分动式六臂井径测井仪设计及推靠系统性能研究

发布时间：2020-10-09 07:18

　　为适应近年来我国大斜度井、水平井的增多,本文针对传统直井测井仪在特殊施工时存在测量精度不足等问题,从开腿方式、平衡装置、密封、动力系统和传感器五个方面进行借鉴和改进,设计了一种新型分动式六臂井径测井仪。为了进一步提高推靠系统的传动性能,应用复数矢量法和矩阵法,分别建立推靠系统在打开、测量两种运动状态的运动学模型。运用动态静力学方法,建立推靠系统两种运动状态的动力分析模型。基于Adams软件进行实例仿真,运用Adams/View模块建立推靠系统打开、测量物理模型,得出了推靠系统各构件的位移、速度和加速度随时间变化的规律曲线,以及各构件的受力情况,辅助分析和验证了其系统的运动规律,为井径测井仪结构优化设计、改善性能提供了理论依据。针对目前我国井径测井仪推靠臂凸轮采用偏心圆弧廓线,其存在动载荷大,传力效果差,仪器寿命短等问题。建立推靠臂凸轮廓线基于渐开线、阿基米德螺旋线和偏心圆弧线三种结构方案参数化模型,并对三种推靠臂凸轮运动特性及机械效率进行分析研究。运用Adams/View模块分别建立三种推靠臂凸轮廓线推靠系统打开、测量模型,对比分析推靠系统活塞杆的位移、速度和加速度随时间变化的曲线图。研究表明:推靠系统中采用渐开线型推靠臂结构可以很好的改善活塞杆的受力特性,减少摩擦磨损,进一步提高测量精度。从而使井径测井仪适应性更强、测量精度更高、寿命更长。
【学位单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TE927
【部分图文】：

井径测井,总体方案,总体方案设计

第二章分动式六臂井径测井仪总体方案设计与结构设计2.1 总体方案设计为适应近年来大斜度井、水平井的增多，以及科技进步出现部分新型元器件。本课题结合绪论中对各种机械井径测井仪在开腿方式、平衡装置、密封、动力系统和传感器五个方面的调研和总结，如图 2-1 所示，通过借鉴和改进从这五个方面设计一种适应性更强、测量精度更高和使用寿命更长的分动式六臂井径测井仪。地面捆扎井底爆炸方式（易返工、破坏井壁）

示意图,井径测井,内部结构,示意图

与分动式推靠系统相连，并组装在外壳中。下面结合附图对分动式六臂井径测井仪做详细说明。如图2-2所示为分动式六臂井径测井仪内部结构示意图，其机械传动部分主要由动力开腿方式地面捆扎井底爆炸方式（易返工、破坏井壁）灯笼体式结构（扶正、结构简单、只适应于垂直井）分动式推靠系统（测量精度高、斜井水平井有优势）机械井径测井仪适应更强、测量精度更、寿命更长高平衡装置液压平衡（平衡效果好、易出现渗漏）无油空腔平衡（结构简单、无油）密封O 型圈、Y 型圈（始动摩擦系数大）金属陶瓷烧结密封塞（承压能力强）滑动组合式密封圈（动静摩擦系数较小）动力系统液压推靠器（工作平稳、冲击力小）磁阻传感器（分辨率高、灵敏度高）传感器拉杆电位器（磨损快、输出电压不连续）LVDT 位移传感器（线性好、响应快、灵敏度高）伺服电机+丝杠（传动效率高、动力性能好）

示意图,井径测井,外部结构,示意图

图 2-2 分动式六臂井径测井仪内部结构示意图1-电机；2-电机连接轴；3-电机接头；4-电机架轴接头；5-丝杠；6-推杆防转套；7-大推杆；耐磨杆；9-耐磨杆推杆；10-销钉； 11-支撑臂；12-小推杆；13-活动杆；14-活塞杆；15-弹簧16-弹簧盒接头；17-压盖；18-传感器伴随测井技术进一步的发展，组合化测井工艺技术得到了广泛应用，一次下井以同时获取多个测井参数，组合仪器越多则要求仪器机械结构部分的强度越高，从可以承受组合仪器的总重量负荷。如图 2-3 所示为分动式六臂井径测井仪外部结构示图，其外部结构主要由下堵头、电机外壳、中间接头、推靠臂外壳、皮囊芯轴、留密封插针盘、前置销接头、前置外壳和上护帽组成。

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