周慧穎(大慶鉆探工程公司測(cè)井公司，吉林 松原 138000)

石油測(cè)井儀器可靠性設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

周慧穎(大慶鉆探工程公司測(cè)井公司，吉林 松原 138000)

石油測(cè)井儀器是一種專門(mén)用于探測(cè)油井的設(shè)備，隨著現(xiàn)代石油開(kāi)發(fā)力度的增大，對(duì)石油測(cè)井儀器的應(yīng)用頻率也越來(lái)越高。若想確保石油測(cè)井質(zhì)量，得到準(zhǔn)確可靠的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，首先要保證測(cè)井儀器的可靠性及穩(wěn)定性,這就要從設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)方法入手,筆者結(jié)合實(shí)際，對(duì)石油測(cè)井儀器可靠性設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行分析，供同業(yè)者參考。

石油測(cè)井儀器；可靠性；穩(wěn)定性；設(shè)計(jì)；評(píng)價(jià)

1 石油測(cè)井儀器的可靠性設(shè)計(jì)方法

1.1 機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)

無(wú)論是在制作、生產(chǎn)、利用、運(yùn)輸以及維修當(dāng)中，石油測(cè)井設(shè)備都會(huì)經(jīng)受各種機(jī)械作用，例如發(fā)動(dòng)機(jī)所造成的振動(dòng)作用、爆炸、碰撞等所造成的沖擊作用等。一般情況下，石油測(cè)井儀器在運(yùn)行過(guò)程中都是處于受振狀態(tài)的，而受沖擊、振動(dòng)等的影響，儀器設(shè)備中的一些電子元器件和機(jī)械結(jié)構(gòu)等即可能會(huì)發(fā)生損傷，乃至出現(xiàn)損壞。而為了解決這一問(wèn)題，確保石油測(cè)井儀器能夠在不等的機(jī)械振動(dòng)和不同的沖擊環(huán)境內(nèi)正常運(yùn)行，必須要進(jìn)行機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)。首先要對(duì)儀器骨架進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。共振的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致石油測(cè)井儀器的部分元器件及設(shè)備整體受到嚴(yán)重破壞，因此對(duì)其進(jìn)行抗振設(shè)計(jì)的中心思想就是防止共振。一般在石油測(cè)井儀器骨架固有頻率的計(jì)算中，通過(guò)設(shè)計(jì)方法使其＞200Hz，即可避免出現(xiàn)二者共振的現(xiàn)象。其次是對(duì)探測(cè)器進(jìn)行防沖擊及抗振設(shè)計(jì)。探測(cè)器是放射性測(cè)井儀器中最薄弱的一個(gè)部分，其運(yùn)用了玻璃器件光電倍增管和晶體，十分易碎。在其的可靠性設(shè)計(jì)中，防沖擊及抗振設(shè)計(jì)非常重要，目前常使用減振器將沖擊與振動(dòng)影響進(jìn)行隔離，并加強(qiáng)儀器剛度和強(qiáng)度，以此來(lái)提高其防沖擊性能和抗振能力。

1.2 電氣可靠性設(shè)計(jì)

電氣可靠性設(shè)計(jì)是基于對(duì)石油測(cè)井儀器的電子元器件的失效規(guī)律的扎實(shí)掌握。目前常用的可靠性保障技術(shù)主要有：元器件的選擇和篩選、噪聲的抑制、熱設(shè)計(jì)以及變壓器的三防設(shè)計(jì)等等。首先，在元器件的選擇和篩選方面，由于相較于具有特定用途的等級(jí)和產(chǎn)品應(yīng)有的等級(jí)而言，若選擇具有很高溫度和質(zhì)量等級(jí)的元器件，則必然會(huì)產(chǎn)生較大的浪費(fèi)，而若選擇等級(jí)較低的元器件，則又無(wú)法滿足儀器的可靠性設(shè)計(jì)要求，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，元器件的選擇和篩選應(yīng)當(dāng)要遵循降額運(yùn)用的原則。其次，在噪聲的抑制方面，通過(guò)利用雙絞屏蔽線，可以合理屏蔽電磁干擾，以保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性和準(zhǔn)確性，同時(shí)通過(guò)優(yōu)化印刷板引線布局，能夠進(jìn)一步抑制電源所帶來(lái)的干擾。第三，在熱設(shè)計(jì)方面，通過(guò)對(duì)吸熱與隔熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而延長(zhǎng)石油測(cè)井儀器的穩(wěn)定工作時(shí)間，確保儀器的保溫性能，并且對(duì)于部分大功率的器件還要進(jìn)行進(jìn)一步的散熱設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)其安裝方式，以防止元器件因局部過(guò)熱而發(fā)生損壞。最后，在變壓器的三防設(shè)計(jì)方面，由于石油測(cè)井儀器中運(yùn)用的變壓器的型號(hào)較多，所引發(fā)的問(wèn)題也較多，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中最好是采取三防設(shè)計(jì)，即在變壓器的安裝結(jié)構(gòu)與鐵芯間進(jìn)行端封處理或者灌封處理，對(duì)線包進(jìn)行絕緣處理，以使安裝結(jié)構(gòu)、鐵芯以及線包組成一個(gè)整體，以增強(qiáng)變壓器的整體可靠性。

