一种板簧式六臂分动井径测量仪

技术领域

本发明涉及一种测井仪器，具体涉及一种板簧式六臂分动井径测量仪。

背景技术

目前，井径测量在石油勘探开发领域中是必不可少的一种测井方式，它主要应用于根据井径大小确定固井时所需的水泥量，供横向测井解释及放射性测井解释所需的井径资料，确定井壁结构是否变形，配合电缆长度可对井径位置进行准确定位。

目前，井径测井仪是常规测井必测项目之一，具有广泛的应用前景。现有技术的井径测井仪是在弹簧的作用下使得井径臂张开紧贴井壁进行测量，市场主要仪器井径测量主要存在以下几个问题：

1)由于受结构所限，仪器的机械性能较差，长度长、重量大、测量点少、推靠臂不能分动测量或者结构所限推靠臂长度不够，对井眼几何形状的描述不很详细，精度不高；

2)力的传输系统复杂，力不是直接施加到推靠臂，各铰接处、推靠臂磨损严重；

3)在测井过程中推靠机构容易自锁，相应部件容易失效。

随着最近两年水平井裸眼采油技术的发展，其水平井段由套管完井转变为裸眼完井，其水平段井径为复杂的空间变径结构。在裸眼井采油过程中，需要向裸眼段下入封隔器等多种井下工具，需要准确知道所下工具的最佳位置及所下工具处的裸眼井径结构。因此，裸眼段井径测试成为一项必需的工作。特别在水平井和大斜度井测井时，测得的井径数据及拟合值与实际井眼尺寸相差甚远，致使仪器测出的井径尺寸远远小于实际尺寸，大大影响了测井资料的质量；由于钻探施工成形的钻孔其空间形态是不规则的，在同一水平面内，井的半径经常不一致，即水平切面是不规则的多边形，即把钻井的水平切面视为椭圆，那么与实际更接近，误差要小很多，在水平井测井时由于仪器串的自重过大，仪器不能居中测量，所得数据不能得到补偿，直接测得数据与井眼最大直径方向误差较大，需要6点拟合椭圆相对精度较高的井径数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种板簧式六臂分动井径测量仪，以克服现有技术的缺陷，本发明可减小仪器过度磨损、减小仪器尺寸和重量，防止推靠机构自锁可方便调整推靠臂长度，使测井仪对井眼几何形状的描述详细，且精度高。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种板簧式六臂分动井径测量仪，包括主体机构、推靠机构、传动机构、测量机构、压力平衡机构；

其中，推靠机构为井径测量提供推靠动力，实现六臂分动，使推靠机构随井眼大小浮动，传动机构动力源为电机或液压系统，动力源推动起缓冲作用的螺旋弹簧，释放与收拢推靠机构，测量机构中设置有6个滑动式电位计，当所述推靠机构中的6个分动连杆运动时，推拉滑动式电位计，分别测量推靠机构的径向变化位移，压力平衡机构设置在主体机构中，由一个螺旋弹簧和活塞组成，起到平衡主体机构油腔和外界环境压力。

进一步地，所述的推靠机构包括分动连杆、缓冲弹簧、耐磨套、推靠臂、多层叠装弹簧钢板；

所述推靠臂通过销柱设置于所述主体机构上，铰接于第一铰接点，并与所述分动连杆通过所述推靠臂上U型槽插入式铰接于第二铰接点，所述推靠臂的张角变化带动分动连杆沿主体机构的延伸方向往复运动，所述测量机构用于检测所述分动连杆沿所述主体机构的轴向变化位移，缓冲弹簧安装在6个连杆组成的桶状结构外表面，下端由一个安装在6个连杆上的圆盘限位。

进一步地，所述多层叠装弹簧钢板设置在所述推靠臂上，一端插入所述推靠臂上的方形槽中，一端固定在所述主体机构上，为井径测量提供推靠动力，每个推靠臂有独立弹簧钢板系统，实现六臂分动，可使推靠臂随井眼大小浮动，并提供一定的推靠力。

进一步地，所述耐磨套通过螺钉安装在所述推靠臂上，使仪器推靠在井壁上减少磨损，并可方便更换。

进一步地，所述耐磨套设置有不同的长度规格，可通过更换所述不同长度规格的耐磨套实现现有仪器简单便捷的改变即可测量难度大的大井眼和非常规井眼井径数值。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的六臂分动井径测量可以提供比现有同类测量仪器更为精确的井眼几何形状测量，可以减少现有仪器的机械铰接的过度磨损，可以缩短仪器的长度和重量，增加测量范围。在提高测量精度的同时，可替代现有的井径测量仪器，也可以在设计小直径过钻具仪器时，实现高精度小尺寸小重量设计。

