测井仪绞车的工作原理及结构特点

测井仪绞车的工作原理及结构特点

1、前言

测井仪绞车是装载测井仪器和电缆绞车的专用石油工程车，可满足7000m以内的油、水、气井的测试工作，其结构高度集成化，抗干扰能力强，测井精度高，是油田找油、水、气井的理想设备。随着测井技术的不断提高，常规组合测井、成像测井、随钻测井和工程测井、核磁共振测井等不同测井作业都对常规测井车的操作控制提出了更高的要求。新开发的智能化测井仪绞车，可以通过智能化控制进行测试作业，使仪器的下放、调速、定位、测试、提升等一系列原来必须人为控制的操作，现在均可由仪器自动完成，不仅提高了测试数据的准确率，同时也提高了生产作业的效率。

2、工作原理

智能化测井车是用于油田测井工艺的专用工程车。它通过取力器从底盘变速箱/分动箱取力后，经传动轴传递给绞车的液压泵。动力通过液压泵、液压马达及控制元件等组成的液压系统传递，再由液压马达带动绞车减速机进而驱动防磁滚筒转动，从而实现井下仪器的测试和回收。测井施工时，PLC控制器的输入和输出端口与测井车上的电控泵、电控马达、手柄控制阀和电磁阀以及编码器、张力计等元件进行连接实现模拟信号和数字信号的输入输出信息反馈，通过智能操作系统对测井的速度、深度、张力等各项指标进行实时跟踪和自动控制。

3、结构特点

智能化测井车主要由底盘、车厢（包括操作室和绞车室）、绞车总成、传动系统、电器系统、智能化操作系统、井下仪器舱及其他辅助部分构成。

3.1底盘

该车选用梅赛德斯-奔驰MB ACTROS3331/6×4二类汽车底盘，发动机功率230kW。

3.2车厢

车厢分为操作室和绞车室，整体采用钢骨架结构，后部为大圆弧状，卷帘覆盖，卷帘为双面涂聚胺脂胶的维纶布。车厢整体外蒙皮为3mm铝合金板，操作室内装饰采用1.2mm不锈钢拉丝板，舱体六面壁聚胺脂发泡保温。

3.3绞车总成

绞车总成主要包括滚筒、滚筒支架、滚筒制动装置等。滚筒可缠绕7500m直径为11.8mm的电缆。绞车最大提升力65kN，电缆起升速度30～8000m/h。滚筒采用液压制动主刹和带式辅助刹车机构。

3.4绞车传动系统

绞车传动系统包括机械传动和液压传动两部分。机械传动系统包括取力器、传动轴、减速机等；液压传动系统主要元件包括电控变量液压泵、电控变量液压马达、控制阀、散热器、液压油箱及其他辅助元件，其原理如图2所示。液压传动系统采用闭式循环回路、容积变量无级调速。绞车传动系统通过取力器带动变量液压泵、变量马达及辅助元件组成的闭式循环液压传动系统，在通过减速机来驱动绞车滚筒。其主要功能是驱动绞车滚筒旋转，并实现电缆在滚筒上规则排列。

3.5排缆系统

该车的排缆系统是由液压系统控制的手动排缆系统，其主要构件为：排绳控制器、操纵阀、排绳臂支撑油缸、左右摆动油缸、高压手动泵、单向截止阀及胶管接头等。利用液压系统的补油泵给排缆系统的执行元件双向液压油缸供油，通过液压油缸缸杆的运动，控制排绳器的摆动。当控制手柄处于中间位置时，油缸处于浮动位置，排绳器随电缆的运动自动跟随，排缆方向由安装于控制台上的手动换向阀控制，手柄向右移动时，排绳器向右移动，柄向左移动时，排绳器向左移动。

