1、1随钻测井仪器两种滑环的设计与应用摘要：介绍随钻测井仪器两种典型结构以及与之相对应的两种滑环的结构和连接方式，从连接和密封的可靠性、结构的稳定性、现场操作和维保的简易程度等各个方面分析各自的优缺点，提出改进措施。 关键词： 随钻测井 钻铤 滑环 一、前言 随钻测井仪器由若干个短节组成，两个短节之间由钻铤螺纹相连接。每个短节都有一个单芯总线接口，用来完成各个短节之间的通信和电源的供给，在仪器的安装过程中，由于钻铤螺纹的转动，需要在短节的端部安装滑环，以实现螺纹拧紧过程中单芯总线的可靠连接。 根据仪器的结构特点和使用环境的不同，随钻测井仪器主要有两种结构，钻铤外壁内嵌式和钻铤内腔插入式，对应这两种
2、结构，分别采用钻铤内嵌式滑环和中心插入式滑环。 随钻测井仪器在井下工作过程中，要承受高温高压和较大的振动冲击，滑环的连接与密封的可靠性，直接关系到仪器的使用性能。滑环是随钻测井仪器最重要的通用部件，每个短节都要用到，对整个仪器结构和通信的可靠性与稳定性都至关重要。 二、钻铤内嵌式滑环 1.钻铤外壁内嵌式仪器结构 该结构是在钻铤外壁上开槽，将电路板、传感器及其他零部件安装2到钻铤槽内，然后在开槽处安装盖板或整体保护筒，将槽内电路板等零部件与外界密封，钻井液从钻铤中间流道通过，如图所示： 1.钻铤 2.凹槽 3.盖板 4.母扣端 5.公扣端 图 1 钻铤外壁内嵌式仪器结构图 钻铤槽里的电路板通过钻
3、铤壁上的小孔连接到钻铤两端，两个钻铤相连时，通过钻铤端面的内嵌式滑环完成仪器各个短节之间电源和信号的连接，通过内外密封圈实现与内外泥浆的密封，从而保证可靠连接。 2.钻铤内嵌式滑环结构 钻铤内嵌式滑环分别安装在公扣和母扣接触处的端面上，两个短节连接时，两个滑环上的铜环相接触并压紧，铜环周围的橡胶实现滑环与钻铤之间的绝缘。两个短节之间连接部分的示意图如下： 1.公扣端 2.公扣滑环 3.母扣滑环 4.母扣端 图 2 钻铤内嵌式滑环总体结构图 公扣滑环和母扣滑环的结构相同，分别安装在一个短节的公扣端和与之连接的另一个短节的母扣端，由铜环、绝缘橡胶、密封连接器和导线等几个零件组成，铜环为环形，内外包
4、围一圈橡胶，与钻铤绝缘，导线一端连接铜环，另一端通过密封连接器与钻铤外壁凹槽里的电路板连接， 钻铤母扣端安装外密封圈，公扣端台阶上安装内密封圈和密封挡圈，分别完成仪器与内外泥浆之间的密封。这种滑环的具体结构如下： 1.导线 2.密封连接器 3.绝缘橡胶 4.铜环 5.外密封圈 6.铜环 7.绝缘橡胶 8.内密封圈 9.peek 挡圈 10.密封连接器 11.导线 图 3 钻铤内嵌式滑环详细结构图 3三、中心插入式滑环 1.钻铤内腔插入式仪器结构 这种结构由钻铤和内部骨架两部分组成，钻铤两头是螺纹，中间是空腔，内部骨架安装仪器所需的电路板和传感器等零部件，两头有密封圈，中间是内部泥浆通道，内部骨
5、架安装在钻铤内部空腔里面，由两头的密封圈实现骨架内部零部件与钻井泥浆的密封，结构示意图如下所示：1.公扣端 2.钻铤 3.内部骨架 4.母扣端 5.O 形密封圈 6.O 形密封圈 图 4 钻铤内腔插入式仪器总体结构图 2.中心插入式滑环结构 中心插入式滑环包括公滑环和母滑环，公滑环安装在仪器公扣端，母滑环安装在与之相连的短节母扣端，两支仪器连接时，公滑环端面的顶针和母滑环端面的铜环相接触，连接时母滑环内部的弹簧处在压紧状态，使得顶针和铜环能在仪器承受较大振动和冲击的情况下保证连接可靠。 公滑环包括公滑环本体和导电铜环，导电铜环周围是橡胶，与金属本体绝缘，母滑环由母滑环本体、导电铜环、压紧弹簧和
