本发明专利技术提出了一种用于极地冰盖钻孔孔壁形态测量的测井仪，属于测井技术领域，包括滑动件、测量臂支撑架、测量臂、测力板簧和限位块，测量臂数量为九个，该测井仪放弃传统运用弹簧的结构，采用更加节省空间测力板簧设计，精度足够的同时让测井仪的结构更加精简，也让测量臂的数量能达到九个；同时提出了一种测量臂，在测量时能达到足够高精度的同时也有很强的适用性，能解决测量过程中的很多问题；同时还将测量臂拆分为个体，把每个测量臂都作为一个独立的系统，每个测量臂测的为一个点的数据，点越多，对孔壁截面形态的检测便越精确，使得增加测量臂的数量变的更加有意义，同时也让测井仪的修理与维护简便且不容易使测井仪发生自锁现象。生自锁现象。生自锁现象。
【技术实现步骤摘要】
一种用于极地冰盖钻孔孔壁形态测量的测井仪
[0001]本专利技术属于测井
，具体地，涉及一种用于极地冰盖钻孔孔壁形态测量的测井仪。
技术介绍
[0002]极地冰盖是由终年不化的降雪逐渐堆积而成的，并且降雪中还混杂着地球大气中的灰尘和悬浮颗粒、可溶性化学元素等，因此通过冰层，可以了解极地冰盖蕴藏着的数百万年以来随降雪而保存的重要气候信息。
[0003]除了冰芯，极地冰盖的钻孔也蕴含了很多具有重要信息的特征。通过对钻孔孔壁截面形态的检测，一方面能够计算出冰层的应变情况，进而可以反演出冰川的运动规律，这对极地冰盖的变化与稳定性研究具有重要意义。另一方面，能够观测到是否有孔壁坍塌掉块以及冰层内部脆冰，暖冰导致的钻孔孔壁不规则状况，减少卡钻等事故的发生；通过对不同深度温度变化的测量，可以重建古气候的变化及对地热通量进行研究；通过孔深的数据，可以判断冰层的厚度以及冰层信息。
[0004]传统地质石油测井主要着重对孔径的测量，根据孔径大小确定固井时所需的水泥量，并且其测量精度不需要太高。而极地冰盖测井不仅仅需要测量孔径，而是要对孔壁截面的形态进行刻画，并且极地冰盖测的井大多在冰川运动的应力作用下发生了变形，大多都可近似视为椭圆形，而对椭圆形截面的钻孔形态测量时，至少需要五个点才能精确拟合观测到钻孔的形状。加上极地冰盖测井的低温条件，导致传统的地质钻探测井仪无法运用到极地冰盖测井。如公告号为CN201857958U的专利文献公开了一种六臂井径测井仪，测量臂与孔壁为平板接触，对于孔壁的描述不够精确，且测量臂呈∧型，偏稳定，其收缩对水平方向的力要求大，当遇到孔径变化大的凹槽或突起时候，所受竖直方向的力很大，因此很容易卡在孔内，发生自锁现象。公开号为CN112878993A的专利文献公开了一种板簧式六臂分动井径测量仪，其测量臂由多块弯曲的钢板组成，其收放所需力度大，容易对孔壁造成破环。并且其六个测量臂都连接在了一个缓冲弹簧上，还是一个整体，并不能实现真正的分动；公开号为CN101131089B的专利文献公开了推靠式多臂扶正井径微电极测井仪，该方案中四个测量壁连接的是同一个弹簧，其只能得出圆的半径，但对于椭圆形截面的钻孔形态测量时其测量精度将大大降低。
[0005]由于极地冰盖的钻井孔壁截面大多不规则，要刻画不规则的孔壁截面形态，测井仪的多个测量臂就必须要实现分动，并且由于其环境因素以及其高精度要求的影响，对用于极地冰盖钻孔孔壁截面形态测量的测井仪结构要求都很高。而目前出现的测井仪都出现了为了达到这些要求而使得结构过于复杂，无法增加测量臂的数量，导致整体的结果达不到预期等问题。
技术实现思路
[0006]针对以上问题，本专利技术的目的是提供了一种用于极地冰盖钻孔孔壁形态测量的测
井仪，通过测力板簧与测量臂配合测出孔径的结构，实现了九个测量臂均能独立并高精度地完成对孔径的测量，从而实现精确地完成对孔壁截面形态的刻画，为了解钻井内部情况提供数据支持。
