一种新型测井释放器的设计与应用

朱立新

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163000)

0 引 言

近年来，随着油田开发技术策略的调整,越来越多的小直径油管应用到注入井中，针对这部分井的测试，采用外径Φ29 mm的同位素示踪测井仪器，示踪剂投放采用与仪器外径相同的燃烧式小直径释放器。该种释放器由于打开方式和设计的不足，易造成药块烧毁仪器电路板和释放失败，严重影响了测井施工效率。小直径弹开式释放器的研制与应用，很好的解决了以上发生的问题， 多次现场应用证明该装置具有使用便捷，成功率高，性能稳定等特点。

1 现状调查

目前的小直径同位素测井仪器中普遍采用燃烧式释放器，该释放器外径29 mm，释放器内部填充燃烧药块。释放时，采取地面供200 V负电电压使药块燃烧，打开释放器。现场施工中发现，该释放器在开发方式和设计上存在以下不足。一是药块燃烧时产生的高温易烧毁仪器电路板，导致仪器维护成本的提高；二是药块质量不好，药块的燃烧率偏低，易造成释放器打开失败，导致测井效率的降低；三是仪器下井前需要填充药块，延长了操作人员操作时间，导致操作人员受到放射性照射计量增加[1]。为了适应现场生产需求，亟待研制一种新型释放器来解决以上问题。为此，研制开发了小直径电机弹开式释放器。

2 仪器研制

此种小直径电机弹开式释放器包括电机总成和释放总成两部分[2]，如图1和图2所示。

图1 电机总成结构简图

图2 释放总成结构简图

2.1 电机总成的设计

电机总成的外壳由密封筒和插接头组成，两者之间用螺纹连接，其腔内由触点、触点绝缘套、压帽、电机固定套、电机、连轴节、轴承挡帽、推力轴承、密封套压帽、密封套、传动杆、开关拨动头、卡爪、弹簧片组成。其中触点与触点绝缘套用螺纹连接，触点绝缘套、电机与电机固定套用螺钉固定，电机输出轴与传动杆之间用连轴节连接[3]，推力轴承装在传动杆上，密封套压帽与插接头螺纹连接，开关拨动头与传动杆用销子固定，卡爪套在销轴上，销轴与插接头铆接。

2.2 释放总成的设计

释放器总成的外壳由插接套、源筒、释放短接、弹簧盒、尾帽组成。其腔内由拉杆、拔销、堵片、凡尔弹簧、弹簧挡片、活动门、活动门拨丁、堵源伐、压簧、压簧挡片以及螺母组成。其中拔销为弹簧销，插入拉杆的横孔内成为一体，堵片、凡尔弹簧、弹簧挡片与插接套组成一个单流凡尔[4]，弹簧挡片与插接套的细脖铆死，活动门拨丁与活动门螺纹连接，拉杆与堵源伐螺纹连接，压簧和弹簧挡片穿在堵源伐的轴上，螺母装在堵源伐轴的外螺纹上[5]。具体标记如图3所示。

1-压帽；2-触点；3-绝缘套；4-电机固定套；5-电机；6-密封筒；7-连轴节；8-推离轴承及挡帽；9-卡爪；10-开关拨动头；11-弹簧片；12-密封压帽；13-密封套；14-插接套；15-拔销槽；16-拔销；17-单流凡尔；18-活动门拨丁；19-注药孔；20-源筒；21-堵源伐；22-弹簧盒；23-尾帽；24-堵片；25-凡尔弹簧；26-弹簧挡片；27-压簧；28-压簧挡片；29-螺母。图3 小直径电机弹开式释放器构件标记图

2.3 电路设计

由于测井仪工作时需要供正电，所以电机弹开式释放器工作要供负电。为了保证测井仪工作时释放器不工作，在电机的触点与电机供电端接上反向二极管[6]。释放器工作电压为-40 V，有效降低了工作电压，避免高压击穿电路。

2.4 工作原理

首先分装同位素微球。取出释放总成，用专用工具卡住拔销，用力向上拉动拉杆，使堵源伐封堵住源筒下开口，转动拉杆，使拔销卡在插接套的拔销槽上。用起子拨动活动门拔钉，打开活动门，向源筒内装入同位素微球。最后用起子拨动活动门拔钉，关上活动门，同位素分装完毕。再将电机总成接在注入剖面测井仪的下部组成一体，螺纹连接。

在井场上一切准备就绪，电机与释放器设计了快速连接头，将电机总成的插接头插入释放总成的插接套上，拔销嵌在开关拨动头内。

再将仪器下入井内的要求深度，给仪器供负电40 V，电机内的传动杆转动，带动开关拨动头转动，即而推动拔销离开拔销槽，在压缩弹簧的作用下下弹，使堵源伐离开封堵位置，敞开释放孔，达到释放目的[7]。工作时，电机旋转1/4圈左右，耗时2～3 s时间，即可完成释放动作。

2.5 技术指标

外径： 29 mm

电机总成长度： 24.5 cm

释放总成长度： 67.5 cm

组合长度： 0.82 m

工作电压： -40 V

工作电流： 150 mA

工作压力： 80 MPa

温度： 0～125℃

3 仪器的应用效果

3.1 实验效果分析

在地面，给电机总成供-40 V，电机拨动头转动平稳，电流只有80 mA，电流表指针不发生摆动，电机运转正常。取出一支没有装载同位素微球的释放总成，使拔销卡在插接套的拔销槽上，并将释放总成与电机配接，再给其供-40 V，电机拨动头转动，推动拔销离开拔销槽，此时电流由80 mA升高到140 mA，经过将近2 s的时间随之听到一声啪的声音，堵源伐离开封堵位置，敞开释放孔，此时电流恢复到80 mA并且稳定。

将配接好的电机弹开式释放器放入盛有水的容器中，给电机供-40 V，电机拨动头转动，电流从85 mA达到150 mA，当拔销离开拔销槽时，电流恢复到85 mA并且稳定。

从实验中可以看出，当给电机弹开式释放器供适当的负电，电机就会正常转动，而且电流发生变化，我们可以根据电流的变化判断释放器内同位素是否释放。

3.2 现场应用

现场分别应用小直径电机弹开式释放器和小直径燃烧式释放器各测井16井次，通过对比下井次数、释放成功率等数据，验证新型释放器的性能。两种释放器使用情况见表1。

表1 小直径电机弹开式释放器与小直径燃烧式释放器使用对比表

从表1中可以看出，测井16口，使用小直径燃烧式释放器须测井20井次才能得到完整合格的16口井资料，释放器打开失败3次，仪器线路板烧毁3次。使用小直径电机弹开式释放器释放同位素，测井仪器不会因为供负电而烧坏仪器内的电子元气件，同位素释放成功率达100%，测井成功率提高20%[8]。

经过多次现场应用验证，小直径弹开式释放器具有使用简单方便、挂接释放器时间短、释放同位素快、性能稳定等特点。

4 结 论

小直径电机弹开式释放器的设计宗旨在本文中都已实现，一是新的电机总成实现电机低电压旋转，避免了高电压击穿仪器电路板，保障了仪器的安全运行；二是新的释放总成实现放射源的自动释放，摒弃了火药爆炸释放方式，提高了释放成功率。同时，设计的快速接头能够实现释放器与仪器的快速对接，简单便捷，减少操作人员受照射时间，降低了操作人员发生放射性职业病的风险。

经实际使用证明，与原有火药式释放器相比，电机弹开式释放器设计合理，操作方便，工作可靠、成功率高，有利于保护仪器安全，具有广阔的应用前景。