附图说明

图1为本发明一种板簧式六臂分动井径测量仪的姿态示意图，其中(a)为最大测量直径状态，(b)为推靠臂收拢状态，(c)为仪器测井状态。

图2为本发明一种板簧式六臂分动井径测量仪的组成示意图。

图3为本发明的推靠机构结构示意图。

图4为本发明的推靠臂结构示意图。

图5为本发明的多层叠装弹簧钢板及认购示意图。

其中，1.主体机构、2.压力平衡机构、3.推靠机构、4.传动机构、5.测量机构、3-1.推靠臂、3-2.多层叠装弹簧钢板、3-3.分动连杆、3-4.耐磨套、3-5.缓冲弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体方案做进一步说明：

如图2所示，一种板簧式六臂分动井径测量仪包括主体机构1、推靠机构3、传动机构4、测量机构5、压力平衡机构2；

其中，推靠机构3为井径测量提供推靠动力，实现六臂分动，使推靠机构随井眼大小浮动，传动机构4动力源为电机或液压系统，动力源推动缓冲作用的螺旋弹簧，释放与收拢推靠机构3，测量机构5中设置有6个滑动式电位计，利用上述当上述推靠机构3中的6个连杆运动时，推拉电位计，分别测量推靠机构3的径向变化位移，压力平衡机构2设置在主体机构1中，由一个螺旋弹簧和活塞组成，起到平衡主体机构油腔和外界环境压力。

如图3所示，所述推靠机构3包括分动连杆3-3、缓冲弹簧3-5、耐磨套3-4、推靠臂3-1、多层叠装弹簧钢板3-2；

其中，所述推靠臂3-1通过销柱设置于所述主体机构1上，铰接于第一铰接点，并与所述分动连杆3-3通过所述推靠臂3-1上U型槽插入式铰接于第二铰接点，所述推靠臂3-1的张角变化带动分动连杆3-3沿主体机构1的延伸方向往复运动，所述分动连杆带动电位计沿主体机构1的延伸方向往复运动用于检测所述推靠臂3-1沿轴向变化位移，缓冲弹簧3-5安装在6个连杆3-3组成的桶装外表面，下端由一个安装在6个连杆3-3上的圆盘限位，实现力的简单传输，使力直接施加到推靠臂上，减少各铰接处、推靠臂的过度磨损，降低测井过程中机构自锁与失效概率；

其中，所述多层叠装弹簧钢板3-2设置在所述推靠臂3-1上，一端插入所述推靠臂3-1上的方形槽中，一端固定在所述主体机构1上，为井径测量提供主动推靠井壁动力，每个推靠臂有独立弹簧钢板系统，实现六臂分动，可使推靠臂随井眼大小浮动，并提供一定的推靠力，使推靠臂与不规则井壁浮动贴合，可节省以往设计中的螺旋弹簧位置，减小仪器尺寸和重量。

其中，所述耐磨套通过螺钉安装在所述推靠臂上，使仪器推靠在井壁上减少磨损，并可方便更换；耐磨套有不同的长度规格，可通过更换所述不同长度规格的耐磨套实现现有仪器简单便捷的改变即可测量难度大的大井眼和非常规井眼井径数值，解决在水平井和大斜度井测井时，直接测得数据与井眼最大直径方向误差较大的问题。

实际应用中如图1所示各个姿态，六臂分动且满足测竖直井、大斜度井、水平井需求的新型六臂井径测井仪。实现了小空间下复杂六臂分动推靠和传动系统设计，使用六个独立的推靠臂进行井眼周围井径测量，提供的井径数据可用确定精确的井眼形状、岩石物理信息和井眼应力分析研究，为解决现有井径测量仪器缺陷改造需求和水平井和大斜度井测井市场需求提供了准确易行的方法，降低相关成本，具有很好的技术先进性及经济效益。本发明大大提高了井径测井仪器的测量精度，不仅解决了仪器的机械性能较差，长度长、重量大、测量点少、推各铰接处、推靠臂磨损严重，靠臂不能分动测量等结构问题，而且解决了以往井径仪对井眼几何形状的描述不详细，水平井和大斜度井测井中，井径测量与实际相差较远等市场应用问题，显着增加了确定井径测井能力，更精确的估计和改进井眼应力分析和水泥用量，对测井资料的评价解释有很大的提高作用，能够增加测井资料解释评价的精度和效率，具有广阔的市场应用前景。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。