專利名稱：便攜式自動(dòng)收線智能測(cè)長(zhǎng)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于油田井下作業(yè)既能自動(dòng)收線快速測(cè)量管件長(zhǎng)度，又能優(yōu)化組配管柱的長(zhǎng)度測(cè)算儀器。
目前在油田鉆采井下作業(yè)中，對(duì)于井下管件長(zhǎng)度的測(cè)算工作，通常都是使用鋼卷尺由三人協(xié)作經(jīng)重復(fù)測(cè)量、記錄，之后再利用計(jì)算器、數(shù)據(jù)表對(duì)所測(cè)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)累計(jì)和人工配管柱計(jì)算，最后填報(bào)完井表過(guò)程來(lái)完成。這種原始方法存在測(cè)量誤差大，測(cè)量工作量大，人工累計(jì)核算量大，測(cè)量時(shí)易夾尺，測(cè)算費(fèi)工、費(fèi)時(shí)以及很難準(zhǔn)確配柱等問(wèn)題。
對(duì)于以上作業(yè)難題，青島半導(dǎo)體研究所和勝利油田井下作業(yè)公司曾協(xié)作研制過(guò)《油井電腦自動(dòng)測(cè)長(zhǎng)儀》，提出了整體管柱的測(cè)長(zhǎng)方法，但這種方法只能解決井下整體管柱的測(cè)長(zhǎng)問(wèn)題，無(wú)法實(shí)施分段優(yōu)化組配管柱作業(yè)。
經(jīng)檢索未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明相同的專利。
本實(shí)用新型的目的是提供一種攜帶操作方便，能自動(dòng)收線快速精確測(cè)量管件長(zhǎng)度，又能對(duì)所測(cè)管件長(zhǎng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行分段優(yōu)化組配管柱運(yùn)算的長(zhǎng)度測(cè)算儀器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在儀器殼體后腔內(nèi)裝有一個(gè)繞線輥，繞線輥內(nèi)裝有一個(gè)特制光電編碼器，光電編碼器的碼盤軸與繞線輥端部空心軸柔性連接，在繞線輥的外周固定并規(guī)則纏繞測(cè)線，在儀器殼體后腔上部裝有一個(gè)歸線背輥緊靠測(cè)線，測(cè)線的拉動(dòng)端通過(guò)測(cè)線刮油密封組件在儀器前端引出限位牽引。在儀器左中腔裝有一個(gè)條盒齒圈組件與后腔的繞線輥齒輪傳動(dòng)，在條盒齒圈發(fā)條彈性力作用下，繞線輥始終處于繞線回拉狀態(tài)。當(dāng)拉動(dòng)測(cè)調(diào)卡鉗帶動(dòng)測(cè)線拉動(dòng)測(cè)量時(shí)，測(cè)線驅(qū)使繞線輥帶動(dòng)碼盤軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，由特制光電編碼器線性輸出兩路當(dāng)量計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)，在此同時(shí)，裝在儀器殼體前腔的89C52單片機(jī)系統(tǒng)(二次儀表)采集所輸當(dāng)量脈沖信號(hào)，依測(cè)差原理實(shí)現(xiàn)測(cè)量計(jì)數(shù)并顯示所測(cè)長(zhǎng)度數(shù)值，進(jìn)而其實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)累計(jì)、優(yōu)化、查詢、插入、刪除和分區(qū)存貯功能，以及連接配置設(shè)備實(shí)現(xiàn)打印、與計(jì)算機(jī)通訊功能。
