專利名稱：一種優(yōu)化的短陣列感應(yīng)測井儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地球物理測井，尤其是感應(yīng)測井儀器的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
石油鉆井十分昂貴，為節(jié)省成本鉆井人員不許浪費任何一米的鉆進(jìn)，希望井深正 好跨過目的層。但為了在目的層段取得完整的測井資料，鉆井人員不得不在穿過目的層后 再鉆進(jìn)一段稱為“口袋”，以容納測井儀器串，圖1表明，測井儀器串越長，所需的“口袋”就 越深。因此，研制盡量短的測井儀器變得非常重要。此外，短化的儀器可降低制造成本、方 便儀器的運輸和使用。陣列感應(yīng)測井儀已成為現(xiàn)今測井市場的常規(guī)測井儀，西方的主要測井公司都先后 開發(fā)了自己的陣列感應(yīng)測井儀，如圖2斯倫貝謝公司的AIT-B、圖4貝克休斯公司的HDIL、 圖6哈里伯頓公司的HRAI等。這些傳統(tǒng)的陣列感應(yīng)測井儀的探頭普遍較長且在測量精度 等多方面存在優(yōu)化空間。針對陣列感應(yīng)測井儀西方的主要測井公司都作了短化的努力1997年美國專利 USP5, 668，475中公開了斯倫貝謝公司研制的AIT-H，如圖3所示，斯倫貝謝公司的AIT-H犧 牲了原AIT-B的子陣列對稱分布結(jié)構(gòu)；如圖5所示貝克休斯公司研制了 HDIL-focus，則舍 棄了最長源距的子陣列；在地球物理學(xué)2006年年會的文獻(xiàn)SPE 3115916—文中介紹了哈里 伯頓公司研制了 ACRT，如圖7所示，哈里伯頓公司的ACRT也是放棄了 HRAI的對稱性子陣列 分布結(jié)構(gòu)。圖8給出了傳統(tǒng)陣列感應(yīng)儀的典型結(jié)構(gòu)，它包括壓力平衡裝置及硅油5、玻璃鋼外 殼6、金屬芯棒7、陣列線圈骨架8、承壓接頭9、前放電路部分10。在玻璃鋼外殼內(nèi)腔充滿硅 油，硅油與井眼流體經(jīng)壓力平衡裝置傳遞壓力，由于里外壓力平衡，所以不會因為玻璃鋼殼 體薄而產(chǎn)生損壞變形。這種設(shè)計的代價有兩方面一是壓力平衡裝置占據(jù)較大的一段儀器 長度，二是探頭腔與前放電子線路腔有壓力差，需要一個昂貴的且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的承壓接頭來 連接。中國專利公告號CN200955390Y，公告日2007年10月3日，實用新型名稱為，一種 感應(yīng)測井儀’中公開了其在結(jié)構(gòu)上取消壓力平衡裝置而使儀器短化的努力。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型涉及一種短陣列感應(yīng)測井儀，具體的說是在傳統(tǒng)儀器結(jié)構(gòu)上取消了壓 力平衡裝置并經(jīng)優(yōu)化的設(shè)計方案，如圖9所示前放電路部分10與玻璃鋼外殼6構(gòu)成一個 腔體，所述玻璃鋼外殼6采用多件組合纏繞為一體構(gòu)成；金屬芯棒7在徑向支撐陣列線圈骨 架8及玻璃鋼外殼6，其中線圈骨架8的內(nèi)孔和外徑分別與金屬芯棒7的外徑和玻璃鋼外 殼6內(nèi)徑的裝配采用間隙配合、并在金屬芯棒7的下端留有受熱膨脹的空間，由彈簧11提 供軸向的壓緊力作用在各子陣列線圈骨架8上。圖10為金屬芯棒7經(jīng)裝配后走線槽、孔的結(jié)構(gòu)示意圖，中心為銅管其外徑采用玻
