马达滑轮组的研究及滑轮误差分析

李立春

[摘 要]射孔深度的计数方式有马达计数和马丁代克两种，在射孔施工过程中井口滑轮和马达的组合计数方式被广泛使用。在施工过程中滑轮会由于磨损、异物的附着、齿轮磨损、齿轮模数不同等因素造成深度计数的不准确，统称为滑轮误差。本文主要针对滑轮传动关系及其误差做了研究和分析希望能能和大家一起交流。

[关键词]马达滑轮组；优缺点；解决办法

1 深度计数的方式

1.1马达

马达通过和井口滑轮的齿轮啮合，由井口滑轮与电缆之间产生的摩擦力提供动力带动马达转动。井口滑轮由轮体、轮轴、夹板三部分构成。在轮体的中心是两个轴承和一个滑轮轴，轮体的两侧各有一个60齿的齿轮。轮轴与轴承配合，使轮体能够自由转动。两块夹板分别固定在轮轴两侧，其上端用来固定井口马达。马达为50齿，两者传动比n=1.2。也就是说井口滑轮每转一圈马达就要转1.2圈，常用的滑轮一般有1.5m和2.5m两种。深度信号由马达连接线传输到地面仪信号板中的深度板部分进行计数。滑轮的轮体材料为尼龙或铸铝，具有很高强度，高韧性，耐腐蚀，成本低等优点。井口马达壳体为铝制，具有体积小、重量轻、结构简单、工艺性好、对油液的污染不敏感、耐冲击和惯性小等优点。

1.2马丁代克

电缆的直线运动使深度编码器的圆盘作圆周运动，测量轮的转动通过深度传动机构带动光栅盘随着电缆的起下而转动，光源灯透过特制的光栅使光电脉冲发生器产生光电脉冲，脉冲送到信号采样机板中的深度电路部分。经过深度校正后的深度脉冲被深度计数器计数为深度信号。而单位时间内输出的脉冲数量则反映了测井速度。马丁代克采用钛合金材料，具有强度高，工作可靠。紧固件均采用不锈钢材料， 防腐、防磁化等特点。

2 滑轮马达计数组合优缺点

马丁代克计数精确深度误差<0.5%常被用于测井中，但在射孔实际工作中最多的还是采用马达滑轮组合的计数方式，原因由以下几点：

（1）马丁代克必须保持清洁，在射孔的补孔井施工时电缆会附着油泥，会造成马丁代克的堵塞影响作业效率。而井口滑轮能够克各种条件下的工作。

（2）马丁代克允许电缆通过的通道直径很小，在电缆打扭、打结、变形或断丝堆集时无法通过马丁代克，而用滑轮马达的组合会大大降低处理此类情况的难度。

（3）保养维修麻烦，不能现场维修。由于马丁代克光栅盘光孔微小，进了灰尘会堵遮光孔造成测井深度误差。打开修理时，需送回厂家或在空气非常洁净的室内进行。在正常情况下滑轮只需黄油嘴加注黄油和正常清理油污即可，马达体积较小方便存放也可少许备用。

（4）精密设备存放不便。作业完后要拆下马丁代克进行保养清洗，搬动时，要防止碰坏插座和深度编码器，必须切实固定好，以防止途中颠坏。井口滑轮可放置三等舱焊接支架上固定，马达可放置于工具箱内，十分方便。

（5）东北冬季受结冰影响，会造成电缆与测量轮之间的打滑，出现深度误差，要加装加热装置，增加维修保养成本。滑轮在冬季时也会受到结冰的影响但不是打滑而是电缆或滑轮槽结冰，要做好除冰工作，保证深度准确。

（6）马丁代克采用钛合金材料仪器精密成本较高。

3 造成滑轮误差的原因

在射孔施工过程中往往会由于滑轮自身原因和其他外在因素使数码管深度与记号井所校深度大记号存在差值，要把这个差值输入计算机作为深度补偿。我们把这个差值称之为“滑轮误差”，造成其误差有以下几点：

3.1滑轮磨损

在滑轮的长期使用过程中电缆与滑轮之间的摩擦使滑轮凹槽变深，滑轮周长变小，单位圈数走过的电缆长度变短，而地面仪深度板还是以马达转1.2圈滑轮转1圈电缆走1.5米计数，所以地面仪反映出的深度信号比正常来得晚。

