张力校验及仪器拆卸平台的设计

胡培毅 敬金秀 阳成军 郑 华

(川庆钻探测井公司 重庆)

张力校验及仪器拆卸平台的设计

胡培毅 敬金秀 阳成军 郑 华

(川庆钻探测井公司 重庆)

仪器串的井下受力状况是由张力仪来监测的,张力仪的性能参数和精度极大程度地影响着操作人员对仪器运行状态的准确判断,设计出不仅能够统一标定各系列张力仪,而且还能模拟动态的仪器受力状况的校验平台极具现实意义,校验台液压动力同时被设计用于仪器的拆卸作业,抱箍的设计模式可避免锤击对仪器产生的伤害,该功能进一步增强了校验平台的实用性。

张力仪;张力校验台;仪器拆卸;传感器

0 引 言

下井仪器串中井下张力仪是仪器串受力的重要指示,张力仪的性能参数和精度极大程度地影响着对仪器运行状态的准确判断。一方面张力仪在测井施工中所起的作用起来越大,另一方面张力仪在使用、保养及维护中存在着的一系列问题已逐渐不适应高水平施工作业。主要表现为:

1)各测井系列的张力仪均没进行过统一的标定。

2)张力仪均没进行标准化的校验,无法确认张力仪在受力状态下的线性特性以及张力仪在井下仪器受力状况的精确判断。

3)对大量故障张力仪的维修情况表明,许多静态参数良好的张力仪(指对张力仪进行的无受力情况下电桥电阻检查),仪器在井下工作时却出现张力异常。

如何模拟动态的仪器受力情况对仪器的维修测试过程中极为重要,这种有针对性的动态测试在张力仪维修,检查时非常必要。因此,设计配备能对井下张力仪进行刻度和校验的装置是很有必要的。

1 系统结构及工作原理

该测试系统主要由平台骨架体,NLY3806负荷测量仪(监测面板),Φ80的主液压油缸,Φ50辅液压油缸,灵敏度达到2mV/V的张力传感器,手动液压泵,以及适合不同测井系列张力仪的校验拉力连接筒,专用拆卸抱箍,连接杆,专用长度可调的连接伸缩杆,测试台张力仪与地面系统专用连接线等组成。

工作原理:实验时将所需测试的张力仪平置于平台中部,通过校验连接筒、连接件总成与主液压油缸连接,同时主液压油缸与张力传感器硬连接,测试时通过手动液压泵将液压油泵入主液压油缸中,油缸的活塞产生前后的位移,其位移迫使与之相连的张力仪受张或压力,张力和压力的选择通过测试平台上的手动换向阀组来实现,由于连接筒设计为侧开口式,张力仪与测井地面系统可实现电缆或软接线的连接,因而测井地面系统可对张力仪的工作情况实现实时记录,由于测试平台也配置标准的张力传感器及张力监测面板,由其测试得到的标准测量值可判断张力仪的测量值是否准确[1]。

2 主要设计单元

2.1 测试平台设计

测试平台主体台架结构:

根据各测井系列井下张力仪的外型特点,结合张、压力测试数值,将测试平台设计为长方型,长2.2m,宽0.6m,高0.8m(含轮高),主台面长1.0m,骨架体采用矩形管材[2]。

2.2 动力机构设计

手动液压泵SYB-2是整个测试平台的动力来源,其作用是通过改变泵内液压油在油腔中的容积量来实现液体压力作用,液压油容积量的变化导致主、辅油缸活塞的进或退,最终获得必要的拉、压力。

关键参数为:高压额定压力:63MPa高压额定排量:2.3ml/次低压额定压力:1MPa低压额定排量:12.5ml/次。

2.3 执行机构设计

根据功能实现的要求,特设计了两个动力执行机构,即主、辅液压油缸。

主液压油缸:测试平台液压系统的主执行机构,在进行井下张力仪测试过程时,受手动液压泵的泵送油的作用,该油缸活塞实现向前行程和向后行程,通过设计的与测试仪器配套的专用校验连接筒,对测试仪器产生压力和拉力。在执行仪器的拆卸功能时,该油缸活塞的向前行程和向后行程配合特制的拉力箍,对所拆卸仪器产生沿径向的拉力或推力,实现对仪器的拆卸。

