一种可调式弹片自收拢传感器支撑结构及测井仪的制作方法

本发明涉及石油生产测井领域，具体涉及一种可调式弹片自收拢传感器支撑结构及测井仪。

背景技术：

产液剖面测井动态监测贯穿至油田开发的全过程，产出剖面测井资料是油井正常生产的条件下获得的有关油井的信息。尤其对于水平井的产液剖面测量，国内还是主要采用集流的测量方式。集流的测量方式会改变流体在井筒中的正常流动状态，影响仪器的测量效果，采用全井眼阵列传感器可减少对流体的干扰。

现有的测井用的传感器支撑结构有纯弹片式和带电机硬腿式的，纯弹片结构适应井眼规格单一，带电机硬腿式的由于带电机，成本高，且维护困难。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可调式弹片自收拢传感器支撑结构及测井仪，该支撑结构能够搭载多个及多种检测探头，保证了测量数据的种类和精度，而且张开外径可在使用范围内任意调整，仪器能轻松适应多种井眼，其适应性好。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种可调式弹片自收拢传感器支撑结构，其特征在于，包括主轴、下臂连接头、弹臂、上臂和下臂，主轴从上至下依次套设有上臂连接头、调整套、弹簧和弹臂挂接接头，主轴在上臂连接头的下端以及调整套的上端处均设有限位轴肩，两处轴肩分别用于对上臂连接头的下端和调整套的上端进行限位，下臂连接头套在调整套的外圈并与调整套螺纹连接，主轴的上端套接有传感器接头；

弹臂的上下两端分别与传感器接头和弹臂挂接接头挂接；

沿传感器接头的周向均匀设置有若干个弹臂，每个弹臂的顶部均设有铰接座，每个弹臂同平面设置一个上臂和一个下臂，上臂的下端和下臂的上端在铰接座处铰接，上臂的上端与上臂连接头铰接，下臂的下端与下臂连接头铰接；

弹簧设置在下臂连接头和弹臂挂接接头之间，弹簧的两端分别与下臂连接头的下端和弹臂挂接接头的上端连接。

所述铰接座上开设铰接孔，铰接孔为长孔，铰接孔中设有连接销，连接销的轴线与弹臂所在平面垂直，上臂的下端和下臂的上端通过连接销铰接。

所述下臂连接头的下端延伸设有延伸段，延伸段处于弹簧的内圈，延伸段的上端设有与弹簧内圈配合的螺纹段，且弹簧的上端与螺纹段螺纹连接，下臂连接头的下端连接有用于防止弹簧脱落的护套。

所述传感器接头、上臂连接头和主轴之间定位连接。

所述传感器接头、上臂连接头和主轴之间通过键定位，在主轴上传感器接头的上端螺纹连接螺母，通过螺母将传感器接头、上臂连接头和主轴紧固。

所述传感器接头与主轴螺纹连接，且传感器接头的下端头与上臂连接头的上端相抵。

所述传感器接头与上臂连接头的交界处套有护瓦，护瓦挂接在传感器接头和上臂连接头之间。

所述弹臂设置至少两个。

一种测井仪，包括可调式弹片自收拢传感器支撑结构，在可调式弹片自收拢传感器支撑结构的主轴的下端连接有下接头组件，下接头组件的上端与弹臂挂接接头下端之间的距离不小于弹臂挂接接头的行程；传感器接头的上端连接有外管，外管内设置有线路系统，线路系统的下端固定安装在主轴的上端，线路系统上连接有测井探头，测井探头延伸至上臂的下部。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的可调式弹片自收拢传感器支撑结构在主轴从上至下依次套设上臂连接头、调整套、弹簧和弹臂挂接接头，主轴在上臂连接头的下端以及调整套的上端处均设置限位轴肩，两处轴肩分别用于对上臂连接头的下端和调整套的上端进行限位，弹臂挂接接头和下臂连接头能够沿主轴轴向滑动，弹臂的上下两端分别与传感器接头和弹臂挂接接头挂接，当未工作时，弹臂处于自由状态且呈弓形；