3.2异物的附着

滑轮凹槽内有油泥、电缆上有油泥、冬天电缆滑轮结冰都会使电缆在滑轮凹槽内走过的单位圆周长度变大，就是所说的滑轮变大了，反映到地面仪上所显示的就是深度信号来得早。

3.3齿轮磨损

轮体两侧的齿轮和马达上的齿轮在长时间的摩擦下会受到疲劳磨损和油污的腐蚀，造成齿轮的划伤、点蚀、剥落、胶合和腐蚀，经分析齿轮磨损会造成齿轮间隙增大 噪声变大 效率降低，齿轮强度降低 易发生安全事故，但并不会影响滑轮误差。

3.4齿轮模数不同

模数是指相邻两轮齿同侧齿廓间的齿距。同模数同压力角的齿轮才能正确啮合。

式中：

M——模数

Da——齿顶圆直径

Z——齿数

由以上公式得出常用齿顶圆直径91mm齿数为50马达模数为1.75。那么得出滑轮的齿顶圆直径为108.5mm。在以往的施工过程中曾遇见过滑轮齿数为64齿，滑轮和马达的动比n=1.28，由下式计算得出滑轮转一圈为1.6米但，计算机还按一圈1.5米计数这样深度就不准了。模数越大，齿轮直径越大，相应的其齿厚也越大，这样可以传递的转矩也越大。但为了现场施工方便考虑在保证强度的前提下，模数越小越好，这样其体积越小，机构也会更紧凑。

x=16m

3.5校记号不准确

在记号井校记号时，测完七组数据定位完成后，会以地面仪上的数码表深度计算滑轮误差如：定位900米而数码表深度显示898.5，计算机误差都是以千米误差计算从而得出此滑轮误差为1.6无限循环小数。

x=1.6666667

以上计算是理想状态下计算出的滑轮误差。但在实际施工过程中，会由与多重因素间接影响射孔深度，我们一般也把它考虑到滑轮误差中去。

3.5.1人为因素

首次井口对零深度大记号对零不准，在电缆起下过程中不匀速。计算滑轮误差时通常我们会取小数点后一位为此滑轮误差如：1.6667是取1.6m还是1.7m造成了数据输入的不准确。

3.5.2电缆因素

电缆的型号、电缆的疲劳程度、电缆的产地、电缆的粗细、材质、抗拉强度及电缆的投产时间都会有所不同，因此电缆的伸缩变化量就会不一样，由此影响滑轮误差的准确性。

3.5.3设备因素

磁定位仪记录点位置与电缆零点间的距离就是仪器零长。虽然这个数值可以通过丈量取得，但是由于机械加工的原因，记录点位置也会存在一定的偏差。我们常用的马达由机壳、定子、转子、球轴等部分组成，是使用过程中转子上的紧固螺丝松动导致转子打滑丢转。

3.5.4施工环境因素

完井液黏度、密度等参数的不同，电缆和井下仪器在井下所受的浮力和摩擦阻力也不一样，这些也会直接影响电缆的张力值。另外，井深、井斜、井身结构、井下仪器挂卡现象、也会不同程度的影响滑轮误差。

3.5.5施工类型

我们每年射孔任务的70%以上都是用电缆射孔完成的，在校记号时一般采用直径48磁定位仪。这种磁定位仪大部分被用到管输两次定位调整和少量工程井定位中，而在电缆射孔时我们采用直径为73的磁定位仪与射孔枪连接，这样两种施工类型使得井下仪器重量不一也会造成的电缆变化，影响滑轮误差的确定。

4 解决办法

以上所分析的因素在一定程度上都会对影响滑轮误差的准确性，产生的误差累计效应有时相当大。它们中有些属于系统本身的误差，有些是在进行资料处理时出现的，还有些是人为操作时产生的。针对以上 产生误差的因素，为了能进一步把滑轮误差减小到最低限度，提出以下几点措施和建议：

（1）定期对滑轮误差进行校正，尤其是同时新换电缆和滑轮时，一定要先去除电缆自身应力后再去校滑轮误差，而且计算输入要准确。校记号时严格按照作业指导书进行操作，控制电缆起下速度。

（2）对滑轮马达应及时进行维修保养，磨损严重时要及时更换，搬动时禁止野蛮操作。

（3） 定期精确丈量每个磁定位仪的记录点位置，发现其长度有变化时应及时调整。

（4）当深度变化很大时，要结合现场情况分析其原因是否是由滑轮引起，不要盲目去改动滑轮误差。

5 总结

从完井电测到最后的射孔每个环节都存在误差，我们不能完全消除误差，只能精确统计误差、减小误差。滑轮误差对于射孔来说是广义的，它包含了多种因素，需要我们对每个因素进行仔细分析和研究，要求我们在进行各个环节的实际操作时尽量精确滑轮误差，从而进一步提高射孔质量，为油气层的准确开发打下良好的基础种因素。