一种可调杆体固定架的设计探讨

明晓峰

摘 要：综合录井录取数据靠的是安装在钻机各处的传感器和脱气装置，其中包括了密度传感器、温度传感器、体积传感器、电导率传感器、硫化氢传感器及钻井液脱气器等等。长期以来，综合录井安装传感器的方式很多，没有统一的标准和规范，一般就是把传感器固定在需要采集相关参数的位置上就行。但是，随着井控安全生产和现场标准化建设的要求越来越多、越来越细，综合录井安装传感器时受到的局限性也就越来越大，传统安装固定方式逐渐被淘汰，所以，亟待有一种符合现场标准化安装条件的装置。本文探讨的就是“一种可调杆体固定架”的创新设计。

关键词：传感器;安装;创新;设计

0引言

油气勘探中，综合录井安装传感器，特别是安装在循环罐上的几个传感器，如循环池体积传感器、密度传感器、温度传感器、电导率传感器等基本上都是用三脚架固定，也有的直接用铁丝固定、或用绳子捆绑。三脚架是平面三角支撑，需要焊接在循环罐壁上，然后在三脚架的固定端口上固定传感器，但是，为了生产安全已经不允许在循環罐壁上焊接非固有装置，动火作业会影响施工安全，也会对破坏钻机本体的原貌和结构性。用铁丝固定更对安全工作形成威胁，因为铁丝在震动的过程中容易和铁质罐壁碰撞而产生火花，这在油气勘探施工中，油气是三高井施工中是绝对禁止的。用绳子固定无法达到牢固的要求，传感器会随意摆动而影响到数据的采集录取。同时，在循环罐上开孔的大小是有限制的，往往需要在一定受限空间开孔中安装多只传感器，而且需要有一定的间距，垂直安装。在循环罐上安装传感器的地方也往往是添加配置和输送钻井液药品的位置，在这种情况下，钻井液药品会粘附在传感器枝干上，造成传感器的锈蚀，影响传感器及其支杆的使用寿命。在循环罐上的开孔中不止有传感器，同时还要插入钻井工程的一些钻井液输送管线等，所以，这些条件限制给传感器的安装增加了诸多方面的局限性。

1常规安装架设方式中存在的问题

不同类型的传感器需要不同的安装方式，只有这样才能满足传感器的检测性能，上述几种安装方式普遍存在着共同的缺点：

（1）不能在有限的空间范围内尽可能多的安装传感器;

（2）传感器贴罐壁安装，无法避免钻井液药品的腐蚀，造成成本消耗;

（3）焊接方式安装，在安全生产规章的要求下已不能继续适用;

（4）铁丝绑扎，直接对安全生产造成威胁;

（5）无规范适用的装置安装，直接影响了现场标准化建设;

（6）常规的三脚架安装无法保证传感器的垂向固定，摇摆程度大，影响了数据采集，降低了工作质量;