油缸尺寸:Φ80,杆径:Φ45,压力20MPa时可产生10T推力。

辅液压油缸:该液压油缸是测试平台液压系统的辅执行机构,其整合于液压抱箍中,作用是在进行测井仪器的拆卸作业时,受手动液压泵泵送油的作用推动该油缸活塞前后运动,从而实现抱箍的抱紧能力,确保拆卸仪器牢靠地紧固于拆卸平台上。

油缸尺寸:Φ50,杆径:Φ20,压力10MPa时可产生1.96T抱紧力[3]。

2.4 标准张力传感器(CLL-10型)

灵敏度2mV/V。

测试平台核心单元,其作用是准确测量主液压油缸施加于测试张力仪的张、压力值,并以电位差的方式传输于NLY3806负荷测量仪,以实现对测试目标的完全监控。

2.5 监测面板

NLY3806负荷测量仪,其作用是显示井下张力仪在测试过程中所受到的张(或压)力数值,该值为标准参考值,是确认井下张力仪工作是否正常的标准依据。

精度:符合OIML Ⅲ级标准

显示:8位0.8in(1in=25.4mm)LED显示

分度值:1、2、5、10、20、50 可选

传感器负载能力:可驱动350Ω传感器4个

2.6 专用校验连接筒

为适应不同测井系列张力仪与油缸拉力杆的连接,特设计适合5700测井系列、2000测井系列、2530测井系列的专用校验连接筒,校验连接筒具有不同的扣型与尺寸,均采用侧开口式设计,进行张力测试的同时可保证井下张力仪与测井地面系统缆芯的连接能力。

2.7 专用拉力连接件总成

由于不同系列测井仪甚至同系列不同厂家测井仪的固定位置相差较大,特设计专用可调拉力杆进行不同仪器的适应性连接,拉力杆采用螺纹与螺杆进动之间的位移变化实现总长度的调节。

3 设计验证

对组装出测试平台用专用测试杆代替张力仪进行了拉压力实验,测试结果表明测试平台液压泵可提供超过-2-5t的测试所需张压力值,仪器拆卸抱箍拆解力可超过1t。

在5700测井系列张力仪 3981XA、EXCELL2000测井系列张力仪DTD、CSU系列张力仪AMS的测试过程中,校验台均提供了极为准确和稳定的拉、压力,为张力仪性能的测试提供了良好的保证。

4 结束语

现场试验结果证明,测井张力仪刻度校验及测试维修综合平台功能实用,操作简单,运行可靠,对各类张力仪器的适用能力强,采用液压动力提供对仪器的张力和压力,不仅可长时间维持测试动力,获得更精准的测试参数,同时结合独立的张力监测功能,保持了与测井地面系统进行实时同步对比分析的能力;独特设计的整合了液压油缸的抱箍可避免仪器拆卸时受到重击而导致损坏,带来了仪器拆卸新的理念,实际应用表明,测试平台各指标达到设计要求,完全满足现场的需要。

[1] 濮良贵.机械设计[M].北京:高等教育出版社,1987

[2] 杜庆华,张华彬,侯金灿.材料力学[M].北京:高等教育出版社,1998

[3] 孙晓云,赵署宁,祝若飞.液压传动系统的设计[M].北京:中国电力出版社,1987

P631.8+3

B

1004-9134(2010)03-0001-02

2009-08-21 编辑:高红霞)

胡培毅,男,1970年生,高级工程师,1992年毕业于江汉石油学院电子仪器专业。现在测井技术分公司从事仪器维修工作。邮编:400021