一种旋转式安全磁定位测井仪

技术领域

本发明涉及石油测井技术领域，尤其涉及一种旋转式安全磁定位测井仪。

背景技术

在石油测井、射孔、井壁取心及其它使用测井电缆的作业中，均需要安全马笼头、旋转短接测井仪、磁定位测井仪这三种通用型的测井仪器。

安全马笼头具有连接电缆和测井仪器、传输信号并保护测井电缆的作用，当测井仪器在井下受阻，拉力接近测井电缆安全使用上限值时，马笼头内的拉力棒断裂，测井电缆与测井仪器脱开后安全上井。

旋转短接测井仪具有连接测井仪器、传输信号并保护测井电缆的作用，在实际测井过程中，井下仪器多使用组合仪器，且数量较多，因此测井电缆承重较大，同时测井电缆还要克服自身的扭力(井下仪器放置到井下或向上提升时，由于测井仪器串的下部是悬空的，因此会发生旋转产生扭力)，在没有旋转短接的情况下，测井仪器串旋转的扭力会传递到测井电缆上，扭力大时甚至会扭断测井电缆，造成严重事故。

磁定位器是用于测量钻孔内套管接箍位置的仪器，由装在无磁材料外壳内的永久磁铁和线圈组成。当井下仪器在井中移动经过套管接箍时，由于套管接箍处的管壁加厚，改变了磁铁周围磁场的分布，使穿过线圈的磁通量变化而产生感应电动势。记录感应电流的大小，将得到一条套管接箍曲线。根据套管接箍曲线，配合放射性测井曲线可以准确确定井下仪器或射孔做业的位置。

目前，常规的安全马笼头、旋转短接测井仪、磁定位测井仪均为单一功能的测井仪器，测井时要反复组装，成组后的仪器总体长度及重量也较大，特别是射孔做业每口井要反复下井十几次甚至二十几次，导致现场组对及下井、上井作业时工作量很大。

发明内容

本发明提供了一种旋转式安全磁定位测井仪，集安全马笼头、旋转短接测井仪、磁定位测井仪的功能于一体，且结构合理，长度小，重量轻，安全可靠，维护方便。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种旋转式安全磁定位测井仪，由马笼头组件、旋转平衡组件及磁定位组件依次连接组成；所述马笼头组件包括鱼雷弹簧、鱼雷弹簧座、打捞筒及鱼雷单锥套，所述鱼雷弹簧、鱼雷弹簧座和打捞筒依次连接，鱼雷单锥套置于打捞筒内；所述旋转平衡组件包括旋转上接头、螺纹环、过线筒、母插针套、母插针、单芯滑环、空心轴、旋转定接头、旋转动接头、平衡轴筒、平衡活塞、平衡缸、承压盘及单芯连接座；所述打捞筒通过螺纹环与旋转上接头连接，旋转上接头中设加长密封接插件及过线筒，过线筒内设母插针套及母插针，用于测井电缆缆芯与单芯滑环连接；所述旋转上接头、旋转定接头及旋转动接头依次相连接，其中旋转定接头与旋转动接头之间密封转动连接，空心轴贯穿于三者的连接体内；单芯滑环设于空心轴靠近旋转上接头的一端；旋转动接头连接平衡缸，平衡缸内依次设有平衡轴筒、承压盘及单芯连接座，其中平衡轴筒靠近空心轴一端设置；平衡缸与平衡轴筒之间的环形空间内设平衡活塞，通过平衡活塞轴向移动实现内外压力的平衡；承压盘上设有密封塞；所述磁定位组件包括上磁钢筒、前磁外筒、线圈架、磁钢、水泥电阻、下磁钢筒及转接头；前磁外筒与平衡缸相连，线圈架通过设于其两端的上磁钢筒、下磁钢筒固定在前磁外筒中，上磁钢筒、下磁钢筒内分别装有磁钢；上磁钢筒与单芯连接座通过单芯接插件一相连；下磁钢筒与转接头之间通过单芯接插件二相连，下磁钢筒内设水泥电阻。

