一种极板抽真空注油装置设计

王野梁 赛 芳

（中海油田服务股份有限公司油田技术事业部 中国 北京 101149）

0 引言

扇区水泥胶结成像测井仪器（CBMT）是采用声波衰减原理来测量套管和水泥环及地层之间的胶结程度，从而确定水泥固井的质量，以及地层之间的分隔程度。仪器在设计上采用极板(探头)推靠式结构，将井周均分为六个扇区，分别对六个扇区进行补偿测量，以达到精确测量水泥固井质量的目的[1]。极板如图1所示。

图1

由于该极板内部安装有3个声波换能器，且极板空腔内部必须要注满硅油后（即极板空前内部不能存在空气），该换能器工作时由于压电陶瓷通电产生的震动声波的接收方式才能达到最好的工作状态，所以在极板的装配最后一个步骤便是对极板进行抽真空注油。

1 原抽真空注油方式简述

图2

图3

如图2和图3所示，原抽真空注油方法分为两步：

1.1 按照图3将硅油事先抽入软管内存储。将真空泵与硅油桶之间用软管连接起来。开启真空泵，操作人员（两人）需提高注意力，待硅油被抽入软管内且油量足够注油使用时，一人立即将软管从硅油桶内抽出，另一人需同时将真空泵关闭，这样就将硅油存储在软管内。此步骤软管的长度必须较长，如果软管的长度不够，这样操作人员不好控制，容易造成硅油被真空泵瞬间直接抽入真空泵内，达不到软管存储硅油的目的，进入真空泵的硅油是没有办法被利用来给极板注油，除非是把泵内的硅油从泵的出油口放出，并再次排入硅油桶内重复使用。还有，软管较短的情况下抽取硅油的油量不好控制。量少的情况下不够极板注油使用，需要再次抽取；量多的情况下多余的硅油又会在注油的过程中被抽入真空泵内，造成物资和人力的浪费。

1.2 打开真空泵给极板抽真空注油。由于硅油比空气重，所以在抽真空的时候，真空泵会将极板内的空气抽出来，同时硅油将进入极板内占据原本被空气占据的空间。待透过软管看到管内没有气泡产生，这样就达到了给极板注油的目的。

但是，这种抽真空注油方法是一对一的，一台真空泵一次只能注一个极板的油，在抽真空注油的过程中将极板依靠在墙角。由于极板没有具体定位，会由泵的震动而产生乱晃，造成失稳。如没有操作人员在场的情况下可能会由于极板失稳倒地，造成注油失败。

2 新设计的抽真空注油装置

图4

如图4所示。新设计的抽真空注油装置由注油排管、支架、注油接头三部分组合而成。三部分均为不锈钢制品（防腐）[2]，且注油排管与支架为组焊件。

2.1 设计说明

图5

A.注油排管横向分布有进油口和出油口，纵向分布有9条支管。图5为排管示意图。进、出油口和9条支管分别安装上手控单向阀门，共计11个。9个注油接头分别通过理化仪器分析软管（透明）与9条支管实现软连接。理化仪器分析软管共9根，长的5根，短的4根。软管长度为极板安装到支架上后不发生弯曲变形为宜。

B.支架中部的不锈钢方钢开有9个特殊凹字形豁口，用于定位极板。且豁口中心线与排管的9条支管的中心线重合。支架底部安装上轮子方便移动。支架顶部的半圆槽用于放置注油排管。图6为支架示意图。

图6

2.2 使用步骤

A.如图4所示安装好整套装置，确定软、硬连接的可靠性（整套装置的气密性良好）。

B.将极板侧向放入凹字形豁口内，再横过来，这样就限制了极板的X与Y方向的移动；由于极板本身比较沉，靠重力就可以限制极板Z方向的移动，这样极板即得到唯一定位。如图7所示。如需极板的大头注油，则将大头朝上，连接上注油接头后安装在短软管对应的豁口内。如需极板的小头注油，则将小头朝上，连接上注油接头后安装在长软管对应的豁口内。

图7

C.打开11个阀门，启动循环泵。待看到硅油进入软管内，且硅油体积约为软管的一半时关闭循环泵及进油口阀门，切断进油路。

D.打开真空泵抽真空。待看到软管内再无气泡产生后（油液面不再发生变化），即达到给极板抽真空注油目的。

3 特点介绍

A.结构简单，可靠性强。

B.一对九（一台真空泵可以同时为9个极板注油）的注油方式，提高了生产效率。在相同时间且满负荷的情况下，生产效率为原来的九倍。

C.注油的时候极板相互独立，不发生任何干涉，如有极板出现问题可以随时切断对应的油路，不会影响别的极板的注油。而且一对九的注油方式并不是固定的，极板的个数可以根据情况随时增减，使注油更加人性化。由于采用的真空泵的功率有限，理论计算可以达到同时注油11个极板，但由于考虑存在功率损失，本装置设计为同时注油9个极板。

D.改进后的注油接头，使用起来更加方便。新旧注油接头结构对比如图8所示。

图8

在极板与注油接头进行螺纹连接时，由于原有接头的活动扳手夹持处（六方）的长度较短，在用活动扳手拧的时候扳手能夹持的地方太少（被极板的结构所限制），不好打紧注油接头。所以这次将活动扳手夹持处的长度加长，方便使用。

E.增加一条硅油的通路（回油路），采用循环泵和真空泵的双泵使用，简化操作步骤，操作人员只需一人，且精准控制硅油的用量，节省物资。在使用步骤的步骤C时，若硅油的量没有控制好，还可以进行调节。硅油量少的情况下，再次重复使用步骤C直到油量够为止；硅油量多的情况下，使用步骤D的抽真空步骤会自行将多余的硅油抽回到循环泵的油缸内以便下次注油时使用，不会造成物资浪费。

F.创新机架设计，解决多个极板在注油时的定位问题，增强装置的稳定性和可靠性。特殊凹字形豁口使得极板在注油时有唯一的定位，不会因为振动等原因发生极板失稳现象。

3 结束语

本文针对具体工作问题并考虑到相关因素，设计了一种扇区水泥胶结成像测井仪极板的抽真空注油装置。该套抽真空注油装置在实验后证实完全可以达到极板批量注油的目的，证明这套装置具有相当可靠性，提高了注油效率，达到了预期效果。

［1］王野梁.扇区水泥胶结成像测井仪传动件的改进[J].石油矿场机械，2010（11）.

［2］成大先.机械设计手册[S].化学工业出版社，2007，11.