3.6智能化操作系统

绞车增设了智能化操作系统，本系统主要由控制信息数据的设定、信号反馈处理、智能化分析、智能控制信号输出、控制信号放大系统等部分组成。智能化测井仪绞车是通过触摸屏和控制器连接通讯实现人机交互，操作者可以方便地在液晶触摸屏上进行测井深度、测井速度、测量段、张力保护等参数的设置。测井施工时，PLC控制器的输入和输出端口与测井车上的电控泵、电控马达、手柄控制阀和电磁阀以及编码器、张力计等元件进行连接，实现模拟信号和数字信号的输入输出信息反馈，经过控制器的分析、运算和控制，实现对测井的速度、深度、张力等各项指标进行实时跟踪和自动控制，从而达到测井仪绞车自动按照预先设定的测井施工程序运行，实现智能化测井作业。

目前，国内外生产的测井仪绞车，均通过电比例方式控制液压系统来实现无级调速。工作时通过操作电位器手柄来控制液压系统液压泵的排量，从而控制滚筒的转速。电位器手柄的位置不同，输出的转速也不同。即使电位器手柄在一个位置不变，随着滚筒的转动，滚筒上电缆的层数逐渐变化，井下仪器的运动速度随之发生变化，因此，需要反复调整手柄的位置。这种方式操作繁琐，井下仪器的运动速度也不稳定，影响测井效率。手动控制下，井下仪器高速（30m/h＜v＜5000 m/h）运动时，稳定精度仅5%；低速运动（v＜30m/h）时，稳定精度仅10%。而智能化测井仪绞车应用PLC控制器对输入信号进行分析、运算，实时进行输出信号的控制，从而达到智能化测井作业。此时，井下仪器高速（30m/h＜v＜5 000m/h）运动时，稳定精度达到0.5%；低速（v＜30m/h）运动时，稳定精度不超过3%。智能化操作系统在控制程序中，专门设置了张力过载保护和张力差分参数设置，操作者可以根据经验设定张力过载保护和张力差分参数，防止井下仪器遇卡、遇阻时发生测井施工事故。同时，还增加了电路系统和计量系统的故障报警显示功能，程序中预先判断了可能发生的各种故障信息，当相应的故障出现时，程序可以自动检查出故障的类别，操作者可轻松根据故障提示找到发生的是电路系统故障还是计量系统故障。

3.7电器系统

整车电器系统包括直流电系统和交流电系统两部分。

3.7.1直流电系统

该车直流电系统由两路供电电路组成，即主车蓄电池供电和由220V交流电通过变压器转换整流为24V供电。直流电主要用于控制变量泵、变量马达、电控阀件和液压油温控系统、直流照明灯、电缆喷油装置等。

3.7.2交流电系统

该车的交流电系统由柴油发电机、液压发电机及外接电源供给，分三路接入操作室电控柜，由电控柜分配给全车用电设备，保证绞车电力供应。

3.8仪器舱

该车在绞车舱的左右两侧各设一个井下仪器舱，可装仪器21支。所有仪器及连接均采用气囊压紧。气囊气路与主气路分开，确保车辆行车安全，仪器架上配有气囊检修口，便于气囊修理及更换。

3.9辅助部分

其他辅助元件包括电缆喷油装置、电缆盘、天地滑轮等。

4、推广应用前景

与常规测井车相比，智能化测井仪绞车具有三大优势：一是可进行小误差恒定速度测井，提高测井作业效率；二是满足了碳氧比、氧活化等特殊测井项目的超低速的要求，解决了大部分测井车很难实现的低速稳定的工作任务；三是通过张力自动报警、自动停车的功能设置，可以减少仪器遇卡时测井施工事故的发生。在推广应用中，可从两个方面着手，首先是为测井公司、测试公司配备全新智能化测井仪绞车，其次是针对现有的手动测井仪绞车进行智能化技术升级改造。5、结语

智能化测井仪绞车是集机、电、液、智能控制于一体的现代化装备，使用智能化测井仪绞车可以减少测井作业过程中繁杂的操作程序，降低工作的故障率，提高测井的效率。智能化是油田测试作业发展的新方向，智能化测井仪绞车的应用一定会给未来的油田专用车市场带来重大变革并注入新的活力。