所述鱼雷弹簧与鱼雷弹簧座通过弹簧螺旋沟槽连接，鱼雷弹簧座与打捞筒通过螺纹连接并由紧定螺钉锁定防止转动；鱼雷单锥套与打捞筒通过配合锥面定位，测井安装时多根测井电缆的钢丝自配合锥面的环形间隙中穿过并两次折返缠绕；鱼雷单锥套与旋转上接头之间设定位套，定位套在对应鱼雷单锥套的一端设鱼雷单锥套隔垫，鱼雷单锥套隔垫与定位套通过配合止口定位；所述马笼头组件组装后，通过旋转上接头的推顶力及旋转平衡组件与磁定位组件的重力作用，使鱼雷单锥套实现轴向定位固定。

所述打捞筒与旋转上接头之间设防转销；所述螺纹环为分体结构，通过连接螺钉组合为一体。

所述旋转上接头的外侧在对应过线筒处设有油堵，用于向旋转平衡组件内注入硅油，油堵伸入过线筒的径向孔内对过线筒起轴向定位作用。

所述单芯滑环在靠近过线筒一端的轴头处设滑环拔环，过线筒的对应端设径向螺钉用于限制装滑环拔环转动；单芯滑环通过螺钉与空心轴固定连接。

所述空心轴的端面及内孔开设沟槽用于硅油流动；空心轴与旋转定接头之间设推力球轴承；旋转定接头的两端分别设黄铜轴套套设在空心轴上，黄筒轴套的外端分别设唇形油封，旋转定接头中部与空心轴之间设密封圈；旋转定接头通过螺纹与旋转上接头连接，旋转定接头与旋转动接头之间依次设有旋转定密封盘、推力滚针轴承及旋转动密封盘；旋转动接头通过内螺纹与空心轴连接，通过外螺纹与平衡缸连接；空心轴远离旋转上接头的一端通过锁定螺母锁紧固定，锁定螺母与旋转上接头之间通过螺纹连接，并通过轴向及径向的多个紧定螺钉锁定。

所述平衡活塞与平衡缸之间、平衡活塞与平衡轴筒之间分别设密封圈；平衡轴筒与平衡活塞之间设弹簧用于平衡活塞在常压下复位。

所述承压盘与单芯连接座通过螺钉连接，单芯连接座与平衡缸之间通过止口与孔用卡簧实现定位固定；单芯接插件一与单芯连接座之间通过止口及孔用卡簧定位。

所述前磁外筒通过螺纹与平衡缸连接，上磁钢筒、下磁钢筒分别通过螺纹与线圈架连接；前磁外筒与上磁钢筒之间设减振垫，前磁外筒与下磁钢筒之间设孔用卡簧；上磁钢筒、下磁钢筒内还分别设有用于磁钢减震的毛毡垫；单芯接插件一与上磁钢筒之间、单芯接插件二与下磁钢筒之间以及单芯接插件二与转接头之间均通过止口及孔用卡簧定位；单芯接插件一、单芯接插件二均由单芯公插座及单芯母插座组成。

所述水泥电阻的两端分别设电阻减振垫。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明所述旋转式安全磁定位测井仪是一种集安全马笼头、旋转短接测井仪、磁定位测井仪的功能于一体的集成式仪器，即同时具有测井电缆拉力载荷保护、电缆缠绕防护、射孔做业磁定位三种功能；其结构设计合理、紧凑，有效减少了总长度及总重量，使用时无需现场组对，减少了现场的工作强度及工作量；

2)采用将测井电缆的钢丝在鱼雷单锥套上两次折返缠绕并压紧固定的方式，通过所缠绕的测井电缆钢丝占测井电缆总钢丝百分比，可以调节测井电缆工作的安全使用载荷，从而省去了常规设置的拉力棒组件，使整体结构更加简单、安全性更高；

