測井儀器推靠機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

南婷婷(中石化中原石油工程有限公司地球物理測井公司數(shù)控測井中心，河南 濮陽 457001)

測井儀器推靠機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

南婷婷(中石化中原石油工程有限公司地球物理測井公司數(shù)控測井中心，河南 濮陽 457001)

套管井涉及到的測井設(shè)備中最為重要的一項(xiàng)就是過套管電阻率測井儀，其中的推靠機(jī)將會(huì)對設(shè)備性能產(chǎn)生巨大影響，因?yàn)楸疚膶⒅攸c(diǎn)分析測井儀推靠機(jī)構(gòu)優(yōu)化問題。為了能夠進(jìn)一步提升測量直徑，同時(shí)能夠控制好驅(qū)動(dòng)力條件，就需要結(jié)合推靠機(jī)構(gòu)實(shí)際情況，并進(jìn)行優(yōu)化與升級。基于力學(xué)模型角度出發(fā)，探究測井直徑以及相關(guān)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化目標(biāo)，并通過對設(shè)計(jì)變量的分析，最終形成復(fù)合求解法完成計(jì)算，形成優(yōu)化設(shè)計(jì)。

電阻率測井儀;推靠機(jī)構(gòu);設(shè)計(jì)

通過分析套管外部位置上的電阻率情況能夠得到油藏檢測相關(guān)數(shù)據(jù)與剩余油量的綜合評估。過套管電阻率測量基本原理主要是借助金屬套管之中發(fā)射電流的方式完成的。在已經(jīng)完成下套的油井之中，金屬套管產(chǎn)生的電阻率情況相對底層電阻要明顯降低，因此，電流將會(huì)通過套管內(nèi)進(jìn)行流動(dòng)，并有小部分電流經(jīng)由金屬套管輸入到底層之中，如果可以針對此部分的電流進(jìn)行檢測，則能夠獲得電阻率數(shù)據(jù)。結(jié)合相關(guān)問題，分析推靠機(jī)構(gòu)優(yōu)化方案，并確保其能夠具有相當(dāng)程度的接觸力，提升最大測量測井直徑，同時(shí)也可以有效控制最大驅(qū)動(dòng)。

1 工作原理

測井儀推靠機(jī)構(gòu)擁有不同類型，但是單就機(jī)構(gòu)而言，具體包括了三角形以及平行四邊形等幾種形式。本研究中針對平行四邊形類型的推靠機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。有區(qū)別的是推靠機(jī)構(gòu)外賬以及收攏環(huán)節(jié)上外加動(dòng)力能夠通過推靠臂完成，但是在外張力方面將會(huì)被進(jìn)一步壓縮的橢圓彈簧完成提供。因此，在實(shí)際應(yīng)用階段過套管電阻率測井儀主要還停留在相同截面之中。本研究中將其中的一套單列進(jìn)行研究，并確定其外張以及收攏情況，具體表示如下圖1中所示：

圖1 推靠機(jī)構(gòu)

為了能夠使得設(shè)備信號(hào)具有顯著可靠性，需要在極板位置上確定最小值，這時(shí)將會(huì)知道最大測井直徑數(shù)據(jù)情況。推靠機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)完全收攏的情況下，則就需要進(jìn)一步有效克服彈簧變形情況，因此，這個(gè)過程中就能夠在主動(dòng)推靠臂的位置上確定最大驅(qū)動(dòng)。

形成測井儀推靠機(jī)構(gòu)模型的過程中應(yīng)當(dāng)形成如下方式的簡化與假設(shè)：

(1）現(xiàn)在建設(shè)推靠機(jī)構(gòu)中全部零件均為剛體結(jié)構(gòu)，同時(shí)內(nèi)部間隙忽略不計(jì)，則摩擦可以不計(jì)。

(2）板彈簧在自由條件下完成壓縮，并獲得最大收攏之后，則所有簧片在寬、厚以及最大展開度方面均保持不變，此時(shí)板彈簧在其他情況下均為圓弧形。

(3）一位測井儀推靠及構(gòu)能夠轉(zhuǎn)變?yōu)槿諗n情況，板彈簧端位置上則也就大致處在了極板中點(diǎn)位置上，因此，可以確定板彈簧端實(shí)際位置應(yīng)當(dāng)是中點(diǎn)位置。

2 力學(xué)模型

結(jié)合《機(jī)械色劑手冊》能夠知道，1/4橢圓板彈簧實(shí)際剛測應(yīng)當(dāng)為

(1）在板彈簧處于自由情況下，則能夠確定主片半徑應(yīng)當(dāng)是R，此時(shí)弧高也就能夠確定。

(2）在推靠機(jī)構(gòu)發(fā)生最大外張情況下，則處在推靠裝置當(dāng)中的驅(qū)動(dòng)力將能夠形變至回復(fù)力F，此時(shí)則需要能夠滿足Fs0=W= f0k。

最終能夠獲得Δf0=H+d/2-m-D/2+c

上式中的Δf0表示的是最大外張情況下的板彈簧撓度。

3 優(yōu)化方案

基于優(yōu)化模型進(jìn)行分析，優(yōu)化屬于4維非線性單目標(biāo)多約束方面的問題，因此，能夠借助約束優(yōu)化思維方式，直接解決問題。本研究中借助了復(fù)合形法方式解決實(shí)際問題。其主要流程是能夠在可行域范圍之內(nèi)確定k值，并形成設(shè)計(jì)點(diǎn)形成初始復(fù)合性頂點(diǎn)，通過n+1≤k≤2n，最終能夠形成復(fù)合形法程序方面的系統(tǒng)框圖結(jié)構(gòu)。

4 算例分析

結(jié)合前述之中的優(yōu)化方法，針對某一外殼直徑是89mm的推靠結(jié)構(gòu)實(shí)施優(yōu)化，能夠確定該測井儀實(shí)際材料情況，并包括彈性模量數(shù)據(jù)為1.97x10nPa。優(yōu)化完成之后形成的最大測井直徑能夠達(dá)到278,56mm，此時(shí)取對應(yīng)規(guī)格則能知道壁厚，由此可知，同比優(yōu)化前直徑增加比率為30%。采用上述中方式能夠有效完成對推靠機(jī)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，并能夠取得顯著效果。

5 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合實(shí)際情況分析過套管電阻率測井儀推靠機(jī)構(gòu)實(shí)際工作原理，并通過構(gòu)建模型的方式借助分目標(biāo)乘除法方式有效解決多目標(biāo)函數(shù)等相關(guān)問題，促使多目標(biāo)函數(shù)可以被轉(zhuǎn)化為一種單一性的目標(biāo)函數(shù)。在完成優(yōu)化之后，效果能夠提升30%，與此同時(shí)，最大驅(qū)動(dòng)也能夠提升15%左右。

[1]趙宏林,陸應(yīng)輝,付國偉,王賀,劉帥南,黃丹蘭.過套管電阻率測井儀推靠機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].石油礦場機(jī)械,2014,09∶37-41.

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[3]趙斌.基于MATLAB的VSP測井儀推靠機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].石油礦場機(jī)械,2008,06∶42-45.

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[5]邢家樂,劉立.基于ADAMS的新型VSP儀器推靠機(jī)構(gòu)仿真與優(yōu)化[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào),2009,03∶75-78+82.