一種可調式彈片自收攏傳感器支撐結構及測井儀的製作方法

2023-11-11 03:35:22

本發明涉及石油生產測井領域，具體涉及一種可調式彈片自收攏傳感器支撐結構及測井儀。

背景技術：

產液剖面測井動態監測貫穿至油田開發的全過程，產出剖面測井資料是油井正常生產的條件下獲得的有關油井的信息。尤其對於水平井的產液剖面測量，國內還是主要採用集流的測量方式。集流的測量方式會改變流體在井筒中的正常流動狀態，影響儀器的測量效果，採用全井眼陣列傳感器可減少對流體的幹擾。

現有的測井用的傳感器支撐結構有純彈片式和帶電機硬腿式的，純彈片結構適應井眼規格單一，帶電機硬腿式的由於帶電機，成本高，且維護困難。

技術實現要素：

為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種可調式彈片自收攏傳感器支撐結構及測井儀，該支撐結構能夠搭載多個及多種檢測探頭，保證了測量數據的種類和精度，而且張開外徑可在使用範圍內任意調整，儀器能輕鬆適應多種井眼，其適應性好。

本發明的目的通過如下技術方案來實現：

一種可調式彈片自收攏傳感器支撐結構，其特徵在於，包括主軸、下臂連接頭、彈臂、上臂和下臂，主軸從上至下依次套設有上臂連接頭、調整套、彈簧和彈臂掛接接頭，主軸在上臂連接頭的下端以及調整套的上端處均設有限位軸肩，兩處軸肩分別用於對上臂連接頭的下端和調整套的上端進行限位，下臂連接頭套在調整套的外圈並與調整套螺紋連接，主軸的上端套接有傳感器接頭；

彈臂的上下兩端分別與傳感器接頭和彈臂掛接接頭掛接；

沿傳感器接頭的周向均勻設置有若干個彈臂，每個彈臂的頂部均設有鉸接座，每個彈臂同平面設置一個上臂和一個下臂，上臂的下端和下臂的上端在鉸接座處鉸接，上臂的上端與上臂連接頭鉸接，下臂的下端與下臂連接頭鉸接；

彈簧設置在下臂連接頭和彈臂掛接接頭之間，彈簧的兩端分別與下臂連接頭的下端和彈臂掛接接頭的上端連接。

所述鉸接座上開設鉸接孔，鉸接孔為長孔，鉸接孔中設有連接銷，連接銷的軸線與彈臂所在平面垂直，上臂的下端和下臂的上端通過連接銷鉸接。

所述下臂連接頭的下端延伸設有延伸段，延伸段處於彈簧的內圈，延伸段的上端設有與彈簧內圈配合的螺紋段，且彈簧的上端與螺紋段螺紋連接，下臂連接頭的下端連接有用於防止彈簧脫落的護套。

所述傳感器接頭、上臂連接頭和主軸之間定位連接。

所述傳感器接頭、上臂連接頭和主軸之間通過鍵定位，在主軸上傳感器接頭的上端螺紋連接螺母，通過螺母將傳感器接頭、上臂連接頭和主軸緊固。

所述傳感器接頭與主軸螺紋連接，且傳感器接頭的下端頭與上臂連接頭的上端相抵。

所述傳感器接頭與上臂連接頭的交界處套有護瓦，護瓦掛接在傳感器接頭和上臂連接頭之間。

所述彈臂設置至少兩個。

一種測井儀，包括可調式彈片自收攏傳感器支撐結構，在可調式彈片自收攏傳感器支撐結構的主軸的下端連接有下接頭組件，下接頭組件的上端與彈臂掛接接頭下端之間的距離不小於彈臂掛接接頭的行程；傳感器接頭的上端連接有外管，外管內設置有線路系統，線路系統的下端固定安裝在主軸的上端，線路系統上連接有測井探頭，測井探頭延伸至上臂的下部。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

本發明的可調式彈片自收攏傳感器支撐結構在主軸從上至下依次套設上臂連接頭、調整套、彈簧和彈臂掛接接頭，主軸在上臂連接頭的下端以及調整套的上端處均設置限位軸肩，兩處軸肩分別用於對上臂連接頭的下端和調整套的上端進行限位，彈臂掛接接頭和下臂連接頭能夠沿主軸軸向滑動，彈臂的上下兩端分別與傳感器接頭和彈臂掛接接頭掛接，當未工作時，彈臂處於自由狀態且呈弓形；

