2228XA岩性密度测井仪传动系统及推靠臂结构改造

马丽婷

(中原石油工程有限公司地球物理测井公司　河南　濮阳　457001)



2228XA岩性密度测井仪传动系统及推靠臂结构改造

马丽婷

(中原石油工程有限公司地球物理测井公司河南濮阳457001)

摘要:2228XA岩性密度测井仪的传动系统将井径臂和密度探测器推靠至井壁，用于测量井眼尺寸和地层的岩性密度。所用传统的螺旋传动系统存在螺纹卡死的隐患，另外在探头引臂结合部的下方，有井径总成、引臂总成，有联接推力杆和推靠臂于一体的联接架，空间狭窄而拥挤，推靠臂在开合过程中容易挤压埋设在引臂下方的导线束。根据维修CSU岩性密度及HH2530岩性密度推靠器积累的经验，在螺杆两端附加支撑，采用组合螺母能消除螺纹卡死的隐患，对壳体外部的结构、对固定支架结构、对密封帽进行改进，解决了导线束埋设空间的拥挤。对传动系统及推靠臂结构改造，使岩性密度测井仪探头的机械结构更趋合理，降低了仪器的维修频率。

关键词:传动系统;推靠臂;岩性密度仪

0　引言

2228XA岩性密度测井仪使用传统的密度机械结构，源和探测器被置于半关联的极板内，能很容易地提供和井壁较好的接触。一个有力马达驱动的副臂使探测器可以紧紧地贴在井壁上，和这个臂相连的电位器提供一个井径测量信号。

当由于地面设备、仪器或电缆的原因造成仪器不能关闭推靠时，仪器可以在全部或部分张开推靠的情况下拉出井口。但如果需要再测重复段曲线时，仪器决不能再下井，否则就会遇卡。一旦出现卡死现象，电机无法带动驱动螺杆，机械臂将无法回收，此时若强行提拉，会造成仪器损坏，严重的会导致整串测井设备报废。更为严重的是因为有放射性化学源，假如打捞失败的话，后果非常严重，除了要追究当事人的法律责任外，还会对当地的环境造成可怕的污染。

为了保证仪器设备安全有效的工作，保障施工小队的人身安全，提高测井时效，必须对现有的5700岩性密度测井仪从传动系统的结构、推靠臂的空间走线及绝缘性能等方面进行改进。

1　仪器故障分析

岩性密度仪器推靠臂的回收和推靠是由地面设备下发开合命令到马达控制板，控制马达电压极性，决定马达旋转方向来控制仪器推靠臂的推靠或是回收。马达工作时，通过转动线性传动装置的拉力丝，驱动拉力杆，而拉力杆则通过连接带和十字钉与弹簧、连接器相连。在打开期间，连接带释放弹簧压力，装载绞链连接器。绞链连接器将推靠臂和机座部分从载体上卷起。井径电位器与弹簧杆相连，马达改变推靠背和机座的运动［1］。

推靠臂回收有时会突然出现供电电流大，但井径仍没有达到最小值的现象。分析故障仪器可以看到，传统的机械式推靠结构有着结构简单、造价低廉、性能稳定的优点。但是机械式推靠结构的缺点也比较明显。该仪器采用螺纹传动有自锁特性，当推靠的负载力增大时，锁紧力也相应增大，长时间的高锁紧力运动会产生磨损，也容易造成螺纹卡死，这就是井径还没有到最小值而电流突然增大的原因;另外若因其中某个螺丝或销子断裂，推靠臂将不受约束，无限制的张开，造成更多的问题。

2　传动系统改造

仪器传动采用的是螺旋传动方式。螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副，将回转运动转变为直线运动，同时给马达的丝杠传递运动和动力［2］。实践证明，仪器长时间由于磨损、腐蚀、再加上机械配件受温度、井眼环境等因素影响，螺纹磨损非常严重。鉴于此，在螺杆两端附加支撑，以提高螺杆的工作刚度;为了消除轴向间隙和补偿旋合螺纹的磨损，避免反向传动时的空行程，采用组合螺母;螺杆材料要有足够的强度和耐磨性;螺母材料除要有足够的强度外，还要求与螺杆材料配合时摩擦系数小且耐磨。推靠与探头总成结构如图1所示，改造后的实物如图2所示。

图1　推靠与探头总成结构图

图2　改造后的丝杠

其次，在固定底板两端中心对应位置开槽，使得限位开关可在此槽内方便移动，较大程度的加大调节限位开关限位间距，使得限位簧片及时碰接传动丝杠开关顶环，达到限位开关动作及时到位［3］如图3所示。

图3　限位开关

3　推靠臂结构改造

推靠臂结构的改进针对井径总成右端，将支板、右端卡子、密封帽等零件有尖棱、尖角处改成了倒棱和圆角过渡，使井径总成在不影响其它零件装配的情况下，给探头与引臂开合处的狭窄空间腾出了5～10 mm的空间［4］。即当推靠臂被打开时，导线束不再受到固定支架硬棱等的切割。将井径总成从探头和引臂结合部的下方移出，将它进一步左移，这样还能实现电位电阻即时可调的目的如图4所示。

图4　改进后的仪器井径结构总成(右端)示意图

井径总成的右邻紧挨着推靠器联接架，此处零件密集、结构严谨、环环相扣。井径电位器作为关键部件，必须保证它的装配空间与运动空间。面对井径总成的内部空间这个棘手问题，经过反复分析对比、设计计算、和

结构上的套裁取舍，最后选取了一种不变壳体内部结构，不变其右端结构和装配关系，而对壳体外部的结构、对固定支架结构、对密封帽与其它相关零件做一项巧妙的结构性穿插互动改进，取得了比较理想的效果［5］。改进后的仪器井径结构如图5所示。

图5　改进后的井径总成(右端)效果图

4　结论

2228XA岩性密度测井仪螺旋传动存在螺纹卡死的隐患，在螺杆两端附加支撑，可以提高螺杆的工作刚度;采用组合螺母，消除轴向间隙和补偿旋合螺纹的磨损，在固定底板两端中心对应位置开槽，达到限位开关动作及时到位。这些改造使岩性密度仪的推靠臂活动自如，降低了推靠臂受阻现象。在不变壳体内部结构，不变其右端结构和装配关系，而对壳体外部的结构、对固定支架结构、对密封帽的改进，使探头与引臂结合处空间变得宽敞，消除了线束绝缘外皮磨损或被切断的故障。

参考文献

［1］胜利伟业石油工程技术服务有限公司.SL－6000下井仪器维修手册.山东，2004.(资料)

［2］Baker Atlas.Operation Manual，Texas，1997.(资料)

［3］Baker Atlas.Downhole Tool Maintenance Manual，Texas，2001.(资料)

［4］果连成.机械制图［M］.北京:中国劳动社会保障出版社，2011: 33－97.

［5］彭晓光，柏林，田彦民，等.新型全谱岩性密度测井仪的研制［J］.舰船科学技术，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编辑:屈忆欣)

第一作者简介:马丽婷，女，1970年生，工程师，1991年毕业于重庆石油学校工民建专业，现从事测井仪器维修工作。E-mail: 13803936117 @163.com

中图法分类号:P631.8

文献标识码:A

文章编号:2096－0077(2016)01－0086－02