常見測井儀器機械結構探討與創(chuàng)新

王野梁

【摘 要】本文針對目前國際上主流測井公司所采用的幾種經(jīng)典的裸眼井測井儀器的機械結構進行了闡述，同時還給出了一種新型的裸眼井測井儀器機械結構，對測井儀器的結構設計具有一定的指導意義。

【關鍵詞】裸眼井；測井儀器；機械結構；新型

Review and Innovation of Mechanical Structure of Logging Tools

WANG Ye-liang

（China Oilfield Services limited Well Tech，Beijing 101149，China）

【Abstract】In this paper， the classic mechanical structure of open hole logging tools currently used international mainstream logging company were analyzed in detail， and gives a new open hole logging instrument mechanical structure. It has the guiding significance for structural design of logging instrument.

【Key words】Open hole； Logging tools； Mechanical structure； New

0 引言

目前，國內(nèi)外各大測井公司都開發(fā)了自己的測井系統(tǒng)，同時也形成了一套具有各自特色的測井儀器裝備。雖然各家儀器的工作指標（如耐溫性、耐壓性、耐腐蝕性等）是不同的，但是在實際應用中，測井儀器的機械結構往往是大同小異的。有些測井公司甚至為了達到井下儀器的互聯(lián)互通，會達成協(xié)議，通用同一套測井儀器的機械連接方式。本文對國際上主流的測井公司的幾種裸眼井測井儀器的機械結構進行了探討，同時給出了一種新型的裸眼井測井儀器機械結構，希望能對測井儀器機械結構的設計提供一些參考。

1 貝克阿特拉斯測井儀器機械結構

Baker Atlas（貝克阿特拉斯）測井公司是Baker Hughes（貝克休斯）公司的下屬子公司，其Eclips.5700測井系統(tǒng)在全世界應用最為廣泛[1]。目前該公司的裸眼井測井儀器分為37系列（隸屬于Cls.3700測井系統(tǒng)）與57系列。其中57系列儀器占據(jù)絕大部分權重（例如2228、2438、4253等儀器[2]），37系列為測井輔助短節(jié)儀器使用（例如3981、3944、3966等儀器[2]），還有一些儀器由于需要連接57系列與37系列儀器的特殊性而被保留下來（例如上37下57的3516儀器，上57下37的3516儀器等[2]）。圖一為貝克阿特拉斯公司57系列儀器機械結構。

貝克阿特拉斯的57測井儀器為三段式結構：57上接頭、儀器外殼和57下接頭，同時采用32芯公、母插頭實現(xiàn)電信號的傳遞。儀器外殼內(nèi)部包含儀器的電子骨架和保溫瓶等零件。

57上接頭部分：

（1）快速螺母為兩個半環(huán)的組合體，可以實現(xiàn)儀器之間的快速連接。快旋螺母與上接頭之間的間隙可以加注硅脂，避免其被泥漿糊死而無法拆卸和保養(yǎng)。

（2）儀器的貫通線從骨架引出后收納在上接頭的內(nèi)部，俗稱“豬尾巴”。其線束靠航空插頭與32芯母插頭相連接。32芯母插頭被擋圈與鍵定位在上接頭內(nèi)部。

（3）上接頭內(nèi)部還設有彈簧。彈簧被壓板、滑套及螺釘定位在上接頭內(nèi)部，同時提供推力給滑套，滑套便將儀器骨架頂緊在儀器外殼內(nèi)，起到軸向定位的作用。

（4）上接頭上、下端各設有2個O型橡膠密封圈，保證密封性能良好。

儀器外殼為有一定壁厚的圓柱狀殼體，上、下兩端各有螺紋和密封面。

57下接頭部分：

（1）下接頭上端面設有銷軸孔，便于儀器骨架的徑向定位。

（2）下接頭內(nèi)部安裝一個32芯承壓插頭，其被鍵與卡簧定位，若密封失效后可以耐井液的壓力而保持不漏。

（3）下接頭上端設有2個O型橡膠密封圈和連接儀器外殼的螺紋，下端設有密封面和連接快旋螺母的螺紋。

貝克阿特拉斯的37測井儀器與57測井儀器結構類似，同樣為三段式結構：37上接頭、儀器外殼和37下接頭，同時采用28芯公、母插頭實現(xiàn)電信號的傳遞。但是37儀器之間的對接用的是連接套，且沒有承壓的功能。在此不做詳細的闡述。

在耐溫和耐壓性方面，貝克阿特拉斯的測井儀器（無論是57還是37系列）絕大多數(shù)的指標都是140Mpa＼175℃，這類指標的儀器幾乎都帶有保溫瓶；對于輔助類測井儀器，其耐溫耐壓的指標可以達到140 Mpa＼204℃[2]。

2 斯倫貝謝測井儀器機械結構

Schlumberger（斯倫貝謝）測井公司是目前國際上測井行業(yè)的NO.1，其測井系統(tǒng)Maxis.500非常先進[1]，其裸眼井測井儀器機械結構如圖二所示。該公司的裸眼井測井儀器還可以與Halliburton（哈里伯頓）測井公司Excell.2000[1]測井系統(tǒng)的裸眼井測井儀器互聯(lián)互通，它們共用同一套井下儀器的機械連接方式。