沿傳感器接頭的周向均勻設置有若干個彈臂，每個彈臂的頂部均設有鉸接座，每個彈臂同平面設置一個上臂和一個下臂，上臂的下端和下臂的上端在鉸接座處鉸接，上臂的上端與上臂連接頭鉸接，下臂的下端與下臂連接頭鉸接；彈簧設置在下臂連接頭和彈臂掛接接頭之間，彈簧的兩端分別與下臂連接頭的下端和彈臂掛接接頭的上端連接，當需要測井時，將檢測探頭貫穿傳感器接頭並與傳感器接頭密封連接，再將檢測探頭的檢測端安裝在上臂上即可，由於上臂處於彈臂的內圈，因此在本發明的支撐結構在移動過程中，傳感器接頭不易配觸碰損壞，而且還可以搭載多個及多種檢測探頭，通過在每個上臂上搭載檢測探頭，能夠保證整個檢測截面上檢測結果的準確性和精度；

當彈臂受壓時，彈臂沿著主軸軸向的長度邊長，其下端推動彈臂掛接接頭向下滑動，其張開外徑變小，使得本發明的測井儀的適應性強，能更好的適應各種井況；

本發明的測井儀通過旋轉調整套來調節調整套在下臂連接頭內孔中伸入的距離能夠調整彈臂的張開外徑，當彈臂張開外徑需要減小時，將調整套從下臂連接頭旋出一定距離，下臂連接頭向下移動並拉動彈臂的臂身向主軸收攏，因此減小了彈臂的張開外徑，當彈臂的外徑需要恢復至初始張開外徑，或之前縮小了張開外徑，後來需要增大時，將調整套向下臂連接頭旋入一定距離即可；

因此本發明的支撐結構能夠搭載多個及多種檢測探頭，保證了測量數據的種類和精度，而且張開外徑可在使用範圍內任意調整，儀器能輕鬆適應多種井眼，其適應性好。

進一步的，本發明的鉸接座上開設的鉸接孔為長孔，鉸接孔中設有連接銷，連接銷的軸線與彈臂所在平面垂直，上臂的下端和下臂的上端通過連接銷鉸接，在彈臂的張開外徑變化時，彈臂所對應的弦長發生變化，因此上臂的下端在鉸接孔內能夠上下移動，以適應彈臂弦長的變化，使得彈臂上處於鉸接座兩側的部分能同步變形，減小了彈臂的上段以及上臂的內應力，使得彈臂容易變形。

進一步的，本發明的下臂連接頭的下端延伸設置延伸段，延伸段處於彈簧的內圈，延伸段能夠為彈簧進行導向且防止彈簧直接與主軸摩擦，防止損壞主軸；下臂連接頭的下端連接有用於防止彈簧脫落的護套，護套保證了彈簧與下臂連接頭連接的可靠性。

本發明的測井儀下接頭組件的上端與彈臂掛接接頭下端之間的距離不小於彈臂掛接接頭的行程，因此能夠保證彈臂充分收攏。

【附圖說明】

圖1為本發明的可調式彈片自收攏傳感器支撐結構的主視圖；

圖2為圖1中D部放大示意圖；

圖3為圖1中E部放大示意圖；

圖4為圖1中F部放大示意圖；

圖5為本發明的測井儀實施例的結構示意圖；

圖6為圖5的俯視圖；

圖7為圖5中A部放大示意圖；

圖8為圖5中B部放大示意圖；

圖9為圖5中C部放大示意圖；

圖10為兩個本發明的測井儀兩隻串聯之後的俯視圖；

圖11為兩個測井儀首尾串聯時連接部位的結構示意圖；

圖12為本發明測井儀上的線路系統、主軸和傳感器接頭圖連接處一個實施例的結構示意圖。

其中，1-主軸，2-上臂連接頭，3-下臂連接頭，3-1-延伸段，3-2-螺紋段，4-彈簧，5-彈臂掛接接頭，7-彈臂，7-1-鉸接座，8-上臂，9-下臂，10-傳感器接頭，10-1-持氣率探頭，10-2-持水率探頭，11-線路系統，11-1-定位鍵，12-外管，13-下接頭組件，13-1-定位槽，13-2-螺套，14-堵頭，15-護帽，16-護瓦，18-連接銷，19-調整套，20-護套，22-密封件，23-螺母，24-套管，25-螺釘。

