胡培毅 敬金秀 陽(yáng)成軍 鄭 華

(川慶鉆探測(cè)井公司 重慶)

張力校驗(yàn)及儀器拆卸平臺(tái)的設(shè)計(jì)

胡培毅 敬金秀 陽(yáng)成軍 鄭 華

(川慶鉆探測(cè)井公司 重慶)

儀器串的井下受力狀況是由張力儀來(lái)監(jiān)測(cè)的,張力儀的性能參數(shù)和精度極大程度地影響著操作人員對(duì)儀器運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷,設(shè)計(jì)出不僅能夠統(tǒng)一標(biāo)定各系列張力儀,而且還能模擬動(dòng)態(tài)的儀器受力狀況的校驗(yàn)平臺(tái)極具現(xiàn)實(shí)意義,校驗(yàn)臺(tái)液壓動(dòng)力同時(shí)被設(shè)計(jì)用于儀器的拆卸作業(yè),抱箍的設(shè)計(jì)模式可避免錘擊對(duì)儀器產(chǎn)生的傷害,該功能進(jìn)一步增強(qiáng)了校驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)用性。

張力儀;張力校驗(yàn)臺(tái);儀器拆卸;傳感器

0 引 言

下井儀器串中井下張力儀是儀器串受力的重要指示,張力儀的性能參數(shù)和精度極大程度地影響著對(duì)儀器運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷。一方面張力儀在測(cè)井施工中所起的作用起來(lái)越大,另一方面張力儀在使用、保養(yǎng)及維護(hù)中存在著的一系列問(wèn)題已逐漸不適應(yīng)高水平施工作業(yè)。主要表現(xiàn)為:

1)各測(cè)井系列的張力儀均沒(méi)進(jìn)行過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)定。

2)張力儀均沒(méi)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的校驗(yàn),無(wú)法確認(rèn)張力儀在受力狀態(tài)下的線性特性以及張力儀在井下儀器受力狀況的精確判斷。

3)對(duì)大量故障張力儀的維修情況表明,許多靜態(tài)參數(shù)良好的張力儀(指對(duì)張力儀進(jìn)行的無(wú)受力情況下電橋電阻檢查),儀器在井下工作時(shí)卻出現(xiàn)張力異常。

如何模擬動(dòng)態(tài)的儀器受力情況對(duì)儀器的維修測(cè)試過(guò)程中極為重要,這種有針對(duì)性的動(dòng)態(tài)測(cè)試在張力儀維修,檢查時(shí)非常必要。因此,設(shè)計(jì)配備能對(duì)井下張力儀進(jìn)行刻度和校驗(yàn)的裝置是很有必要的。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

該測(cè)試系統(tǒng)主要由平臺(tái)骨架體,NLY3806負(fù)荷測(cè)量?jī)x(監(jiān)測(cè)面板),Φ80的主液壓油缸,Φ50輔液壓油缸,靈敏度達(dá)到2mV/V的張力傳感器,手動(dòng)液壓泵,以及適合不同測(cè)井系列張力儀的校驗(yàn)拉力連接筒,專(zhuān)用拆卸抱箍,連接桿,專(zhuān)用長(zhǎng)度可調(diào)的連接伸縮桿,測(cè)試臺(tái)張力儀與地面系統(tǒng)專(zhuān)用連接線等組成。

工作原理:實(shí)驗(yàn)時(shí)將所需測(cè)試的張力儀平置于平臺(tái)中部,通過(guò)校驗(yàn)連接筒、連接件總成與主液壓油缸連接,同時(shí)主液壓油缸與張力傳感器硬連接,測(cè)試時(shí)通過(guò)手動(dòng)液壓泵將液壓油泵入主液壓油缸中,油缸的活塞產(chǎn)生前后的位移,其位移迫使與之相連的張力儀受張或壓力,張力和壓力的選擇通過(guò)測(cè)試平臺(tái)上的手動(dòng)換向閥組來(lái)實(shí)現(xiàn),由于連接筒設(shè)計(jì)為側(cè)開(kāi)口式,張力儀與測(cè)井地面系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電纜或軟接線的連接,因而測(cè)井地面系統(tǒng)可對(duì)張力儀的工作情況實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)記錄,由于測(cè)試平臺(tái)也配置標(biāo)準(zhǔn)的張力傳感器及張力監(jiān)測(cè)面板,由其測(cè)試得到的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值可判斷張力儀的測(cè)量值是否準(zhǔn)確[1]。

2 主要設(shè)計(jì)單元

2.1 測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)

測(cè)試平臺(tái)主體臺(tái)架結(jié)構(gòu):

根據(jù)各測(cè)井系列井下張力儀的外型特點(diǎn),結(jié)合張、壓力測(cè)試數(shù)值,將測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方型,長(zhǎng)2.2m,寬0.6m,高0.8m(含輪高),主臺(tái)面長(zhǎng)1.0m,骨架體采用矩形管材[2]。

2.2 動(dòng)力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

手動(dòng)液壓泵SYB-2是整個(gè)測(cè)試平臺(tái)的動(dòng)力來(lái)源,其作用是通過(guò)改變泵內(nèi)液壓油在油腔中的容積量來(lái)實(shí)現(xiàn)液體壓力作用,液壓油容積量的變化導(dǎo)致主、輔油缸活塞的進(jìn)或退,最終獲得必要的拉、壓力。

關(guān)鍵參數(shù)為:高壓額定壓力:63MPa高壓額定排量:2.3ml/次低壓額定壓力:1MPa低壓額定排量:12.5ml/次。

2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)功能實(shí)現(xiàn)的要求,特設(shè)計(jì)了兩個(gè)動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu),即主、輔液壓油缸。