沿传感器接头的周向均匀设置有若干个弹臂，每个弹臂的顶部均设有铰接座，每个弹臂同平面设置一个上臂和一个下臂，上臂的下端和下臂的上端在铰接座处铰接，上臂的上端与上臂连接头铰接，下臂的下端与下臂连接头铰接；弹簧设置在下臂连接头和弹臂挂接接头之间，弹簧的两端分别与下臂连接头的下端和弹臂挂接接头的上端连接，当需要测井时，将检测探头贯穿传感器接头并与传感器接头密封连接，再将检测探头的检测端安装在上臂上即可，由于上臂处于弹臂的内圈，因此在本发明的支撑结构在移动过程中，传感器接头不易配触碰损坏，而且还可以搭载多个及多种检测探头，通过在每个上臂上搭载检测探头，能够保证整个检测截面上检测结果的准确性和精度；

当弹臂受压时，弹臂沿着主轴轴向的长度边长，其下端推动弹臂挂接接头向下滑动，其张开外径变小，使得本发明的测井仪的适应性强，能更好的适应各种井况；

本发明的测井仪通过旋转调整套来调节调整套在下臂连接头内孔中伸入的距离能够调整弹臂的张开外径，当弹臂张开外径需要减小时，将调整套从下臂连接头旋出一定距离，下臂连接头向下移动并拉动弹臂的臂身向主轴收拢，因此减小了弹臂的张开外径，当弹臂的外径需要恢复至初始张开外径，或之前缩小了张开外径，后来需要增大时，将调整套向下臂连接头旋入一定距离即可；

因此本发明的支撑结构能够搭载多个及多种检测探头，保证了测量数据的种类和精度，而且张开外径可在使用范围内任意调整，仪器能轻松适应多种井眼，其适应性好。

进一步的，本发明的铰接座上开设的铰接孔为长孔，铰接孔中设有连接销，连接销的轴线与弹臂所在平面垂直，上臂的下端和下臂的上端通过连接销铰接，在弹臂的张开外径变化时，弹臂所对应的弦长发生变化，因此上臂的下端在铰接孔内能够上下移动，以适应弹臂弦长的变化，使得弹臂上处于铰接座两侧的部分能同步变形，减小了弹臂的上段以及上臂的内应力，使得弹臂容易变形。

进一步的，本发明的下臂连接头的下端延伸设置延伸段，延伸段处于弹簧的内圈，延伸段能够为弹簧进行导向且防止弹簧直接与主轴摩擦，防止损坏主轴；下臂连接头的下端连接有用于防止弹簧脱落的护套，护套保证了弹簧与下臂连接头连接的可靠性。

本发明的测井仪下接头组件的上端与弹臂挂接接头下端之间的距离不小于弹臂挂接接头的行程，因此能够保证弹臂充分收拢。

【附图说明】

图1为本发明的可调式弹片自收拢传感器支撑结构的主视图；

图2为图1中D部放大示意图；

图3为图1中E部放大示意图；

图4为图1中F部放大示意图；

图5为本发明的测井仪实施例的结构示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为图5中A部放大示意图；

图8为图5中B部放大示意图；

图9为图5中C部放大示意图；

图10为两个本发明的测井仪两只串联之后的俯视图；

图11为两个测井仪首尾串联时连接部位的结构示意图；

图12为本发明测井仪上的线路系统、主轴和传感器接头图连接处一个实施例的结构示意图。

其中，1-主轴，2-上臂连接头，3-下臂连接头，3-1-延伸段，3-2-螺纹段，4-弹簧，5-弹臂挂接接头，7-弹臂，7-1-铰接座，8-上臂，9-下臂，10-传感器接头，10-1-持气率探头，10-2-持水率探头，11-线路系统，11-1-定位键，12-外管，13-下接头组件，13-1-定位槽，13-2-螺套，14-堵头，15-护帽，16-护瓦，18-连接销，19-调整套，20-护套，22-密封件，23-螺母，24-套管，25-螺钉。