【具體實施方式】

下面結合附圖來對本發明作進一步的說明。

如圖1至圖4所示，本發明的可調式彈片自收攏傳感器支撐結構，包括主軸1、下臂連接頭3、彈臂7、上臂8和下臂9，主軸1從上至下依次套設有上臂連接頭2、調整套19、彈簧4和彈臂掛接接頭5，主軸1在上臂連接頭2的下端以及調整套19的上端處均設有限位軸肩，兩處軸肩分別用於對上臂連接頭2的下端和調整套19的上端進行限位，下臂連接頭3套在調整套19的外圈並與調整套19螺紋連接，主軸1的上端套設有傳感器接頭10；

彈臂7的上下兩端分別與傳感器接頭10和彈臂掛接接頭5連接；

沿傳感器接頭10的周向均勻設置有若干個彈臂7，每個彈臂7的頂部均設有鉸接座7-1，每個彈臂7同平面設置一個上臂8和一個下臂9，上臂8的下端和下臂9的上端在鉸接座7-1處鉸接，上臂8的上端與上臂連接頭2鉸接，下臂9的下端與下臂連接頭3鉸接；

彈簧4設置在下臂連接頭3和彈臂掛接接頭5之間，彈簧4的兩端分別與下臂連接頭3的下端和彈臂掛接接頭5的上端連接；

在使用時，通過調整上臂連接頭3旋入調整套19中的距離就能夠調整彈臂7初始張開外徑，因此能夠使本發明的測井儀能輕鬆適應多種井眼。

如圖1、圖3、圖5、圖6、圖8和圖10所示，鉸接座7-1上開設鉸接孔，鉸接孔為長孔，鉸接孔中設有連接銷18，連接銷18的軸線與彈臂7所在平面垂直，上臂8的下端和下臂9的上端通過連接銷鉸接。

如圖1、圖4、圖5和圖9所示，下臂連接頭3的下端延伸設有延伸段13-1，延伸段13-1處於彈簧4的內圈，延伸段13-1的上端設有與彈簧4內圈配合的螺紋段3-2，且彈簧4的上端與螺紋段3-2螺紋連接，下臂連接頭3的下端連接有用於防止彈簧脫落的護套20，護套20與螺紋段3-2最高處之間的距離大於彈簧鋼絲的直徑。

如圖5、圖7和圖12所示，傳感器接頭10、上臂連接頭2和主軸1之間定位連接，具體為：在傳感器接頭10、上臂連接頭2和主軸1的交界處設置定位鍵對三者進行定位，在主軸1上傳感器接頭10的上端螺紋連接螺母23，線路系統11的內腔下端通過螺釘25連接有套管24，並通過套管24套在主軸1的上端，套管24處於傳感器接頭10的上端與螺母23之間，通過緊固螺母23，使線路系統11、主軸1、傳感器接頭10和上臂連接頭2緊固連接，同時，傳感器接頭10、上臂連接頭2和主軸1之間定位連接，能夠使主軸1與上臂連接頭2之間為止轉連接，在主軸轉動時上臂連接接頭2與主軸同步轉動。

如圖1和圖2所示，傳感器接頭10與主軸1螺紋連接，且傳感器接頭10的下端頭與上臂連接頭2的上端相抵。

如圖1、圖2、圖5和圖7所示，傳感器接頭10與上臂連接頭2的交界處套有護瓦16，護瓦16掛接在傳感器接頭10和上臂連接頭2之間，所有彈臂7的上端均處於護瓦16的內腔中，並將彈臂7的上端頭限制在護瓦16與傳感器接頭10之間，能夠防止彈臂7的上端從傳感器接頭10的掛孔中脫落。

如圖1和圖2所示，傳感器接頭10上連接五個彈臂7，五個彈臂7沿傳感器接頭10的周向均勻設置，傳感器接頭10上最少可以連接2個彈臂7。

如圖1至圖12所示，本發明的測井儀包括可調式彈片自收攏傳感器支撐結構，在可調式彈片自收攏傳感器支撐結構的主軸1的下端連接有下接頭組件13，下接頭組件13的上端與彈臂掛接接頭5下端之間的距離不小於彈臂掛接接頭5的行程；傳感器接頭10的上端連接有外管12，外管12內設置有線路系統11，線路系統11的下端固定安裝在主軸1的上端，線路系統11上連接有測井探頭，測井探頭延伸至上臂8的下部。

