2530岩性密度测井仪刻度加压装置设计

黄 芳，张士中，王小红，刘先平，白建军，吕 巍，何建远，姚东江

(中国石油测井公司天津分公司 天津 300280)

0 引 言

岩性密度测井仪是HH-2530快速测井平台中重要的测井仪器之一[1]，可以测量地层的密度值和岩性值。密度和岩性对地层评价是一个非常有用和具有特征的参数,它还可以用于计算地层的孔隙度值等[2]。目前国内各油田所采用的2530密度刻度方法都是沿用斯伦贝谢测井公司所采用的刻度方法[3-4]，使用密度探头自身的重量压紧刻度块及钢片和刻度块之间的间隙，使之紧密接触。这种刻度过程对于较新的仪器滑板及较新的、变形小的模拟泥饼的钢片进行刻度时，没有任何困难之处，完全能够顺利完成刻度任务。但是在滑板磨损严重,钢片变形的情况下，由于滑板自身重量不足将造成滑板面、钢片面及刻度装置面之间配合不好、间隙过大，往往造成刻度超差、刻度返工现象。根据放射性仪器操作规程及密度仪器使用维修手册要求，正常情况下，为保证仪器的正常工作和测量精度，密度仪器每3个月至少刻度一次。如此大量的刻度任务，如果不能保证刻度的一次成功率和刻度精度，必然会影响到测井服务的质量和造成人员劳动强度增加，而且会使操作人员接受放射源的多余照射。

1 仪器刻度存在问题分析

通过对12支2530岩性密度测井仪一年的刻度情况和维修记录的统计分析发现，刻度一次成功率[5]仅为70.69%，而由于刻度装置不完善造成的刻度不成功累计百分比达到了70.59%，是导致一次刻度不成功的主要原因。对比ATLAS密度仪器(即2227补偿密度仪器)的刻度装置与2530岩性密度仪器配备的专用刻度装置(即刻度块)发现，2530岩性密度刻度装置缺少加压装置，如图1所示。当2530岩性密度仪器刻度时，仪器探头放置于刻度块内，仅靠探头本身重量压住模拟泥饼的刻度片，存在仪器探头滑板端面与刻度片、刻度片与刻度装置端面接触不良的问题，从而导致刻度值不准确，影响刻度一次成功率。因此，缺少加压装置是影响该仪器刻度一次成功率的主要原因。

2 解决方案

要解决2530岩性密度测井仪刻度一次成功率低的问题，就必须给其刻度装置安装加压系统。增加加压系统后，能够使仪器探头更加紧密地接触刻度装置，提高刻度精度，从而提高刻度一次成功率。同时，由于刻度片长期使用，有轻微变形，在较大压力之下可以矫正其形变，使之与仪器探头贴合更紧密。针对加压装置制订了3种设计方案。

1)方案一：气囊加压 气囊加压方式就是在给仪器探头装好放射性源后，把探头放进刻度器，在刻度器上内壁和探头之间放置好气囊，刻度时给气囊充气，从而增加探头和刻度器内壁之间的压力。

2)方案二：液压泵加压 采用和2227密度刻度装置同样的加压方式，使用液压泵加压。在刻度器的正上方打孔，套扣安装液压泵的打压头。刻度时，直接打压将压力施加于密度探头上方。

3)方案三： 机械加压 使用机械装置进行加压，在探头和刻度器之间放置机械装置，采用手动方式进行加压。这就需要设计一种能够放置于刻度块和密度探头之间的加压机械装置，此装置可以取出，与刻度块不是一体。

三种加压方式的优缺点比较见表1。

表1 三种加压方案比较

经过比较后一致认为机械加压方式为最佳方案。采用机械装置进行加压，既保证了原有刻度装置的外形几何尺寸不变，又能有效加压从而提高刻度一次成功率，同时也可提高刻度精度，因此下一步设计制作机械加压装置。

3 加压装置设计

机械加压装置的主要作用是在仪器探头和刻度块内壁之间，通过调整手柄调节压力大小，使仪器探头在压力作用下紧密接触各模拟刻度片，提高仪器刻度精度，从而实现一次刻度成功。

刻度加压装置分为调整手柄、夹紧体上部分、夹紧体下部分、连杆、4个连接销、连接螺母、垫片等。工作原理是：转动调整手柄，夹紧体上部分向上活动，顶住刻度器内侧的上部，夹紧体下顶住密度探头，转动调整手柄时，夹紧体上和夹紧体下产生张力，产生的张力对探头进行加压。该加压装置设计图如图2所示，安装好的实物图如图3所示。

图3 机械加压装置实物图

1-连接销1；2-连接销2；3-夹紧体下；4-连接销3；5-连杆；6-连杆螺母；7-垫片；8-连接销4；9-调整手柄；10-夹紧体上图2 机械加压装置设计图

调整手柄与连杆螺母通过连接销4固定在一起，连杆螺母的下端则安装在夹紧体上之上；垫片夹在调整手柄与夹紧体上之间，使调整手柄和夹紧体上配合更紧固；连杆连接连杆螺母和夹紧体下，夹紧体下与连杆则通过连接销3固定在一起；连接销2将夹紧体上和夹紧体下的前端连接起来；连接销1安装在夹紧体上的前端两侧，防止两侧劈开。

夹紧体上的功能是支撑刻度器的内部的上侧，在实际应用发现，由于探头外部架构的不对称性，导致该夹紧装置张开角度不够大，不能有效加压，在夹紧体的前端增加以螺母，更能增加该装置的使用范围。夹紧体下是支撑密度探头和固定连接螺母，给连接螺母提供一个支撑点，当调整手柄转动时，连接螺母转动，使得连接杆在垂直方向运动。

4 应用效果

2530岩性密度测井仪刻度时，刻度加压装置的使用情况如图4所示。

图4 刻度加压装置使用图

将密度探头放置于刻度块内，两只加压装置分别置于密度探头上面两端，使加压装置位于刻度块和探头之间，通过调整刻度加压装置的调整手柄调节加压装置的张力，此张力施加在密度探头上则为压力，密度探头在该压力作用下，滑板端面与刻度钢片面及刻度块端面之间接触更加紧密，从而提高刻度精度和刻度一次成功率。

5 结 论

此加压装置仅在2530密度测井仪刻度时使用，通过增大施加在密度探头上的压力使密度滑板端面与刻度片及刻度块端面之间接触紧密，从而使该测井仪的刻度更精准，大大提高了刻度一次成功率，降低了刻度返工率。在该加压装置使用后一年內统计一次刻度成功率达到了94.44%，同时也减少了小队操作人员接受的额外放射性照射，为操作者的身体健康提供了有效保证。