本實(shí)用新型因?yàn)樵O(shè)定便攜結(jié)構(gòu)和采用彈性回拉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)光柵測(cè)距，其中繞線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)線性繞放測(cè)線，所以該儀器操作方便，可實(shí)現(xiàn)拉動(dòng)快速測(cè)量，測(cè)量時(shí)測(cè)線不下垂、無(wú)“夾尺”現(xiàn)象、不需人工記錄、不存在讀數(shù)誤差、測(cè)量精度高；同時(shí)由于采用測(cè)調(diào)卡鉗輔助測(cè)距，所以可為準(zhǔn)確配管柱精確調(diào)整消除掉管件旋接的螺紋重疊高度；另外由于儀器設(shè)有優(yōu)化、存貯和與計(jì)算機(jī)通訊功能，所以可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化組配管柱以及免除人工填報(bào)數(shù)據(jù)表工作。該儀器可使整個(gè)測(cè)算工作省工、省時(shí)，利用它可以間接的縮短作業(yè)時(shí)間和提高作業(yè)質(zhì)量。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖給出。


圖1是便攜式自動(dòng)收線智能測(cè)長(zhǎng)儀的外型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是A-A剖視圖。
圖3是B-B局部剖視圖。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步祥細(xì)說(shuō)明。
該便攜式自動(dòng)收線智能測(cè)長(zhǎng)儀包括一個(gè)注塑成型的材質(zhì)為PA-1010的儀器殼體(圖1)14，其中腔右側(cè)注有φ8軸頭沉孔，其后腔右上側(cè)注有1000083軸承安裝孔，在其底部中間臺(tái)階面上嵌有儀器零點(diǎn)鉗口，在其右外側(cè)中間部位注有一個(gè)按手持操作造型的便攜凹槽。有一個(gè)特制光電編碼器(圖2)27安裝在碼盤芯座(圖2)26內(nèi)，在碼盤芯座(圖2)26外部裝有900810軸承(圖2)25。有一個(gè)繞線輥(圖2)24，其前部外周加工有繞線螺紋，后部加工有傳動(dòng)齒輪和空心軸，將裝有900810軸承(圖2)25和碼盤芯座(圖2)26的光電編碼器(圖2)27自繞線輥(圖2)24前端裝入其內(nèi)腔，再取1000088軸承(圖2)28裝在繞線輥(圖2)24空心軸上，在繞線輥(圖2)24空心軸與碼盤軸(圖2)27-01間隙處擠注玻璃膠，使碼盤軸(圖2)27-01與繞線輥(圖2)24柔性連接。將裝配好的繞線輥(圖2)24連同碼盤芯座(圖2)26和光電編碼器(圖2)27裝入儀器殼體(圖2)14后腔。安裝時(shí)應(yīng)先將編碼器(圖2)27的電源信號(hào)線沿其走線槽引入前腔，之后對(duì)正走線缺口將碼盤芯座(圖2)26嵌裝在儀器殼體(圖2)14后腔右壁定位凸臺(tái)處，然后用M2螺釘將其固定。有一個(gè)裝有發(fā)條(圖2)20、支承壓蓋(圖2)19、條軸(圖2)23并條軸(圖2)23兩端裝有1000088軸承(圖2)22的條盒齒圈(圖2)18安裝在儀器殼體(圖2)14左中腔。有一個(gè)兩端裝有1000083軸承(圖3)30的歸線背輥(圖3)31安裝在儀器殼體(圖3)14后腔上部繞線輥(圖3)24之上。安裝時(shí)繞線輥(圖3)24與歸線背輥(圖3)31的間隙是測(cè)線直徑的0.7倍。有一個(gè)軸承支板(圖2)17裝在繞線輥(圖2)24、歸線背輥(圖3)31和條盒齒圈(圖2)18的外軸端并其用M2螺釘在儀器殼體(圖2)14后腔左側(cè)固定。有一根一端連接限位小球瓣體(圖1)3的測(cè)線(圖1)7，其上套裝限位密封頭(圖1)12、蛹式刮油器(圖1)8、密封組件(圖1)13，這些測(cè)線套裝件安裝在儀器殼體(圖1)14前腔中上部的刮油密封件安裝通孔內(nèi)，測(cè)線(圖1)7的穿入端沿安裝通孔引入儀器殼體(圖1)14后腔再穿入繞線輥(圖2)24繞線螺紋段外邊緣的引線孔折栓固定。采用蛹式刮油器(圖1)8是用來(lái)刮測(cè)線(圖1)7在測(cè)量過(guò)程可能粘到的油污或泥沙，整個(gè)測(cè)線刮油密封段是為確保測(cè)線(圖1)7在不同工況環(huán)境下回收進(jìn)入儀器腔體內(nèi)清潔順暢，被精確回繞。將條軸制動(dòng)盤(圖2)21嵌入條軸(圖2)23外端，取專用工具按發(fā)條(圖2)20上緊的方向轉(zhuǎn)動(dòng)條軸制動(dòng)盤(圖2)21，使測(cè)線(圖1)7全部繞在繞線輥(圖2)24上，并使條軸(圖2)23預(yù)緊兩轉(zhuǎn)后用M2螺釘將條軸制動(dòng)盤(圖2)21固定在軸承支板(圖2)17上。在儀器殼體(圖2)14后腔封裝槽內(nèi)涂密封膠，將封裝側(cè)板(圖2)29封壓在儀器殼體(圖2)14后腔左側(cè)用M2螺釘固定。