（7）常规的软线安装绑扎方式，直接影响了相关作业方交叉作业。

鉴于此，需要对传感器的安装方式进行创新改进，设计一种综合性的安装架，能够满足不同类型传感器的安装需要。

2可调杆体固定架的创新设计

2.1硬件结构

可调杆体固定架的材质优选不锈钢，主要由以下几部分组成：卡座、主撑、副撑、横撑、撑座、撑杆及卡环等。

（1）卡座。卡座是固定主撑、副撑、横撑、撑座、垂向卡板及撑杆的主承受点，主要由：① 固定卡板和游动卡板。固定卡板和游动卡板是卡座的缩径承力板，固定卡板不动、游动卡板游动，都为长方体机构。固定卡板的前端两翼各附带延展翼（延翼），以附带提供固定卡板的支撑稳定性;② 垂向卡板。垂向卡板为固定卡板和游动卡板提供垂向移动支撑，垂向卡板内开槽为游动滑道，为游动卡板的移动创造上下移动空间，其中，游动卡板通过连接板和滑块连接，在扭动六角丝帽的过程中，在六角丝帽的作用下实现开合缩进，以改变游动卡板和固定卡板之间的缩进/开合距离;③ 挡板。在六角丝帽拧动螺丝的前端，即在游动卡板和固定卡板的板面上开设板槽，板槽用于插接固定挡板，固定挡板用于防止对于丝杆的破坏，丝杆在固定卡板内不贯穿。游动卡板上的挡板开槽贯穿，固定卡板上的板槽开槽不贯穿，六角丝帽绕进的拧丝杆为游动卡板和固定卡板的缩进开合提供运行空间距离。旋进六角丝帽则缩进游动卡板和固定卡板的距离，旋出六角丝帽则开合游动卡板和固定卡板的距离;④ 套管。游动卡板和垂向卡板的上面各焊接一个用于固定旋接主撑的套管，套管有内套丝。游动卡板上的套管近延展翼，垂向卡板上的套丝位于卡板居中位置，以实现稳定性。游动卡板和固定卡板的开合实现了适应不同安装条件的厚度，开合/缩进调整满足不同厚度安装台面的要求;

（2）主撑。主撑是支撑杆体的主要受力垂向线，实心杆状，和卡座上的套管旋丝连接套进套出，实现连接固定的作用。主撑上有背帽控制角度，摇把辅助人为转动，各个背帽实现主撑转动/停止定位作用，同时，为横撑的固定定位;

（3）副撑。副撑是辅助主撑的垂向支撑而提供辅助三点支撑作用的，实心杆状，副撑在横撑的作用下实现横向距离的调整，同时，在背帽的作用下定位锁定。其中，摇把起到人为扭力的作用，背帽进行锁定定位。横撑内套旋进旋出丝杆，丝杆的旋进和旋出为副撑和主撑力的调整提供支点支撑;

（4）横撑。横撑，实心杆状，横撑上有背帽，背帽锁定横撑在角度上的调整和变化;

（5）撑座。撑座设计为六角盘作为六角撑板，居中设计座碗。座碗为套进实心球体，球体的大半部坐落在座碗内，碗座内挖空为旋转球体提供运行空间。碗座内的球体顶面连接副撑底端，焊接固定;

（6）撑杆。撑杆为梯形板体，撑杆在背帽的限制下围绕主撑呈全周径可旋转，同时，背帽的调整为撑杆的高度调整提供空间。撑杆上有固定传感器的卡环;

（7）卡环。卡环是环形卡座，内旋丝结构。卡环为对接半圆型结构，通过对折轴实现开合，转轴焊接在本体基座中，锁鼻起抬开合固定，内六方丝帽旋紧固定。如果对应不同杆径的支杆，则可在支杆内附垫胶圈，以实现适应杆体直径而变径的需要。

2.2性能和优点

按照如上设计，可调杆体固定架创造了以下性能和优点：

（1）自由组合搭建牢固安装台面，可在有限的空间范围内尽可能多的安装传感器;

（2）传感器无需再贴罐壁安装，从而避免钻井液药品的腐蚀，节约设备运行成本;

（3）消除了焊接安装方式，达到了安全生产规章的要求;

（4）无需铁丝绑扎，消除了其对安全生产造成的威胁;

（5）创造了规范适用的安装装置，有力支持了现场标准化建设;

（6）万向可调安装可保证传感器的垂向固定，消除了支杆摇摆，保障了传感器工作稳定性，提升了工作质量;

（7）消除了软线安装绑扎方式，不影响相关施工方交叉作业，提高了工作时效。

3结束语

综上所述看，可调杆体固定架创新设计了一种全新式的综合录井传感器安装固定装置，该装置的使用实现了在有限空间内牢固安装最多传感器的功能。卡座合理可调，方向可变;主撑定位，可对接安装;横撑辅助固定，全周径转动可调;撑座可在有限的空间内实现万向着落，调整重力分配;背帽配合可调整安装高度，调整方便。该装置结构科学，操作简洁，永久耐用，符合各项安全生产的具体要求。