SDZ-30B0 双感应-八侧向平衡活塞装置的改进

李 虹 梁志成

(中石化江苏石油工程公司地质测井处 江苏 扬州 225007)

0 引 言

SDZ30B0 双感应－八侧向是获取井下油、气、水资料的重要测井仪器之一。仪器内部由电路、线圈系、仪器骨架和硅油组成，外部主要由玻璃钢承压筒、八侧向电极探头和平衡系统组成。其中，平衡系统是实现仪器在井下内外压差平衡，保证仪器玻璃钢外壳在井下不被压破。平衡系统的工作是靠八侧向内的平衡活塞实现，其内外压力差可通过活塞的移动，将压力传递给仪器玻璃钢筒内的硅油，通过硅油完成内外压力平衡。硅油是平衡系统中重要的压力传递介质，不能缺少。因此，工作中通过观察平衡活塞显示硅油位置，判断平衡系统是否缺油，非常重要。但是，筒内含有较多气体存在，就会影响到平衡活塞油位检查的准确性，使缺油得不到及时发现和补油问题，导致仪器平衡系统工作失灵［1、2］。

在实际生产中，双感应－八侧向仪器玻璃钢筒内有较多气体存在，是时常出现的普遍问题，已影响到仪器平衡油位检查的准确性，并出现仪器玻璃钢筒被压裂现象。本文通过从查找仪器玻璃钢筒内产生气体原因和缺油问题入手，改进八侧向平衡活塞装置系统结构解决问题。

1 原因分析

1.1 电极系结构性密封缺陷

通过现场拆解从组成结构上进行了分析，仪修人员认为结构性密封问题较大，存在接触面间隙泄露可能，理由如下:

1)该电极系结构密封采用的是平面静密封，平面静密封面多达10 处，而平面静密封存在密封不可靠的现象。

2)该电极系结构并非为一个整体，是由7 个独立的电极环、5 个电极环绝缘隔套和10 个密封圈，通过螺帽挤压实现部件组合和平面静密封。

因此，单个部件加工精度误差、多个部件组装后的误差、螺帽挤压松紧程度都会影响仪器的整体结构的静密封性［3］。另外，也存在细微接触面间隙泄露的问题。通过客观科学分析形成二点共识(排除化学反应方式产生气体前提下)，一是仪器内的气体是从外部进入;二是气体进入要符合三个条件:

(1)空间，有容纳气体存在的空隙;

(2)压差，仪器内部压力小于外部压力，有负压差存在;

(3)路径，有供气体渗入密封间隙存在。

为证实是否具备上述三个条件，在现场从多个方面开展调查与分析，认为基本符合三个条件:有容纳气体存在空隙;因仪器玻璃钢壳体存在质量缺陷;硅油的渗出，留下了空气进入的空隙。主要原因是现使用的平衡活塞有一定滞后性，需要有外力克服阻力后才能起平衡作用。因此，仪器内硅油缺失时平衡活塞不能很好和及时的填充漏油空间;压差是因缺油，出现内外负压差;路径，气体密度很小，微量气体从仪器密封不好的接触面间隙中浸入，经长时间日积月累的聚集，形成了大量气体［4］。

1.2 玻璃钢壳体存在质量缺陷

对玻璃钢壳体是否存在质量缺陷进行了调查，发现有较多仪器玻璃钢壳体表面，有不规则的油迹，有多有少，位置各不相同。因此，经分析认为，仪器内部的硅油的缺失是因内腔中硅油从壳体处流失的。

2 改进方案及实施

2.1 改进平衡活塞装置

通过原因分析可知，接触面间隙存在与缺油、气体产生之间存在密切关联性，是气体进入的路径，泄露程度取决于电极系结构密封性好坏。所以，利用反向思维，借助活塞能移动的特点，给活塞外侧增加外力来阻断气体进入条件，实现解决问题目的。

2.2 实施方案

1)改进思路。如图1 所示，在平衡活塞外侧施加外力，使仪器内部压力始终大于仪器的外部压力。通过活塞把外力传递给硅油，达到压缩硅油，及时消除内腔空隙和用硅油填充密封面间隙，阻断从接触面间隙中进气途径;

图1 八仙向内部结构图

2)增加仪器内压。如图2 所示，在活塞外侧增加弹簧。

图2 弹簧安装位置图

3)选择合适内压。方法确定后，我们对增加多少内部油压进行了分析与讨论，一致认为弹簧在被压缩一半位置时，弹簧所提供的压力，应该略大于活塞的摩擦力和硅油的粘力，确保注油嘴打开后只往外渗油，而不喷油为合适压力，在满足硅油能及时填充密封面间隙，防止外部气体渗入，也方便弹簧的安装与平时的仪器维护。

对此，我们选用了两种直径(4 mm、5 mm)的弹簧。技术要求是弹簧被压缩到320 mm 时，能为仪器内部硅油分别提供25 kg ～30 kg、45 kg ～50 kg 的内压。通过在仪器上的试验，确认4 mm 直径的弹簧所提供的25 kg ～30 kg 压力能满足要求［5］，见表1。

表1 弹簧压力效果对比表

4)改进工艺措施。为了便于将弹簧安装到平衡筒内，对平衡系统装配工艺进行了改进，并制作了相配套的带油尺线弹簧装配杆，如图3 所示。

图3 弹簧装配杆图

(5)改进后电极系装配示意图，如图4 所示。

3 结 论

通过改进平衡系统的措施实施，解决了因仪器存在平面静密封间隙和壳体渗油出现的仪器缺油、进气问题，避免了因仪器平衡系统工作失灵，避免发生玻璃钢壳体被压裂和仪器进泥浆的事故发生。

图4 改进后八侧向结构示意图

用安装弹簧的方法改进仪器平衡系统，是在现有的平衡系统基础上进行改造，无需更换平衡筒，因而有投入小、见效快、低成本、高回报的优点。

［1］中国电子科技集团公司第二十二研究所.SDZ-3000 快速测井平台测井仪器培训教材.电气部分，2008(资料)

［2］冯启宁，鞫晓东，柯式镇，等.测井仪器原理［M］.北京:石油工业出版社，2010:140 -141.

［3］中国电子科技集团公司第二十二研究所.SDZ-3000 快速测井平台测井仪器培训教材结构部分，2008(资料)

［4］梁志成，柯 涛.801 双感应-八侧向仪器电极系存在的问题及改进方法［J］.石油仪器，2003，17(1):47 -49.

［5］吴宗泽.机械设计实用手册(第三版)［M］. 北京:化学工业出版社，2010:56 -57.