3)单芯接插件一及单芯接插件二均采用快捷安装方式，方便现场更换及维护保养作业；

4)整体结构针对射孔作业设计，磁定位组件各处均装有减振部件；既避免了机械振动对磁钢及上磁钢筒、下磁钢筒的破坏，又增设了防止电阻抵抗冲击电流对线圈损害的措施。

附图说明

图1是本发明所述一种旋转式安全磁定位测井仪的外形图。

图2是本发明所述一种旋转式安全磁定位测井仪的主视剖面图。

图2a是本发明所述一种旋转式安全磁定位测井仪的局部剖面图一(Ⅰ段)。

图2b是本发明所述一种旋转式安全磁定位测井仪的局部剖面图二(Ⅱ段)。

图2c是本发明所述一种旋转式安全磁定位测井仪的局部剖面图三(Ⅲ段)。

图3是图2b中的A-A视图。

图中：1.鱼雷弹簧 2.鱼雷弹簧座 3.打捞筒 4.鱼雷单锥套 5.鱼雷锥套隔垫 6.定位套 7.密封圈 8.防转销 9.加长密封接插件 10.旋转上接头 11.连接螺钉 12.螺纹环13.过线筒 14.母插针套 15.母插针 16.油堵 17.滑环拔环 18.单芯滑环 19.空心轴 20.推力球轴承 21.唇形油封 22.黄铜轴套 23.旋转定接头 24.推力滚针轴承 25.旋转定密封盘 26.旋转动密封盘 27.旋转动接头 28.锁定螺母 29.平衡轴筒 30.平衡活塞 31.平衡缸 32.弹簧 33.密封塞 34.承压盘 35.单芯连接座 36.单芯公插座 37.单芯母插座38.减振垫 39.上磁钢筒 40.毛毡垫 41.前磁外筒 42.线圈架 43.磁钢 44.水泥电阻 45.下磁钢筒 46.电阻减振垫 47.转接头

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1、图2、图2a-2c所示，本发明所述一种旋转式安全磁定位测井仪，由马笼头组件、旋转平衡组件及磁定位组件依次连接组成；所述马笼头组件包括鱼雷弹簧1、鱼雷弹簧座2、打捞筒3及鱼雷单锥套4，所述鱼雷弹簧1、鱼雷弹簧座2和打捞筒3依次连接，鱼雷单锥套4置于打捞筒3内；所述旋转平衡组件包括旋转上接头10、螺纹环12、过线筒13、母插针套14、母插针15、单芯滑环18、空心轴19、旋转定接头23、旋转动接头27、平衡轴筒29、平衡活塞30、平衡缸31、承压盘34及单芯连接座35；所述打捞筒3通过螺纹环12与旋转上接头10连接，旋转上接头10中设加长密封接插件9及过线筒13，过线筒13内设母插针套14及母插针15，用于测井电缆缆芯与单芯滑环18连接；所述旋转上接头10、旋转定接头23及旋转动接头27依次相连接，其中旋转定接头23与旋转动接头27之间密封转动连接，空心轴19贯穿于三者的连接体内；单芯滑环18设于空心轴19靠近旋转上接头10的一端；旋转动接头27连接平衡缸31，平衡缸31内依次设有平衡轴筒29、承压盘34及单芯连接座35，其中平衡轴筒29靠近空心轴19一端设置；平衡缸31与平衡轴筒29之间的环形空间内设平衡活塞30，通过平衡活塞30轴向移动实现内外压力的平衡；承压盘34上设有密封塞33；所述磁定位组件包括上磁钢筒39、前磁外筒41、线圈架42、磁钢43、水泥电阻44、下磁钢筒45及转接头47；前磁外筒41与平衡缸31相连，线圈架42通过设于其两端的上磁钢筒39、下磁钢筒45固定在前磁外筒41中，上磁钢筒39、下磁钢筒45内分别装有磁钢43；上磁钢筒39与单芯连接座35通过单芯接插件一相连；下磁钢筒45与转接头47之间通过单芯接插件二相连，下磁钢筒45内设水泥电阻44。

所述鱼雷弹簧1与鱼雷弹簧座2通过弹簧螺旋沟槽连接，鱼雷弹簧座2与打捞筒3通过螺纹连接并由紧定螺钉锁定防止转动；鱼雷单锥套4与打捞筒3通过配合锥面定位，测井安装时多根测井电缆的钢丝自配合锥面的环形间隙中穿过并两次折返缠绕；鱼雷单锥套4与旋转上接头10之间设定位套6，定位套6在对应鱼雷单锥套4的一端设鱼雷单锥套隔垫5，鱼雷单锥套隔垫5与定位套6通过配合止口定位；所述马笼头组件组装后，通过旋转上接头10的推顶力及旋转平衡组件与磁定位组件的重力作用，使鱼雷单锥套4实现轴向定位固定。