斯倫貝謝的測井儀器為整體式結構，將儀器的上接頭、儀器外殼和下接頭直接做成了一個整體，簡單明了。采用32芯公、母插頭實現(xiàn)電信號的傳遞。

（1）快旋螺母設計為一個整環(huán)，其被2個擋環(huán)與1個鋼絲擋圈定位。為了防止泥漿糊死快旋螺母，在其下方設置了1個O型橡膠密封圈。

（2）提供推力的彈簧直接設在儀器骨架的上端，由滑套與銷子定位。滑套與骨架相連接，彈簧的推力傳遞到骨架，將其軸向定位。骨架的貫通線直接收在骨架上端的32芯母插頭上。32芯母插頭被鍵定位。

（3）設計了一個32芯公插頭外殼，骨架的下端與之相連。該插頭外殼上設有一個定位鍵，依靠特殊而巧妙的結構固定在其上，起到骨架的徑向定位作用。

（4）儀器外殼的上端設有2個O型橡膠密封圈。

（5）儀器外殼的下端設有密封面和連接快旋螺母的螺紋。

（6）專用工具的使用大大簡化了儀器的拆裝過程。

在耐溫和耐壓性方面，斯倫貝謝的常規(guī)測井儀器因為沒有保溫瓶，絕大多數(shù)的指標都是140Mpa＼150℃，且沒有承壓的功能；對于高溫類測井儀器，其特殊雙重保溫瓶設計的應用，耐溫耐壓的指標可以高達到175Mpa＼260℃。

3 新型測井儀器機械結構

本次設計的新型測井儀器為整體式外殼結構，如圖三所示。由于特殊的電氣要求，儀器采用30芯的公、母插頭滿足電信號的傳遞。

（1）快旋螺母設計為一個整環(huán)形式，其被1個擋環(huán)與1個鋼絲擋圈定位。快旋螺母與儀器外殼之間設有加注硅脂的空間，防止泥漿糊死快旋螺母，便于其拆裝與保養(yǎng)。

（2）巧妙的利用空間，將提供推力的碟簧（波簧）隱藏在骨架與滑套之間的空間內(nèi)，使得儀器的整體骨架外形美觀的同時又保證了骨架的軸向定位。

（3）骨架的滑套與儀器外殼之間用鍵定位，儀器的貫通線的一端直接收在滑套頂部的30芯母插頭上，省去了制作“豬尾巴”和航空插頭的過程，同時接插件數(shù)量的減少也提高了電氣連接的可靠性。

（4）30芯承壓插頭靠鍵與卡簧定位在儀器外殼內(nèi)部，與30芯母插頭對接。在儀器上部的密封圈失效的情況下隔絕井液，同時可以耐井液的壓力，保持儀器內(nèi)部干燥，不被“灌漿”。

（5）骨架下端連接特制的30芯插頭外殼。貫通線的另一端收在骨架下端的30芯公插頭上。30芯公插頭靠鍵和擋圈定位在30芯插頭外殼上。

（6）30芯插頭外殼上設有特殊的小圓鍵，可以將骨架的徑向定位準確。同時其上還設有2個O型橡膠密封圈，利于儀器骨架的減震和居中。

（7）這種結構的儀器在拆卸和裝配時必須使用特殊的專用工具，拆裝過程便捷，同時該專用工具有“檢驗功能”，即專用工具能夠順利撤出時，儀器骨架保證裝配到位；反之，則提醒裝配人員骨架裝配存在問題，需要檢查。

（8）定位鍵的使用可以保證儀器串連接好后，各儀器的高邊在同一條線上，省去“調(diào)向”的煩惱。

4 測井儀器結構的優(yōu)缺點對比及發(fā)展趨勢

表一為本文闡述的3中裸眼井測井儀器機械結構的優(yōu)缺點對比（假定儀器總長2500mm）。

通過對比可以發(fā)現(xiàn)，裸眼井測井儀器的機械結構是從繁到簡，從多到少的。在保證儀器機械強度、電氣性能均滿足使用條件的情況下，結構越簡單越好；接插件的數(shù)量越少越好。對空間的利用率要高，兼顧拆裝方便性、承壓型、和裝配自檢，同時保證儀器串的高邊統(tǒng)一定位，避免引入“調(diào)向短節(jié)儀器”。

5 結束語

本文將國際上幾種典型的裸眼井測井儀器的機械結構進行了闡述，還給出了一種新型的儀器結構，并且將這些機械結構的優(yōu)缺點進行了對比說明。期望能為今后的測井儀器機械結構設計提供一點幫助。

【參考文獻】

[1]王敬農(nóng)，鞠曉東.石油地球物理測井技術發(fā)展.石油工業(yè)出版社.2006.4.

[2]ATLAS ONLINE TECHNICAL MANUALS維修手冊.

[責任編輯：朱麗娜]