录井深度传感器拓展安装设计探讨

录井深度传感器拓展安装设计探讨

明晓峰

中石化胜利石油工程有限公司地质录井公司， 山东东营 257064

摘要: 在油气资源勘探施工中，综合录井需要在钻井工程设备上安装各种传感器以实现不同数据采集分析的工作职能目的。深度测量是最重要的参数，因为所有的数据都是以深度为基准的。深度测量需要深度传感器，而深度传感器的安装随着钻机类型的多样化而出现了各种问题。鉴于此，本篇文章探讨一种深度传感器的拓展安装方式。

关键词：传感器；钻进；安装；随动

0引言

录井传感器按输出信号分类一般有模拟量和脉冲量两种，在模拟量传感器中，深度传感器的安装至关重要，因为所有的数据都是以深度为基准的，离开了深度测量，所有其它传感器的数据采集都是无效的。在现场设备安装中，深度传感器安装在钻机滚筒的低速端，随着滚筒的转动而转动。随着油气勘探范围的拓展，如煤层气、页岩气和可燃冰的钻探常规化，钻机设备也在不断地呈现多样化，即有老式的普通塔式钻机，同时也出现了便于运输、组装和操作的车载式小钻机，而且在页岩气、煤层气及可燃冰的勘探开发中这种车载小型钻机的适用区域和地形范围也在不断扩大。小型车载钻机之所以能够得到不断扩大使用范围，根本点就在于它的经济实用。但是，这对在施工现场负责数据采集分析的综合录井来说，却带来了深度传感器安装方面的问题，而这种问题也会出现在某些大型钻机中如海洋钻井平台，特别是一些具有特殊结构的钻井平台上，问题的最终结果会导致综合录井在施工中无法进行深度测量，或给传感器安装带来极大困难。

1常规安装方式的局限性

在钻井过程中，绞车是一种承重圈绕装置，不仅担负着起下钻具、下套管、控制钻压、处理事故、提取岩心筒、试油等各项作业，而且还担负着井架、底座的起放任务等。绞车主要由滚筒、刹车系统、控制系统、润滑系统等部分组成，综合录井安装深度传感器（绞车传感器）就需要安装在绞车滚筒轴的低速端上。正常标准钻机的绞车滚筒轴上预留有为录井安装深度传感器的端头，其尺寸和深度传感器的转子吻合，只需用配合接头将传感器的转子部分直接拧入到绞车滚筒轴的螺纹丝孔中，然后将传感器定子适度固定即可。但是，有些特殊钻机的绞车滚筒轴的设计和尺寸却与深度传感器所需的安装条件不匹配，有的滚筒轴轴径小、有的轴径大、而有的滚筒轴的安装空间非常小，正常的深度传感器无法进行安装。有的滚筒轴预留的深度传感器安装空间只有40mm，而深度传感器需要的安装空间要在43mm以上，而就是这3mm的误差也会造成无法安装。在有些钻机上，滚筒轴为一种另类特殊结构，这种结构与深度传感器完全不匹配，这种情况下更无法安装深度传感器。所以，要想实现深度测量的工作职能，就必须有一种创新装置，以拓展深度传感器的安装。

2深度传感器拓展安装设计

录井深度传感器拓展安装装置由底座、定子伸缩支撑、联轴、从动轮、主动轮等组成。

2.1底座。底座为一长方体不锈钢板。① 滑槽。在底座纵向上开两道滑槽，两道滑槽中心有间距。滑槽为在底座上刻出槽口，定子伸缩支撑的底盘在滑槽内可作前后移动；② 撑板-Ⅰ。撑板位于两道滑槽中间，为在底座中心焊接的一块钢板，撑板-Ⅰ的中心位置开丝孔，丝杆穿过丝孔通过手柄旋转和撑板-Ⅱ上的丝孔旋进旋出，在旋转丝杆时丝杆带动定子伸缩支撑沿滑槽前后移动；③ 丝杆。丝杆为全丝，通过撑板撑板-Ⅰ和撑板-Ⅱ上的中间丝孔水平套丝连接，转动手柄则带动定子伸缩支撑在滑槽内前后移动；④ 角度调整槽。底座长边两侧各开设一个弧形角度调整槽，每个角度调整槽中各设置两个背帽结构，背帽底部为固定螺帽，可以焊接固定在某具体位置。松开背帽可以在弧形角度内转动底座，进行整套装置的微角度调整，转动到合适的位置后锁紧背帽。

2.2定子伸缩支撑。定子伸缩支撑有内外方钢套接而成，内方钢无缝套接在外方钢内可上下移动。定子伸缩支撑的外方钢正反面上开两道槽口。定子伸缩支撑的内方钢正反面对应外方刚的两道槽口纵向开两排穿孔，共开设多个孔。调整内方刚的高度用螺丝穿过外方钢槽口和内方钢穿孔，到一定的高度后上紧螺丝则实现定子伸缩支撑的高度调整。两个定子伸缩支撑由撑板-Ⅱ连接，撑板-Ⅱ为一钢片，焊接在支撑臂上，中间开丝孔，丝孔高度和撑板-Ⅰ上的丝孔高度相同。定子伸缩支撑内方钢顶面焊接钢片，钢片和定子的水平面焊接。

2.3联轴。联轴为一钢管，联轴上有：① 转子定子组合。转子为一圆钢板，中间开孔。转子的一个盘面上开滚珠槽。定子为一圆钢板，中间开孔，定子与支撑连接的面削平，以便于和定子伸缩支撑内方钢的平面焊接。定子的正反两个盘面上都开滚珠槽。两个转子和中间定子的滚珠槽内放置滚珠紧密对接，两个转子和联轴焊接或通过轴承夹固定，联轴转动则带动转子转动。定子和支撑面焊接，则转子转动而定子不动。两套转子定子组合的中间位从动轮；② 从动轮。从动轮为一齿轮，放置在两套转子定子组合的中间部位，从动轮和联轴焊接或通过轴承夹固定。联轴的两端凿丝，用于旋接深度传感器的配合接头，而配合接头上即可拧入深度传感器（即绞车传感器）。深度传感器拧入后通过皮带和底座的紧固皮带系环固定。从动轮和联轴接合在一起，从动轮转动则带动联轴转动，联轴转动则带动转子转动，定子和支撑连接则形成了整体转动结构。从动轮通过皮带和主动轮连接，主动轮套接在绞车滚筒轴上。

2.4主动轮。主动轮为一齿轮，主动轮中孔上均匀开三个键槽，通过键槽可可和绞车滚筒轴固定在一起。同时，在主动轮上的轮盘面上均匀凿三个丝孔，丝孔贯穿，拧入内六方螺丝，螺丝卡在绞车滚筒轴上，使主动轮和滚筒轴固定在一起。

绞车滚筒转动带动主动轮转动，主动轮通过皮带带孔从动轮转动。皮带的松紧可通过定子伸缩支撑上的槽口滑动调整，也可通过调整定子伸缩支撑在滑槽内的前后距离实现。

3结语

这种录井深度传感器拓展安装装置操作灵活方便，安全运行可靠，不存在环境污染问题，无需自身动力源。录井深度传感器拓展安装装置在口井施工应用中取得了显著效果，使综合录井深度精准测量成为可能，同时，该深度传感器拓展安装装置也可应用在其它需要测量深度和长度的领域，有广阔的应用前景。

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