所述打捞筒3与旋转上接头10之间设防转销8；所述螺纹环12为分体结构，通过连接螺钉11组合为一体。

所述旋转上接头10的外侧在对应过线筒13处设有油堵16，用于向旋转平衡组件内注入硅油，油堵伸入过线筒13的径向孔内对过线筒13起轴向定位作用。

所述单芯滑环18在靠近过线筒13一端的轴头处设滑环拔环17，过线筒13的对应端设径向螺钉用于限制装滑环拔环17转动；单芯滑环18通过螺钉与空心轴19固定连接。

所述空心轴19的端面及内孔开设沟槽用于硅油流动；空心轴19与旋转定接头23之间设推力球轴承20；旋转定接头23的两端分别设黄铜轴套22套设在空心轴19上，黄筒轴套22的外端分别设唇形油封21，旋转定接头23中部与空心轴19之间设密封圈7；旋转定接头23通过螺纹与旋转上接头10连接，旋转定接头23与旋转动接头27之间依次设有旋转定密封盘25、推力滚针轴承24及旋转动密封盘26；旋转动接头27通过内螺纹与空心轴19连接，通过外螺纹与平衡缸31连接；空心轴19远离旋转上接头10的一端通过锁定螺母28锁紧固定，锁定螺母28与旋转上接头10之间通过螺纹连接，并通过轴向及径向的多个紧定螺钉锁定(如图3所示)。

所述平衡活塞30与平衡缸31之间、平衡活塞30与平衡轴筒29之间分别设密封圈；平衡轴筒29与平衡活塞30之间设弹簧32用于平衡活塞30在常压下复位。

所述承压盘34与单芯连接座35通过螺钉连接，单芯连接座35与平衡缸31之间通过止口与孔用卡簧实现定位固定；单芯接插件一与单芯连接座35之间通过止口及孔用卡簧定位。

所述前磁外筒41通过螺纹与平衡缸31连接，上磁钢筒39、下磁钢筒45分别通过螺纹与线圈架42连接；前磁外筒41与上磁钢筒39之间设减振垫38，前磁外筒41与下磁钢筒45之间设孔用卡簧；上磁钢筒39、下磁钢筒45内还分别设有用于磁钢43减震的毛毡垫40；单芯接插件一与上磁钢筒39之间、单芯接插件二与下磁钢筒45之间以及单芯接插件二与转接头47之间均通过止口及孔用卡簧定位；单芯接插件一、单芯接插件二均由单芯公插座36及单芯母插座37组成。

所述水泥电阻44的两端分别设电阻减振垫46。

所述打捞筒与旋转上接头之间设防转销是为了防止两者之间发生相对转动而将测井电缆缆芯扭断。密封塞、单芯接插件一、单芯接插件二用于滑环导线与磁定位线圈的连接。水泥电阻用于前磁线圈抵抗瞬间电流的冲击对其起保护作用，电阻减振垫用于防止冲击振动对水泥电阻的破坏。

本发明所述一种旋转式安全磁定位测井仪，主体部件均采用钛合金材料加工制作，仪器总长度为常规组合式仪器的40％，而重量仅为常规组合仪器的30％。(常规马笼头的长为957mm，重量为17.2kg，常规旋转短接测井仪的长为1536mm，重量为26.8kg，常规磁定位测井仪的长为720mm，重量为18.4kg；而本发明所述一体式旋转式安全磁定位测井仪的长为1320mm，重量为23.6kg)。不仅降低了射孔做业的工作强度，更提高了现场的工作效率、降低了设备的维护费用。

本发明所述一种旋转式安全磁定位测井仪在维护时，只需旋转螺纹环，卸下打捞筒，即可进行鱼雷单锥套及密封塞的更换。由于采用测井电缆钢丝在鱼雷单锥套上两次折返缠绕并压紧的方式固定测井电缆，可有效防止采用传统三锥套时压紧力不均匀导致的钢丝滑动抽出现象，进而使测井作业更加安全可靠。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。