3璃鋼纏繞并加工有均布的貫穿全長的走線槽，各子陣列感應(yīng)線圈的信號線及輔助測量的信 號線經(jīng)各自走線槽直接到前放電路部分，發(fā)射線圈電源線布置在中心孔內(nèi)。本實用新型短陣列感應(yīng)測井儀與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下有益效果1、在儀器中取消了壓力平衡裝置，總長度減短，簡化結(jié)構(gòu)。2、由圖9所示玻璃鋼外殼6、金屬芯棒7和線圈骨架8之間相互沒有限制約束，所 以在受熱膨脹時，它們之間不會有因熱應(yīng)力而產(chǎn)生的損壞。3、在玻璃鋼外殼6和金屬芯棒7受熱伸長時，由彈簧11提供軸向的壓緊力作用在 線圈骨架8上、可以較好的保持其各子陣列線圈間距相對位置不變，從而使儀器具有穩(wěn)定 可靠的探測特性。4、由圖10，這種設(shè)計避免了發(fā)射線圈電源線對接收信號線之間以及信號連接線之 間的串?dāng)_，提高了儀器的抗干擾能力；由于電連接線全部置于金屬芯棒7內(nèi)，線圈外部不再 布線，所以給加厚玻璃鋼外殼留出了空間。

圖1，鉆井“口袋^^意圖，本圖標(biāo)記1-測井電纜、2-井眼、3-目的層底、4-測井儀器串。圖2，斯倫貝謝公司陣列感應(yīng)儀AIT-B陣列線圈示意圖，帶有對稱結(jié)構(gòu)S. 4、S. 5、 S. 6 ο圖2至圖6標(biāo)記ΤΧ-發(fā)射線圈、S. i-第i個接收子陣列線圈，i = 1、2、3....。圖3，斯倫貝謝公司的AIT-H把接收陣列排布在發(fā)射線圈TX的一側(cè)，以便在保持相 同的發(fā)射-接收間距條件下，使感應(yīng)線圈系長度縮短。來自美國專利USP#5，668，475。圖4，貝克休斯公司的陣列感應(yīng)儀HDIL陣列線圈結(jié)構(gòu)示意圖。圖5，貝克休斯公司的HDIL-focus的陣列線圈結(jié)構(gòu)示意圖，直接舍棄了 94in(最 大)源距的子陣列以使線圈系短一些。圖6，哈里伯頓公司陣列感應(yīng)儀HRAI陣列線圈結(jié)構(gòu)示意圖，HRAI的接收子陣列排 布在發(fā)射線圈的兩邊。圖7，哈里伯頓公司ACRt的接收子陣列則全排布在發(fā)射的一邊。來自2000SPWLA#C 和 2006SPE#3115916o圖8，傳統(tǒng)陣列感應(yīng)儀的典型結(jié)構(gòu)示意圖。圖9，本實用新型感應(yīng)測井儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10，金屬芯棒7經(jīng)裝配后走線槽、孔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11，本實用新型探頭部分的主剖視圖。圖12，是圖11中I位置纏繞粘接部分的局部放大視圖。圖13，是圖11中A-A位置的放大剖視圖，各陣列線圈骨架8的引線槽在圓周上的 方向與金屬芯棒7上的走線槽各自對應(yīng)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述在圖11中，接頭21上端與前放電路部分10連接、下端固定連接了金屬芯棒7 ；在金屬芯棒7上依次套裝有由碟形彈簧片組合的彈簧11、鋼墊片24、上隔套25、0形圈31、 采用氮化硅陶瓷材料制作的各陣列線圈骨架8、下隔套27、最后由螺母四將它們并緊并緊 固；由隔套觀將接頭21從靠下邊一組0形密封圈起至尾錐30套裝覆蓋，外部采用耐高溫 高強度樹脂及玻璃纖維纏繞，固化后經(jīng)整形加工到圖示外形；其中玻璃鋼材質(zhì)的隔套28、 尾錐30和最后纏繞上去的玻璃鋼共同構(gòu)成了一個完整的玻璃鋼外殼6，其最薄處的壁厚為 12. 5mmο如圖10、圖11、圖13所示，其中金屬芯棒7的基材采用較好強度的銅管材料并采 用玻璃鋼纏繞成形，其上加工有均布的貫穿全長的走線槽；而在各線圈骨架8的端面均加 工有線圈引出線的槽。