主液壓油缸:測(cè)試平臺(tái)液壓系統(tǒng)的主執(zhí)行機(jī)構(gòu),在進(jìn)行井下張力儀測(cè)試過(guò)程時(shí),受手動(dòng)液壓泵的泵送油的作用,該油缸活塞實(shí)現(xiàn)向前行程和向后行程,通過(guò)設(shè)計(jì)的與測(cè)試儀器配套的專(zhuān)用校驗(yàn)連接筒,對(duì)測(cè)試儀器產(chǎn)生壓力和拉力。在執(zhí)行儀器的拆卸功能時(shí),該油缸活塞的向前行程和向后行程配合特制的拉力箍,對(duì)所拆卸儀器產(chǎn)生沿徑向的拉力或推力,實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的拆卸。

油缸尺寸:Φ80,桿徑:Φ45,壓力20MPa時(shí)可產(chǎn)生10T推力。

輔液壓油缸:該液壓油缸是測(cè)試平臺(tái)液壓系統(tǒng)的輔執(zhí)行機(jī)構(gòu),其整合于液壓抱箍中,作用是在進(jìn)行測(cè)井儀器的拆卸作業(yè)時(shí),受手動(dòng)液壓泵泵送油的作用推動(dòng)該油缸活塞前后運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)抱箍的抱緊能力,確保拆卸儀器牢靠地緊固于拆卸平臺(tái)上。

油缸尺寸:Φ50,桿徑:Φ20,壓力10MPa時(shí)可產(chǎn)生1.96T抱緊力[3]。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)張力傳感器(CLL-10型)

靈敏度2mV/V。

測(cè)試平臺(tái)核心單元,其作用是準(zhǔn)確測(cè)量主液壓油缸施加于測(cè)試張力儀的張、壓力值,并以電位差的方式傳輸于NLY3806負(fù)荷測(cè)量?jī)x,以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試目標(biāo)的完全監(jiān)控。

2.5 監(jiān)測(cè)面板

NLY3806負(fù)荷測(cè)量?jī)x,其作用是顯示井下張力儀在測(cè)試過(guò)程中所受到的張(或壓)力數(shù)值,該值為標(biāo)準(zhǔn)參考值,是確認(rèn)井下張力儀工作是否正常的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

精度:符合OIML Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

顯示:8位0.8in(1in=25.4mm)LED顯示

分度值:1、2、5、10、20、50 可選

傳感器負(fù)載能力:可驅(qū)動(dòng)350Ω?jìng)鞲衅?個(gè)

2.6 專(zhuān)用校驗(yàn)連接筒

為適應(yīng)不同測(cè)井系列張力儀與油缸拉力桿的連接,特設(shè)計(jì)適合5700測(cè)井系列、2000測(cè)井系列、2530測(cè)井系列的專(zhuān)用校驗(yàn)連接筒,校驗(yàn)連接筒具有不同的扣型與尺寸,均采用側(cè)開(kāi)口式設(shè)計(jì),進(jìn)行張力測(cè)試的同時(shí)可保證井下張力儀與測(cè)井地面系統(tǒng)纜芯的連接能力。

2.7 專(zhuān)用拉力連接件總成

由于不同系列測(cè)井儀甚至同系列不同廠家測(cè)井儀的固定位置相差較大,特設(shè)計(jì)專(zhuān)用可調(diào)拉力桿進(jìn)行不同儀器的適應(yīng)性連接,拉力桿采用螺紋與螺桿進(jìn)動(dòng)之間的位移變化實(shí)現(xiàn)總長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)。

3 設(shè)計(jì)驗(yàn)證

對(duì)組裝出測(cè)試平臺(tái)用專(zhuān)用測(cè)試桿代替張力儀進(jìn)行了拉壓力實(shí)驗(yàn),測(cè)試結(jié)果表明測(cè)試平臺(tái)液壓泵可提供超過(guò)-2-5t的測(cè)試所需張壓力值,儀器拆卸抱箍拆解力可超過(guò)1t。

在5700測(cè)井系列張力儀 3981XA、EXCELL2000測(cè)井系列張力儀DTD、CSU系列張力儀AMS的測(cè)試過(guò)程中,校驗(yàn)臺(tái)均提供了極為準(zhǔn)確和穩(wěn)定的拉、壓力,為張力儀性能的測(cè)試提供了良好的保證。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果證明,測(cè)井張力儀刻度校驗(yàn)及測(cè)試維修綜合平臺(tái)功能實(shí)用,操作簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠,對(duì)各類(lèi)張力儀器的適用能力強(qiáng),采用液壓動(dòng)力提供對(duì)儀器的張力和壓力,不僅可長(zhǎng)時(shí)間維持測(cè)試動(dòng)力,獲得更精準(zhǔn)的測(cè)試參數(shù),同時(shí)結(jié)合獨(dú)立的張力監(jiān)測(cè)功能,保持了與測(cè)井地面系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)同步對(duì)比分析的能力;獨(dú)特設(shè)計(jì)的整合了液壓油缸的抱箍可避免儀器拆卸時(shí)受到重?fù)舳鴮?dǎo)致?lián)p壞,帶來(lái)了儀器拆卸新的理念,實(shí)際應(yīng)用表明,測(cè)試平臺(tái)各指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求,完全滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的需要。

[1] 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,1987

[2] 杜慶華,張華彬,侯金燦.材料力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,1998

[3] 孫曉云,趙署寧,祝若飛.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[M].北京:中國(guó)電力出版社,1987

P631.8+3

B

1004-9134(2010)03-0001-02

2009-08-21 編輯:高紅霞)

胡培毅,男,1970年生,高級(jí)工程師,1992年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院電子儀器專(zhuān)業(yè)?，F(xiàn)在測(cè)井技術(shù)分公司從事儀器維修工作。郵編:400021