【具体实施方式】

下面结合附图来对本发明作进一步的说明。

如图1至图4所示，本发明的可调式弹片自收拢传感器支撑结构，包括主轴1、下臂连接头3、弹臂7、上臂8和下臂9，主轴1从上至下依次套设有上臂连接头2、调整套19、弹簧4和弹臂挂接接头5，主轴1在上臂连接头2的下端以及调整套19的上端处均设有限位轴肩，两处轴肩分别用于对上臂连接头2的下端和调整套19的上端进行限位，下臂连接头3套在调整套19的外圈并与调整套19螺纹连接，主轴1的上端套设有传感器接头10；

弹臂7的上下两端分别与传感器接头10和弹臂挂接接头5连接；

沿传感器接头10的周向均匀设置有若干个弹臂7，每个弹臂7的顶部均设有铰接座7-1，每个弹臂7同平面设置一个上臂8和一个下臂9，上臂8的下端和下臂9的上端在铰接座7-1处铰接，上臂8的上端与上臂连接头2铰接，下臂9的下端与下臂连接头3铰接；

弹簧4设置在下臂连接头3和弹臂挂接接头5之间，弹簧4的两端分别与下臂连接头3的下端和弹臂挂接接头5的上端连接；

在使用时，通过调整上臂连接头3旋入调整套19中的距离就能够调整弹臂7初始张开外径，因此能够使本发明的测井仪能轻松适应多种井眼。

如图1、图3、图5、图6、图8和图10所示，铰接座7-1上开设铰接孔，铰接孔为长孔，铰接孔中设有连接销18，连接销18的轴线与弹臂7所在平面垂直，上臂8的下端和下臂9的上端通过连接销铰接。

如图1、图4、图5和图9所示，下臂连接头3的下端延伸设有延伸段13-1，延伸段13-1处于弹簧4的内圈，延伸段13-1的上端设有与弹簧4内圈配合的螺纹段3-2，且弹簧4的上端与螺纹段3-2螺纹连接，下臂连接头3的下端连接有用于防止弹簧脱落的护套20，护套20与螺纹段3-2最高处之间的距离大于弹簧钢丝的直径。

如图5、图7和图12所示，传感器接头10、上臂连接头2和主轴1之间定位连接，具体为：在传感器接头10、上臂连接头2和主轴1的交界处设置定位键对三者进行定位，在主轴1上传感器接头10的上端螺纹连接螺母23，线路系统11的内腔下端通过螺钉25连接有套管24，并通过套管24套在主轴1的上端，套管24处于传感器接头10的上端与螺母23之间，通过紧固螺母23，使线路系统11、主轴1、传感器接头10和上臂连接头2紧固连接，同时，传感器接头10、上臂连接头2和主轴1之间定位连接，能够使主轴1与上臂连接头2之间为止转连接，在主轴转动时上臂连接接头2与主轴同步转动。

如图1和图2所示，传感器接头10与主轴1螺纹连接，且传感器接头10的下端头与上臂连接头2的上端相抵。

如图1、图2、图5和图7所示，传感器接头10与上臂连接头2的交界处套有护瓦16，护瓦16挂接在传感器接头10和上臂连接头2之间，所有弹臂7的上端均处于护瓦16的内腔中，并将弹臂7的上端头限制在护瓦16与传感器接头10之间，能够防止弹臂7的上端从传感器接头10的挂孔中脱落。

如图1和图2所示，传感器接头10上连接五个弹臂7，五个弹臂7沿传感器接头10的周向均匀设置，传感器接头10上最少可以连接2个弹臂7。

如图1至图12所示，本发明的测井仪包括可调式弹片自收拢传感器支撑结构，在可调式弹片自收拢传感器支撑结构的主轴1的下端连接有下接头组件13，下接头组件13的上端与弹臂挂接接头5下端之间的距离不小于弹臂挂接接头5的行程；传感器接头10的上端连接有外管12，外管12内设置有线路系统11，线路系统11的下端固定安装在主轴1的上端，线路系统11上连接有测井探头，测井探头延伸至上臂8的下部。

