圖5

A.注油排管橫向分布有進油口和出油口，縱向分布有9條支管。圖5為排管示意圖。進、出油口和9條支管分別安裝上手控單向閥門，共計11個。9個注油接頭分別通過理化儀器分析軟管（透明）與9條支管實現軟連接。理化儀器分析軟管共9根，長的5根，短的4根。軟管長度為極板安裝到支架上后不發生彎曲變形為宜。

B.支架中部的不銹鋼方鋼開有9個特殊凹字形豁口，用于定位極板。且豁口中心線與排管的9條支管的中心線重合。支架底部安裝上輪子方便移動。支架頂部的半圓槽用于放置注油排管。圖6為支架示意圖。

圖6

2.2 使用步驟

A.如圖4所示安裝好整套裝置，確定軟、硬連接的可靠性（整套裝置的氣密性良好）。

B.將極板側向放入凹字形豁口內，再橫過來，這樣就限制了極板的X與Y方向的移動；由于極板本身比較沉，靠重力就可以限制極板Z方向的移動，這樣極板即得到唯一定位。如圖7所示。如需極板的大頭注油，則將大頭朝上，連接上注油接頭后安裝在短軟管對應的豁口內。如需極板的小頭注油，則將小頭朝上，連接上注油接頭后安裝在長軟管對應的豁口內。

圖7

C.打開11個閥門，啟動循環泵。待看到硅油進入軟管內，且硅油體積約為軟管的一半時關閉循環泵及進油口閥門，切斷進油路。

D.打開真空泵抽真空。待看到軟管內再無氣泡產生后（油液面不再發生變化），即達到給極板抽真空注油目的。

3 特點介紹

A.結構簡單，可靠性強。

B.一對九（一臺真空泵可以同時為9個極板注油）的注油方式，提高了生產效率。在相同時間且滿負荷的情況下，生產效率為原來的九倍。

C.注油的時候極板相互獨立，不發生任何干涉，如有極板出現問題可以隨時切斷對應的油路，不會影響別的極板的注油。而且一對九的注油方式并不是固定的，極板的個數可以根據情況隨時增減，使注油更加人性化。由于采用的真空泵的功率有限，理論計算可以達到同時注油11個極板，但由于考慮存在功率損失，本裝置設計為同時注油9個極板。

D.改進后的注油接頭，使用起來更加方便。新舊注油接頭結構對比如圖8所示。

圖8

在極板與注油接頭進行螺紋連接時，由于原有接頭的活動扳手夾持處（六方）的長度較短，在用活動扳手擰的時候扳手能夾持的地方太少（被極板的結構所限制），不好打緊注油接頭。所以這次將活動扳手夾持處的長度加長，方便使用。

E.增加一條硅油的通路（回油路），采用循環泵和真空泵的雙泵使用，簡化操作步驟，操作人員只需一人，且精準控制硅油的用量，節省物資。在使用步驟的步驟C時，若硅油的量沒有控制好，還可以進行調節。硅油量少的情況下，再次重復使用步驟C直到油量夠為止；硅油量多的情況下，使用步驟D的抽真空步驟會自行將多余的硅油抽回到循環泵的油缸內以便下次注油時使用，不會造成物資浪費。

F.創新機架設計，解決多個極板在注油時的定位問題，增強裝置的穩定性和可靠性。特殊凹字形豁口使得極板在注油時有唯一的定位，不會因為振動等原因發生極板失穩現象。

3 結束語

本文針對具體工作問題并考慮到相關因素，設計了一種扇區水泥膠結成像測井儀極板的抽真空注油裝置。該套抽真空注油裝置在實驗后證實完全可以達到極板批量注油的目的，證明這套裝置具有相當可靠性，提高了注油效率，達到了預期效果。

［1］王野梁.扇區水泥膠結成像測井儀傳動件的改進[J].石油礦場機械，2010（11）.

［2］成大先.機械設計手冊[S].化學工業出版社，2007，11.