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石油测井仪器高温高压连接设计

返回列表 来源:未知 发布日期:2019-04-29 18:46【
现有的测井仪器大都采用耐高温的元器件或材料来实现仪器的耐高温性能,也有用保温瓶来实现仪器的耐高温性能;同时,测井仪器(具体地为高温高压探头段)在井下要承受高压,为了避免仪器因高压而损坏,在测井仪器强度不够的地方,就需要耐高压设计。在选用强度高的材料仍不能满足要求的情况下,保持仪器的内外压力平衡是防止仪器被压坏的有效方法。目前,平衡压力的方法主要是在仪器内注硅油,通过保持仪器的内外压力平衡来实现仪器的耐高压性能。电子线路段对探头信号进行采集和传输,内置有电路板以对采集的信号进行处理,其中电子线路段的环境压力为1个大气压。为确保感应测井仪器在上述高温高压环境下的可靠工作,需要一种承压接头,该承压接头连接高温高压探头段和电子线路常压段,实现高低压的隔离。
 


1 密封电连接的整体设计
本部分根据感应测井仪器的特点给出设计的要点。如图1所示,测井仪器一般由电子线路短节1,前放短节2,承压接头3和探头短节4组成。电子线路短节1和前放短节2中装有测井仪器的电源、发射和采集电路以及通讯电路。承压接头3中装有测井仪器的传感器。电子线路短节1、前放短节2和承压接头3例如为金属材料制成,承载外部140MPa的环境压力;而探头短节4的外壳例如为非金属材料制成,内部由硅油填充,通过装置把外部140MPa的环境压力引导至硅油,确保硅油和外部140MPa的环境压力相同。
 

                                            图2     承压接头体的立体图
2 承压接头体的结构设计
如图2所示,承压接头体17材料为高磁导率高强度材料,比如高磁导率高强度沉淀硬化不锈钢17-4PH。使用此种材料一方面可以对多路信号进行有效地电磁屏蔽,另一方面可用来承载140MPa的环境压力。承压接头体17的左端为容纳电子线路线槽的常压
空气腔,右端为液压腔,其中填充硅油。硅油压力和泥浆压力平衡,最大可达140MPa。
 
3 承压接头体的强度分析
承压接头体是最为关键的受力件,对其材料的要求很高,材料选用17-4PH马氏体不锈钢,热处理要求40HRC左右,其屈服强度σs为1180MPa。

4 结论
设计了承压接头连接仪器的探头短节和电子线路短节,该承压接头提供了有效的电连接通道,从而解决石油测井仪器耐高温高压电连接问题。承压接头主要由接头体构成,由17-4PH不锈钢制成。对接头体进行了强度分析和试验测试,结果满足要求。该设计已成功应用于感应测井仪器和声波测井仪器,进行产业化生产,已取得不错的经济效果。