2228XA巖性密度測井儀傳動系統及推靠臂結構改造

馬麗婷

(中原石油工程有限公司地球物理測井公司　河南　濮陽　457001)

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2228XA巖性密度測井儀傳動系統及推靠臂結構改造

馬麗婷

(中原石油工程有限公司地球物理測井公司河南濮陽457001)

摘要:2228XA巖性密度測井儀的傳動系統將井徑臂和密度探測器推靠至井壁，用于測量井眼尺寸和地層的巖性密度。所用傳統的螺旋傳動系統存在螺紋卡死的隱患，另外在探頭引臂結合部的下方，有井徑總成、引臂總成，有聯接推力桿和推靠臂于一體的聯接架，空間狹窄而擁擠，推靠臂在開合過程中容易擠壓埋設在引臂下方的導線束。根據維修CSU巖性密度及HH2530巖性密度推靠器積累的經驗，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，對殼體外部的結構、對固定支架結構、對密封帽進行改進，解決了導線束埋設空間的擁擠。對傳動系統及推靠臂結構改造，使巖性密度測井儀探頭的機械結構更趨合理，降低了儀器的維修頻率。

關鍵詞:傳動系統;推靠臂;巖性密度儀

0　引言

2228XA巖性密度測井儀使用傳統的密度機械結構，源和探測器被置于半關聯的極板內，能很容易地提供和井壁較好的接觸。一個有力馬達驅動的副臂使探測器可以緊緊地貼在井壁上，和這個臂相連的電位器提供一個井徑測量信號。

當由于地面設備、儀器或電纜的原因造成儀器不能關閉推靠時，儀器可以在全部或部分張開推靠的情況下拉出井口。但如果需要再測重復段曲線時，儀器決不能再下井，否則就會遇卡。一旦出現卡死現象，電機無法帶動驅動螺桿，機械臂將無法回收，此時若強行提拉，會造成儀器損壞，嚴重的會導致整串測井設備報廢。更為嚴重的是因為有放射性化學源，假如打撈失敗的話，后果非常嚴重，除了要追究當事人的法律責任外，還會對當地的環境造成可怕的污染。

為了保證儀器設備安全有效的工作，保障施工小隊的人身安全，提高測井時效，必須對現有的5700巖性密度測井儀從傳動系統的結構、推靠臂的空間走線及絕緣性能等方面進行改進。

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備下發開合命令到馬達控制板，控制馬達電壓極性，決定馬達旋轉方向來控制儀器推靠臂的推靠或是回收。馬達工作時，通過轉動線性傳動裝置的拉力絲，驅動拉力桿，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座部分從載體上卷起。井徑電位器與彈簧桿相連，馬達改變推靠背和機座的運動［1］。

推靠臂回收有時會突然出現供電電流大，但井徑仍沒有達到最小值的現象。分析故障儀器可以看到，傳統的機械式推靠結構有著結構簡單、造價低廉、性能穩定的優點。但是機械式推靠結構的缺點也比較明顯。該儀器采用螺紋傳動有自鎖特性，當推靠的負載力增大時，鎖緊力也相應增大，長時間的高鎖緊力運動會產生磨損，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　傳動系統改造

儀器傳動采用的是螺旋傳動方式。螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副，將回轉運動轉變為直線運動，同時給馬達的絲杠傳遞運動和動力［2］。實踐證明，儀器長時間由于磨損、腐蝕、再加上機械配件受溫度、井眼環境等因素影響，螺紋磨損非常嚴重。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償旋合螺紋的磨損，避免反向傳動時的空行程，采用組合螺母;螺桿材料要有足夠的強度和耐磨性;螺母材料除要有足夠的強度外，還要求與螺桿材料配合時摩擦系數小且耐磨。推靠與探頭總成結構如圖1所示，改造后的實物如圖2所示。

圖1　推靠與探頭總成結構圖

圖2　改造后的絲杠

其次，在固定底板兩端中心對應位置開槽，使得限位開關可在此槽內方便移動，較大程度的加大調節限位開關限位間距，使得限位簧片及時碰接傳動絲杠開關頂環，達到限位開關動作及時到位［3］如圖3所示。

圖3　限位開關

3　推靠臂結構改造

推靠臂結構的改進針對井徑總成右端，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］。即當推靠臂被打開時，導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合部的下方移出，將它進一步左移，這樣還能實現電位電阻即時可調的目的如圖4所示。

圖4　改進后的儀器井徑結構總成(右端)示意圖

井徑總成的右鄰緊挨著推靠器聯接架，此處零件密集、結構嚴謹、環環相扣。井徑電位器作為關鍵部件，必須保證它的裝配空間與運動空間。面對井徑總成的內部空間這個棘手問題，經過反復分析對比、設計計算、和

結構上的套裁取舍，最后選取了一種不變殼體內部結構，不變其右端結構和裝配關系，而對殼體外部的結構、對固定支架結構、對密封帽與其它相關零件做一項巧妙的結構性穿插互動改進，取得了比較理想的效果［5］。改進后的儀器井徑結構如圖5所示。

圖5　改進后的井徑總成(右端)效果圖

4　結論

2228XA巖性密度測井儀螺旋傳動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，消除軸向間隙和補償旋合螺紋的磨損，在固定底板兩端中心對應位置開槽，達到限位開關動作及時到位。這些改造使巖性密度儀的推靠臂活動自如，降低了推靠臂受阻現象。在不變殼體內部結構，不變其右端結構和裝配關系，而對殼體外部的結構、對固定支架結構、對密封帽的改進，使探頭與引臂結合處空間變得寬敞，消除了線束絕緣外皮磨損或被切斷的故障。

參考文獻

［1］勝利偉業石油工程技術服務有限公司.SL－6000下井儀器維修手冊.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.機械制圖［M］.北京:中國勞動社會保障出版社，2011: 33－97.

［5］彭曉光，柏林，田彥民，等.新型全譜巖性密度測井儀的研制［J］.艦船科學技術，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)

第一作者簡介:馬麗婷，女，1970年生，工程師，1991年畢業于重慶石油學校工民建專業，現從事測井儀器維修工作。E-mail: 13803936117 @163.com

中圖法分類號:P631.8

文獻標識碼:A

文章編號:2096－0077(2016)01－0086－02