裝配時，各陣列線圈骨架8的引線槽在圓周上的方向依次按螺旋排 列與金屬芯棒7上的走線槽各自一一對應(yīng)，圖10中示意的圓周方向的走線孔由線圈骨架8 裝配后構(gòu)成。如圖11，在接頭21上設(shè)置有兩組0形密封圈20，其間設(shè)置了一段120mm長的圓 錐、為增大粘接面積和增加密封的效果在圓錐面上加工有多個相互獨立的三角形的同心圓 的槽、如圖12所示。比較以往的螺旋槽，同心圓的槽密封效果更好。另一方面，當(dāng)儀器下井 遇卡部位發(fā)生在玻璃鋼外殼而需要提拉接卡時，上述圓錐面可以有效降低玻璃鋼外殼與接 頭21連接部位及過渡段的應(yīng)力集中。在井下高溫175°C、高壓140MPa條件下，特別是隨著溫度的提高玻璃鋼外殼6的抗 壓強度會有所降低，玻璃鋼外殼6在徑向可能會產(chǎn)生微量的彈性變形并靠向線圈骨架8，獲 得輔助支撐，從而可以保證玻璃鋼外殼6的安全。在儀器下井條件時由于各種材料的溫度膨脹系數(shù)不同，金屬芯棒7伸長量最大、 玻璃鋼外殼6次之、陶瓷材料的線圈骨架8伸長量相對非常微?。欢覂x器比較長，相對于 軸向的受熱變形也較大、隨著溫度的變化，它們之間在軸向會產(chǎn)生相對位移。為此，如圖11 所示在金屬芯棒7的下端留有熱膨脹的伸縮空間，所以在受熱膨脹時，它們之間不會有因 熱應(yīng)力而產(chǎn)生的損壞。由于線圈骨架8內(nèi)孔與金屬芯棒7外徑采用間隙配合，所以在金屬 芯棒7受熱產(chǎn)生徑向膨脹時，可避免線圈骨架8損壞，橡膠0形圈31可對各陣列線圈骨架 8提供非硬接觸的對中支撐。由彈簧11提供軸向的壓緊力作用在線圈骨架8上、可以較好 的保持其各子陣列線圈間距相對位置不變。
權(quán)利要求1.一種短陣列感應(yīng)測井儀，主要包括前放電路部分、接頭、金屬芯棒、各個感應(yīng)陣列線 圈骨架、玻璃鋼外殼，其特征是，所述前放電路部分與玻璃鋼外殼構(gòu)成一個腔體，所述玻璃 鋼外殼采用多件組合纏繞為一體構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短陣列感應(yīng)測井儀，其特征是，所述的金屬芯棒其外徑采用 玻璃鋼纏繞并加工有均布的貫穿全長的走線槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短陣列感應(yīng)測井儀，其特征是，所述的線圈骨架的內(nèi)孔和外 徑分別與金屬芯棒的外徑和玻璃鋼外殼內(nèi)徑的裝配采用間隙配合，并在金屬芯棒的下端留 有受熱膨脹的空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短陣列感應(yīng)測井儀，其特征是，所述的接頭上設(shè)置有圓錐面， 其圓錐面加工有多個相互獨立的三角形的同心圓的槽。
專利摘要本實用新型涉及一種短陣列感應(yīng)測井儀，具體的說是在傳統(tǒng)儀器結(jié)構(gòu)上取消了壓力平衡裝置并經(jīng)優(yōu)化的設(shè)計方案前放電路部分與玻璃鋼外殼構(gòu)成一個腔體；玻璃鋼外殼采用多件組合纏繞為一體構(gòu)成；感應(yīng)線圈骨架可在玻璃鋼外殼承壓時作為徑向輔助支撐；其中線圈骨架的內(nèi)孔和外徑分別與金屬芯棒的外徑和玻璃鋼外殼內(nèi)徑的裝配采用間隙配合、并在金屬芯棒的下端留有熱膨脹的空間；由彈簧提供軸向的壓緊力作用在各子陣列線圈骨架上，可以較好的保持其各子陣列線圈間距相對位置不變。
文檔編號E21B47/00GK201908644SQ20102056588
公開日2011年7月27日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者呂愛英 申請人:呂愛英