該便攜式自動(dòng)收線智能測(cè)長(zhǎng)儀還包括一個(gè)由89C52、DS1230、MAX667等器件接插在線路板上構(gòu)成的電路主板(圖2)16，連接電路主板(圖2)16的液晶模塊(圖1)11、薄膜開(kāi)關(guān)面板(圖1)10和打印通訊接口插座(圖2)2并液晶模塊(圖1)11裝在薄膜開(kāi)關(guān)面板(圖1)10上組成的安裝在儀器前腔的89C52單片機(jī)系統(tǒng)。其中電路主板(圖2)16安裝在儀器殼體(圖2)14的左前腔，薄膜開(kāi)關(guān)面板(圖1)10安裝(安裝時(shí)其周邊涂密封膠)在儀器殼體(圖1)14的前腔上部。有一個(gè)焊有充電插座的充電電池組(圖2)15，它與電路主板(圖2)16連接后裝在儀器殼體(圖2)14的右前腔。光電編碼器(圖2)27的電源信號(hào)線是在安裝電路主板(圖2)16時(shí)接入其工作電路的。這里的89C52單片機(jī)系統(tǒng)，是用來(lái)采集光電編碼器輸出的兩路計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)當(dāng)量轉(zhuǎn)換成測(cè)長(zhǎng)數(shù)值并顯示、存貯以及對(duì)所測(cè)數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算處理。有一個(gè)滑動(dòng)護(hù)板(圖1)9，安裝在儀器殼體前腔最上面。有一個(gè)上面裝有充電插座(圖1)6和打印通訊共用接口插座(圖2)2的封端板(圖2)5封裝在儀器殼體(圖2)14前端用M2螺釘固定。封裝時(shí)在封裝端板(圖2)5和限位密封頭(圖1)12的密封槽內(nèi)涂密封膠和玻璃膠。有一個(gè)外周套裝O型圈的接口密封壓蓋(圖1)1手動(dòng)封壓在封裝端板(圖1)5的接口密封槽上。
本測(cè)長(zhǎng)儀還有一個(gè)測(cè)調(diào)卡鉗組件(圖1)4由尺柄(圖1)4-01、滑動(dòng)鉗口(圖1)4-02、滑動(dòng)栓釘(圖1)4-03、緊定螺母(圖1)4-04構(gòu)成。尺柄(圖1)4-01的探出端在儀器裝配最后裝在限位小球瓣體上，尺柄(圖1)4-01內(nèi)側(cè)加工有燕尾槽，它除測(cè)量時(shí)外被歸位嵌掛在儀器殼體(圖1)14前腔左外側(cè)的燕尾體上。測(cè)量時(shí)測(cè)調(diào)卡鉗組件(圖1)4連動(dòng)測(cè)線(圖1)7與測(cè)長(zhǎng)儀主體形成類似一把超量程數(shù)顯大卡尺，它不但可當(dāng)做尺頭工作，還可作為配柱需要消除管件旋接螺紋高的調(diào)整部件。同時(shí)測(cè)調(diào)卡鉗(圖1)4與測(cè)長(zhǎng)儀主體及其零點(diǎn)鉗口將測(cè)線(圖1)7架高平行測(cè)量，可防止在橫向移卡測(cè)量時(shí)測(cè)線(圖1)7與所測(cè)管件上的油污塊接觸影響快速精確測(cè)量。
本測(cè)長(zhǎng)儀還配有一臺(tái)μp40-TP微型打印機(jī)供在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)打印測(cè)算數(shù)據(jù)；還配有一個(gè)專用充電器以完善儀器的使用。
在本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方案中，繞線輥(圖2)24外周加工有M74×0.5-7H左繞線螺紋；測(cè)線(圖1)7采用φ0.5不銹鋼絲；繞線輥(圖2)24與歸線背輥(圖3)31的間隙為0.35mm；二次儀表鍵盤采用薄膜開(kāi)關(guān)面板(圖1)10；儀器最大量程11.5m；儀器整體密封。