2 石油測(cè)井儀器的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法

2.1 常規(guī)方法及局限性分析

在石油測(cè)井儀器的開(kāi)發(fā)與制造過(guò)程中，必須要對(duì)儀器的穩(wěn)定性進(jìn)行科學(xué)有效的評(píng)價(jià)。而常用的石油測(cè)井儀器穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法，通常是電源拉偏試驗(yàn)、高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性試驗(yàn)等。雖然站在時(shí)間與空間的角度上來(lái)看，這些試驗(yàn)都是互無(wú)關(guān)聯(lián)、各自獨(dú)立的，但實(shí)際上它們都是將儀器的使用特征進(jìn)行了靜態(tài)割裂，而并未對(duì)儀器的使用特征進(jìn)行精確模擬。在實(shí)際測(cè)井工作當(dāng)中，石油測(cè)井儀器往往會(huì)同時(shí)受到多種應(yīng)力的作用，而這種情況是無(wú)法在常規(guī)方法中體現(xiàn)出來(lái)的，因此也不能很好地反映出儀器的穩(wěn)定性。

2.2 新的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法分析

改進(jìn)后的石油測(cè)井儀器穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法，具有如下特點(diǎn)：首先，增長(zhǎng)了高溫試驗(yàn)階段的最高溫度恒溫時(shí)間，延長(zhǎng)了全程溫度試驗(yàn)階段的時(shí)間周期。通常在石油測(cè)井過(guò)程中，每個(gè)井段應(yīng)測(cè)量至少兩次，但期間石油測(cè)井儀器所承受的溫度會(huì)發(fā)生改變，只不過(guò)再改變也不會(huì)超過(guò)最高溫度，因此通過(guò)最高溫度來(lái)進(jìn)行模擬非常合適。全面分析發(fā)現(xiàn)，高溫試驗(yàn)的最高溫度恒溫時(shí)間為3小時(shí)，實(shí)際測(cè)井時(shí)間一般在8小時(shí)以內(nèi)，因此溫度試驗(yàn)的時(shí)間周期設(shè)計(jì)為8小時(shí)最具代表性。其次，每個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行電源拉偏試驗(yàn)和沖擊振動(dòng)試驗(yàn)。實(shí)際石油測(cè)井過(guò)程可分為四個(gè)階段，分別是：升溫階段、常溫階段、最高溫度恒溫階段以及降溫階段，而各個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行電源拉偏試驗(yàn)。而在試驗(yàn)過(guò)程中，若石油測(cè)井儀器保持靜止?fàn)顟B(tài)，則無(wú)法體現(xiàn)出具體情況，所以還需進(jìn)行沖擊振動(dòng)試驗(yàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，石油測(cè)井是石油勘探開(kāi)發(fā)中的一項(xiàng)重要工作，而石油測(cè)井儀器則是一種重要的儀器設(shè)備。為確保石油測(cè)井儀器設(shè)計(jì)的可靠性，要重視機(jī)械設(shè)計(jì)和電氣設(shè)計(jì)，積極運(yùn)用可靠性保障技術(shù)。而對(duì)于石油測(cè)井儀器的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，則需要在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上采取新的辦法，以提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

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周慧穎(1987- )，女 ，吉林松原人，助理工程師，本科，主要從事測(cè)井電纜張力刻度，三相流模擬井下刻度裝置使用，泥漿杯電阻率盒刻度等工作。