当使用单个测井仪进行测量时，传感器接头10、上臂连接头2和主轴1之间可以是定位连接(如图5、图7和图12所示)；

或者可以是传感器接头10与主轴1螺纹连接(如图1和图2所示)，且传感器接头10的下端头与上臂连接头2的上端相抵，线路系统11的下端固定安装在主轴1的上端。

如图6至图10所示，线路系统11上连接有测井的传感器，在实施时，线路系统11可以连接持气率探头10-1和持水率探头10-2，持气率探头10-1和持水率探头10-2均贯穿传感器接头10，且持气率探头10-1和持水率探头10-2的检测端延伸至上臂8下部，在每个上臂8上设置一个持气率探头10-1和一个持水率探头10-2；持气率探头10-1和持水率探头10-2与传感器接头10的连接部位均通过密封件22密封连接。

如图5、图7、图9、图11和12所示，在线路系统11上端设置定位键11-1和沿下接头组件13下端端面向内开设与定位键11相适配的定位槽13-1，传感器接头10、上臂连接头2和主轴1之间定位连接；当两个具有可调式弹片自收拢传感器支撑结构的测井仪首尾相连后，定位键插入定位槽中实现定位连接，通过定位键与定位槽预先设计好的角度，能够使两个可调式弹片自收拢传感器支撑结构上的弹臂7均匀错开分布。

如图5、图7、图9和图11所示，外管12的上端设有堵头14并与堵头14螺纹连接，下接头组件13的下端螺纹连接有护帽15，外管12的上端能够与下接头组件13的下端螺纹连接；外管12的上端设置内螺纹，下接头组件13上设有相对主轴1能够转动但不能轴向移动的螺套13-2，螺套13-2具有外螺纹；

两个可调式弹片自收拢传感器支撑结构首尾连接时，将处在上部的可调式弹片自收拢传感器支撑结构下接头组件13上的护帽15卸下，将处在下部的可调式弹片自收拢传感器支撑结构外管12上端的堵头14卸下，然后将上部的可调式弹片自收拢传感器支撑结构下接头组件13的下端插入下部的可调式弹片自收拢传感器支撑结构外管12上端的内腔中，并使上部的可调式弹片自收拢传感器支撑结构的定位槽13-1准确的套在下部的可调式弹片自收拢传感器支撑结构线路系统11上端的定位键11-1上，上部的可调式弹片自收拢传感器支撑结构下接头组件13的下端与下部的可调式弹片自收拢传感器支撑结构外管12上端的内腔之间通过密封环密封；

然后在通过旋转上部的可调式弹片自收拢传感器支撑结构的螺套13-2使螺套13-2与下部的可调式弹片自收拢传感器支撑结构外管12螺纹连接，直至拧紧螺套13-2即完成了两个可调式弹片自收拢传感器支撑结构首尾连接；当需要将多个可调式弹片自收拢传感器支撑结构连接使用时，依照前述过程依次连接。

如图5至图8以及图10所示，外管12的下端与传感器接头10的上端密封连接。

综上所述，本发明的可调式弹片自收拢传感器支撑结构采用硬腿支撑探头，外挂弹臂结构，能够在传感器接头10上连接多个及多种探头，如检测井眼的持气率和持水率时，可以在传感器接头10上连接多个持水率探头和多个持气率探头，且将多个持水率探头和持气率探头分别安装在多个支撑腿的两侧，多个支撑腿在井筒的横截面是阵列分布，每个探头分别测量出其周围液体特性。

本发明的优点如下：

由于没有电机控制，仪器造价低，维护简单；

由于弹臂张开外径可在使用范围内任意调整，仪器能轻松适应多种井眼；

由于采用外挂弹臂结构，仪器上测下测均可，且仪器的适应性强，能更好的适应各种井况；

能够一次融合多种探头来测量多种及多个数据，如同时安装持气率探头和持水率探头，使用一只仪器即可判定井眼中流体性质；

可两只或两只以上相互串联，串联后仪器探头数量加倍，且任然保持阵列分布，可增加仪器的测量精度。