該便攜式自動(dòng)收線智能測(cè)長(zhǎng)儀是這樣工作的當(dāng)拉動(dòng)調(diào)定的測(cè)調(diào)卡鉗(圖1)4測(cè)量時(shí)，測(cè)調(diào)卡鉗(圖1)4帶動(dòng)測(cè)線(圖1)7驅(qū)使繞線輥(圖2)24與光電編碼器的碼盤軸(圖2)27-01正向同步轉(zhuǎn)動(dòng)，光電編碼器(圖2)27線性輸出相加當(dāng)量計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)，89C52單片機(jī)系統(tǒng)跟蹤采集所輸計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)(設(shè)脈沖數(shù)為X1，取X1為正數(shù))并當(dāng)量轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度值顯示；與此同時(shí)，條盒齒圈(圖2)18與繞線輥(圖2)24齒輪傳動(dòng)，在發(fā)條(圖2)20彈性力作用下，測(cè)線(圖1)7時(shí)刻處于被纏繞回拉狀態(tài)，當(dāng)測(cè)調(diào)卡鉗(圖2)4牽引測(cè)線(圖1)7有回送動(dòng)作時(shí)，繞線輥(圖2)24立即回繞測(cè)線(圖1)7并帶動(dòng)光電編碼器(圖2)27的碼盤軸(圖2)27-01反向同步轉(zhuǎn)動(dòng)，光電編碼器(圖2)27線性輸出相減當(dāng)量計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)，89C52單片機(jī)系統(tǒng)跟蹤采集所輸計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)(設(shè)該脈沖數(shù)為X2,X2為負(fù)數(shù))，X2與X1相加后當(dāng)量轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)度值顯示。在整個(gè)傳動(dòng)過(guò)程中，背輥(圖3)31始終緊靠測(cè)線(圖3)7使其規(guī)則纏繞在繞線輥(圖2)24上。其中碼盤軸(圖2)27-01每轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)，繞線輥(圖2)24就繞放一確定的繞線周長(zhǎng)(設(shè)為L(zhǎng)n)，本測(cè)長(zhǎng)儀Ln=233.45mm/r，又光電編碼器為500p/r，碼盤軸上安裝的光柵盤角位移一個(gè)光柵即對(duì)應(yīng)一個(gè)電脈沖信號(hào)P，繞線輥(圖2)24繞過(guò)一個(gè)光柵角位移測(cè)線伸縮的當(dāng)量長(zhǎng)度為L(zhǎng)n(500p/r)=0.46mm/p。當(dāng)儀器零點(diǎn)鉗口和測(cè)調(diào)卡鉗(圖1)4的滑動(dòng)鉗口(圖1)4-02卡在油管端面時(shí)，測(cè)線(圖1)7所拉出的長(zhǎng)度，也就是89C52單片機(jī)系統(tǒng)跟蹤采集光電編碼器輸出的兩路計(jì)數(shù)脈沖數(shù)相加后當(dāng)量轉(zhuǎn)換的長(zhǎng)度值0.46(X1+X2)mm，它恰好是管件在配柱時(shí)的有效長(zhǎng)度。在0-11.5m量程內(nèi)，儀器測(cè)量精度≤1-0.2L‰mm(L為單次測(cè)量長(zhǎng)度)。當(dāng)按動(dòng)儀器薄膜開(kāi)關(guān)面板(圖1)10上的測(cè)量鍵時(shí)，儀器89C52單片機(jī)系統(tǒng)確認(rèn)當(dāng)前長(zhǎng)度值并自然排序?qū)⑵浯嫒胨诠ぷ鲄^(qū)存貯單元，這樣即完成一個(gè)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)的測(cè)量；當(dāng)手持儀器和測(cè)調(diào)卡鉗同時(shí)橫向移卡到下一根管件并按動(dòng)測(cè)量鍵時(shí)，則又完成一個(gè)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)的測(cè)量；……可快速采集完所有管件的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。在結(jié)束測(cè)量時(shí)，可持測(cè)調(diào)卡鉗(圖2)4回送測(cè)線至限位端復(fù)位。