测井仪器推靠机构的优化设计

2016-02-13南婷婷中石化中原石油工程有限公司地球物理测井公司数控测井中心河南濮阳457001

化工管理 2016年36期

南婷婷(中石化中原石油工程有限公司地球物理测井公司数控测井中心，河南濮阳 457001)

测井仪器推靠机构的优化设计

南婷婷(中石化中原石油工程有限公司地球物理测井公司数控测井中心，河南濮阳 457001)

套管井涉及到的测井设备中最为重要的一项就是过套管电阻率测井仪，其中的推靠机将会对设备性能产生巨大影响，因为本文将重点分析测井仪推靠机构优化问题。为了能够进一步提升测量直径，同时能够控制好驱动力条件，就需要结合推靠机构实际情况，并进行优化与升级。基于力学模型角度出发，探究测井直径以及相关驱动优化目标，并通过对设计变量的分析，最终形成复合求解法完成计算，形成优化设计。

电阻率测井仪;推靠机构;设计

通过分析套管外部位置上的电阻率情况能够得到油藏检测相关数据与剩余油量的综合评估。过套管电阻率测量基本原理主要是借助金属套管之中发射电流的方式完成的。在已经完成下套的油井之中，金属套管产生的电阻率情况相对底层电阻要明显降低，因此，电流将会通过套管内进行流动，并有小部分电流经由金属套管输入到底层之中，如果可以针对此部分的电流进行检测，则能够获得电阻率数据。结合相关问题，分析推靠机构优化方案，并确保其能够具有相当程度的接触力，提升最大测量测井直径，同时也可以有效控制最大驱动。

1 工作原理

测井仪推靠机构拥有不同类型，但是单就机构而言，具体包括了三角形以及平行四边形等几种形式。本研究中针对平行四边形类型的推靠机构进行分析。有区别的是推靠机构外账以及收拢环节上外加动力能够通过推靠臂完成，但是在外张力方面将会被进一步压缩的椭圆弹簧完成提供。因此，在实际应用阶段过套管电阻率测井仪主要还停留在相同截面之中。本研究中将其中的一套单列进行研究，并确定其外张以及收拢情况，具体表示如下图1中所示：

图1 推靠机构

为了能够使得设备信号具有显著可靠性，需要在极板位置上确定最小值，这时将会知道最大测井直径数据情况。推靠机构能够实现完全收拢的情况下，则就需要进一步有效克服弹簧变形情况，因此，这个过程中就能够在主动推靠臂的位置上确定最大驱动。

形成测井仪推靠机构模型的过程中应当形成如下方式的简化与假设：

(1）现在建设推靠机构中全部零件均为刚体结构，同时内部间隙忽略不计，则摩擦可以不计。

(2）板弹簧在自由条件下完成压缩，并获得最大收拢之后，则所有簧片在宽、厚以及最大展开度方面均保持不变，此时板弹簧在其他情况下均为圆弧形。

(3）一位测井仪推靠及构能够转变为全收拢情况，板弹簧端位置上则也就大致处在了极板中点位置上，因此，可以确定板弹簧端实际位置应当是中点位置。

2 力学模型

结合《机械色剂手册》能够知道，1/4椭圆板弹簧实际刚测应当为

(1）在板弹簧处于自由情况下，则能够确定主片半径应当是R，此时弧高也就能够确定。

(2）在推靠机构发生最大外张情况下，则处在推靠装置当中的驱动力将能够形变至回复力F，此时则需要能够满足Fs0=W= f0k。

最终能够获得Δf0=H+d/2-m-D/2+c

上式中的Δf0表示的是最大外张情况下的板弹簧挠度。

3 优化方案

基于优化模型进行分析，优化属于4维非线性单目标多约束方面的问题，因此，能够借助约束优化思维方式，直接解决问题。本研究中借助了复合形法方式解决实际问题。其主要流程是能够在可行域范围之内确定k值，并形成设计点形成初始复合性顶点，通过n+1≤k≤2n，最终能够形成复合形法程序方面的系统框图结构。

4 算例分析

结合前述之中的优化方法，针对某一外壳直径是89mm的推靠结构实施优化，能够确定该测井仪实际材料情况，并包括弹性模量数据为1.97x10nPa。优化完成之后形成的最大测井直径能够达到278,56mm，此时取对应规格则能知道壁厚，由此可知，同比优化前直径增加比率为30%。采用上述中方式能够有效完成对推靠机构方面的设计与优化，并能够取得显著效果。