當使用單個測井儀進行測量時，傳感器接頭10、上臂連接頭2和主軸1之間可以是定位連接(如圖5、圖7和圖12所示)；

或者可以是傳感器接頭10與主軸1螺紋連接(如圖1和圖2所示)，且傳感器接頭10的下端頭與上臂連接頭2的上端相抵，線路系統11的下端固定安裝在主軸1的上端。

如圖6至圖10所示，線路系統11上連接有測井的傳感器，在實施時，線路系統11可以連接持氣率探頭10-1和持水率探頭10-2，持氣率探頭10-1和持水率探頭10-2均貫穿傳感器接頭10，且持氣率探頭10-1和持水率探頭10-2的檢測端延伸至上臂8下部，在每個上臂8上設置一個持氣率探頭10-1和一個持水率探頭10-2；持氣率探頭10-1和持水率探頭10-2與傳感器接頭10的連接部位均通過密封件22密封連接。

如圖5、圖7、圖9、圖11和12所示，在線路系統11上端設置定位鍵11-1和沿下接頭組件13下端端面向內開設與定位鍵11相適配的定位槽13-1，傳感器接頭10、上臂連接頭2和主軸1之間定位連接；當兩個具有可調式彈片自收攏傳感器支撐結構的測井儀首尾相連後，定位鍵插入定位槽中實現定位連接，通過定位鍵與定位槽預先設計好的角度，能夠使兩個可調式彈片自收攏傳感器支撐結構上的彈臂7均勻錯開分布。

如圖5、圖7、圖9和圖11所示，外管12的上端設有堵頭14並與堵頭14螺紋連接，下接頭組件13的下端螺紋連接有護帽15，外管12的上端能夠與下接頭組件13的下端螺紋連接；外管12的上端設置內螺紋，下接頭組件13上設有相對主軸1能夠轉動但不能軸向移動的螺套13-2，螺套13-2具有外螺紋；

兩個可調式彈片自收攏傳感器支撐結構首尾連接時，將處在上部的可調式彈片自收攏傳感器支撐結構下接頭組件13上的護帽15卸下，將處在下部的可調式彈片自收攏傳感器支撐結構外管12上端的堵頭14卸下，然後將上部的可調式彈片自收攏傳感器支撐結構下接頭組件13的下端插入下部的可調式彈片自收攏傳感器支撐結構外管12上端的內腔中，並使上部的可調式彈片自收攏傳感器支撐結構的定位槽13-1準確的套在下部的可調式彈片自收攏傳感器支撐結構線路系統11上端的定位鍵11-1上，上部的可調式彈片自收攏傳感器支撐結構下接頭組件13的下端與下部的可調式彈片自收攏傳感器支撐結構外管12上端的內腔之間通過密封環密封；

然後在通過旋轉上部的可調式彈片自收攏傳感器支撐結構的螺套13-2使螺套13-2與下部的可調式彈片自收攏傳感器支撐結構外管12螺紋連接，直至擰緊螺套13-2即完成了兩個可調式彈片自收攏傳感器支撐結構首尾連接；當需要將多個可調式彈片自收攏傳感器支撐結構連接使用時，依照前述過程依次連接。

如圖5至圖8以及圖10所示，外管12的下端與傳感器接頭10的上端密封連接。

綜上所述，本發明的可調式彈片自收攏傳感器支撐結構採用硬腿支撐探頭，外掛彈臂結構，能夠在傳感器接頭10上連接多個及多種探頭，如檢測井眼的持氣率和持水率時，可以在傳感器接頭10上連接多個持水率探頭和多個持氣率探頭，且將多個持水率探頭和持氣率探頭分別安裝在多個支撐腿的兩側，多個支撐腿在井筒的橫截面是陣列分布，每個探頭分別測量出其周圍液體特性。

本發明的優點如下：

由於沒有電機控制，儀器造價低，維護簡單；

由於彈臂張開外徑可在使用範圍內任意調整，儀器能輕鬆適應多種井眼；

由於採用外掛彈臂結構，儀器上測下測均可，且儀器的適應性強，能更好的適應各種井況；

能夠一次融合多種探頭來測量多種及多個數據，如同時安裝持氣率探頭和持水率探頭，使用一隻儀器即可判定井眼中流體性質；

可兩隻或兩隻以上相互串聯，串聯後儀器探頭數量加倍，且任然保持陣列分布，可增加儀器的測量精度。