接著根據(jù)井下配柱區(qū)段設(shè)定值，在儀器薄膜開(kāi)關(guān)面板(圖1)10的數(shù)字健上健入優(yōu)選區(qū)段首序號(hào)、末序號(hào)，健入設(shè)定目標(biāo)值，按動(dòng)其優(yōu)化健，則儀器89C52單片機(jī)系統(tǒng)在該確定的范圍內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化組合運(yùn)算，很快顯示出優(yōu)化組配管柱結(jié)果，同時(shí)標(biāo)出優(yōu)化出局的管件序號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員只需按所標(biāo)管件序號(hào)將其抬離該優(yōu)選區(qū)段即完成一次管柱優(yōu)配工作。該儀器可進(jìn)行多區(qū)段優(yōu)配管柱。
權(quán)利要求1．一種便攜式自動(dòng)收線智能測(cè)長(zhǎng)儀，該測(cè)長(zhǎng)儀有一個(gè)可輸出兩路脈沖信號(hào)的特制光電編碼器(27)，其特征在于儀器殼體(14)后腔內(nèi)裝有一個(gè)繞線輥(24)，繞線輥(24)內(nèi)安裝特制光電編碼器(27)，特制光電編碼器(27)的碼盤軸(27-01)與繞線輥(24)端部的空心軸柔性連接，在繞線輥(24)的外周固定并規(guī)則纏繞一根測(cè)線(7)，在儀器殼體(14)后腔上部裝有一個(gè)背輥(31)緊靠測(cè)線(7)，測(cè)線(7)的拉動(dòng)端通過(guò)密封組件(13)、蛹式刮油器(8)、限位密封頭(12)在儀器殼體(14)前端中上部引出限位牽引，在儀器殼體(14)左中腔裝有一個(gè)條盒齒圈組件(18)、(19)、(20)、(22)、(23)與繞線輥(24)齒輪傳動(dòng)，在儀器殼體(14)前腔裝有一個(gè)由電路主板(16)、薄膜開(kāi)關(guān)面板(10)、液晶模塊(11)、打印通訊接口插座(2)組成的89C52單片機(jī)系統(tǒng)，在儀器殼體(14)右前腔裝有儀器的供電電池組(15)，有一個(gè)測(cè)調(diào)卡鉗組件(4)掛接限位小球瓣體(3)牽引測(cè)線(7)限位嵌掛在儀器殼體(14)前腔左側(cè)的燕尾體上。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式自動(dòng)收線智能測(cè)長(zhǎng)儀，其特征在于繞線輥(24)外周加工有螺距等于測(cè)線直徑的繞線螺紋。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述便攜式自動(dòng)收線智能測(cè)長(zhǎng)儀，其特征在于繞線輥(24)與背輥(31)的間隙應(yīng)是測(cè)線直徑的0.7倍。
4．根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述便攜式自動(dòng)收線智能測(cè)長(zhǎng)儀，其特征在于測(cè)線(7)的直徑應(yīng)是φ1以下的鋼絲或鋼絲繩。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式自動(dòng)收線智能測(cè)長(zhǎng)儀，其特征在于測(cè)線(7)上的蛹式刮油器(8)為小端通徑等于測(cè)線直徑的錐形彈簧。
專利摘要便攜式自動(dòng)收線智能測(cè)長(zhǎng)儀應(yīng)用于油田鉆采井下作業(yè),它是一種攜帶操作方便,能自動(dòng)收線快速測(cè)量管件長(zhǎng)度,又能對(duì)所測(cè)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行分段優(yōu)化組配管柱的長(zhǎng)度測(cè)算儀器。該測(cè)長(zhǎng)儀由一個(gè)特制光電信號(hào)傳感器、一套自動(dòng)收線測(cè)距機(jī)構(gòu)和一個(gè)89C52單片機(jī)系統(tǒng)組成。該測(cè)長(zhǎng)儀能用作在惡劣工況環(huán)境下快捷準(zhǔn)確地測(cè)量油管、套管等管件的長(zhǎng)度以及即刻完成優(yōu)化組配管柱運(yùn)算。
文檔編號(hào)G01B21/02GK2318604SQ97225058
公開(kāi)日1999年5月12日 申請(qǐng)日期1997年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月28日
發(fā)明者劉希君 申請(qǐng)人:劉希君