6、背板等组成。公母滑环导电铜环用导线通过单芯插针与仪器内部骨架相连。两个短节之间公母滑环连接图如下所示： 四、应用与比较 这两种滑环与仪器的结构和使用环境相关，在随钻测井仪器中都得4到了比较广泛的应用，由于结构和原理的不同，各自的优点和不足之处在于以下几个方面。 1.钻铤内壁式滑环的优缺点 1.1 优点： 1.1.1 结构简单，可靠性高 由于这种滑环直接安装在钻铤端面上，内外泥浆分别为内外密封圈所密封，在公扣和母扣的拧紧扭矩作用下，铜环可靠接触，结构稳定，可靠性高。 1.1.2 安装简便，不需要专门的连接装置。 滑环和钻铤固化，不需严格的对齐和找正，只要连接钻铤，打上扭矩，滑环就完成连接，操作简
7、便，较适合现场的组装和拆卸。 1.2 缺点： 1.2.1 结构灵活性不好，不易更换 在现场组装过程中，一旦滑环出现问题，拆装非常不便，需要打开钻铤，先把滑环和仪器的连接断开，然后取出铜环和其他全部相关的零件，再更换新的滑环，整个过程费事费力，操作不便，时效性不好。 1.2.2 和钻铤固化，维保不便 当钻铤出现故障和修扣时，都要取出滑环，完成后再重新装入，频繁的拆装对滑环本身易造成损坏，影响仪器的性能和使用寿命。 2.中心插入式滑环的优缺点 2.1 优点： 2.1.1 结构灵活，更换方便 5这种结构的滑环和仪器主体分开，如果连接出现问题，不需对仪器其他部分进行拆卸，直接更换滑环就行，操作简便。
8、2.1.2 结构独立，维保方便 在钻铤出现故障和修扣时，由于滑环独立于其他部分，因此对滑环不会产生任何影响，当仪器不使用时，将滑环直接卸下，可以更好地对其进行单独保养。 2.2 缺点： 2.2.1 结构复杂，可靠性不太高 母滑环上安装内外各两道密封圈，分别与钻铤和公滑环配合密封，再由本身的弹簧对其压紧，整个连接部分零件较多，薄弱环节也较多，容易出现问题，可靠性不高。 2.2.2 需要专门的辅助装置进行安装 由于这种滑环是弹性结构，包含内外各两道密封圈，安装时如果对中不好，就很容易切坏密封圈，因此要用到专门的辅助装置，使两个短节严格对中，才能保证可靠连接。 五、结论与改进 综上所述，钻铤内壁式滑
9、环结构简单，仪器安装方便，但是一旦出现问题更换比较困难，钻铤故障和修扣都要对其进行专门处理。中心插入式滑环和仪器主体分开，结构灵活，更换和维保都很方便，但是结构复杂，可靠性不好，安装时还需要专门的辅助工具，整个仪器的安装不太方便。 由于这两种滑环的结构的不同，根据不同的仪器结构和使用环境，6可以选择适合的一种类型，但在使用过程中都会存在一些需要解决的问题，在操作和维保的方便性和连接的可靠性方面，很难得到统一，需根据具体的情况综合考虑。目前，综合这两种结构优点的滑环正在开发和实验，但还没得到广泛的应用。 参考文献 1姜继海，胡志栋. 静压滑环及其应用研究J. 杭州：工程设计学报 2002.9（3）：119-123. 2张辛耘，王敬龙，郭彦军. 随钻测井技术进展和发展趋势. 西安：测井技术J， 2006，30（6）： 487-492. 3邹德江，范宜仁，邓少贵.随钻测井技术最新进展J. 西安：石油仪器.2005，19（5）：1-4. 4刘树坤，汪勤学，梁占良，何天清. 国内外随钻测量技术简介及发展前景展望J. 天津：录井工程， 2008， 19（4）： 32-38. 作者简介：王红亮（1977-） ，男，汉族，湖北蕲春人，工程师，硕士，现从事随钻测井技术研发工作。