[0007]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于极地冰盖钻孔孔壁形态测量的测井仪，包括：滑动件、测量臂支撑架、测量臂、测力板簧和限位块，测量臂数量为九个，九个测量臂沿测量臂支撑架的周向均布设置，且所有的测量臂的上端通过销轴铰接连接在所述测量臂支撑架上，同时测量臂的中部通过弹簧与位于测井仪上部的压力舱连接，所述弹簧始终处于拉伸状态，一直都能为测量臂提供拉力；测井仪上行时，在所述弹簧拉力作用下，在测量臂绕销轴转动不同角度时，测量臂上部的椭圆弧面与测力板簧接触并发生相对滑动；所述测量臂整体呈长条状，测量臂的下端端部具有圆弧突起部，圆弧突起部突出于测量臂表面，以使测量臂与钻孔孔壁的接触方式始终为点接触，从而精确描述孔壁形态，同时测量臂下端与圆形突起部背向的一侧表面为弧面，能防止测井仪上行时被钻孔孔壁凹凸不平的位置卡住；所述测量臂的上端端部与测力板簧接触的一侧表面为椭圆弧面，在测量臂绕销轴转动不同角度时，测量臂的椭圆弧面会与测力板簧接触并发生相对滑动，由于其椭圆弧的特性，会使测力板簧弯曲的程度随测量臂转动的角度发生变化，从而可根据测力板簧的的弯曲程度判断出钻孔孔径；所述滑动件设置在测量臂支撑架内部，滑动件的上部与驱动电机连接，以使滑动件能够在驱动电机的驱动下上下移动；所述限位块固定在滑动件上，限位块与测量臂配合，在测井仪下行过程中，限位块用于对测量臂进行限位使测量臂相对所述限位块的位置固定，以使测井仪下行过程中测量臂处于收缩状态；所述测力板簧的数量与测量臂的数量一致且一一对应，每个所述测力板簧沿滑动件的轴向设置并固定在滑动件外侧，且每个所述测力板簧上安装有应变片，当测力板簧弯曲不同程度时，应变片电阻值会发生相应的变化，根据电阻值即可反映出测力板簧的弯曲程度。
[0008]进一步，所述滑动件由上半部分和下半部分组成，上半部分和下半部分同轴设置且固定连接，滑动件的上半部分为一圆杆，该圆杆作为连接杆用于连接驱动电机，滑动件的下半部分为上端封闭下端敞口的圆筒，滑动件的下半部分侧面沿周向均匀分布有九个上窄下宽的凹槽，凹槽下部为未贯通的盲槽部，凹槽未贯通的盲槽部通过压块与螺钉配合固定测力板簧，凹槽除所述盲槽部位置之外的其他部分均贯通形成通槽部，凹槽上部窄的部分宽度与测量臂宽度一致，测量臂被销轴固定后，测量臂的上部处于凹槽上部窄的部分中，使得滑动件只能在纵向方向上下滑动，凹槽顶部安装有限位块。
[0009]进一步，所述滑动件中的圆杆和圆筒通过销钉同轴连接。
[0010]进一步，所述测量臂支撑架的外部轮廓整体为阶梯型圆筒状，并在测量臂支撑架的周向上均匀分布有九个用于容置测量臂的容置槽，且每个容置槽沿测量臂支撑架径向贯穿，容置槽的宽度与测量臂的宽度一致。
[0011]进一步，所述测量臂的上端端部开设有与限位块配合的卡槽，测量臂上端的卡槽可与限位块配合，使测井仪下行过程中测量臂处于收缩状态，测量臂的上端端部背向椭圆弧面的一侧具有一突起，在测量臂张开到一定角度时该突起会抵住限位块，防止测井仪的测量臂张开角度过大，发生自锁现象；测量臂的上端端部的中间具有一个用于安装销轴的销轴孔；所述测量臂中间设有一个用于连接弹簧的吊耳。所述吊耳与圆形突起部处在测量臂的同一侧。
[0012]进一步，所述测力板簧整体为矩形的薄片状，其安装在滑动件外侧，并通过螺钉和压块固定在滑动件上。
[0013]通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：
[0014]1、本专利技术采用的测力板簧与测量臂上部椭圆弧面配合反映孔径的方式，相对于现有运用弹簧反映孔径的方式，本专利技术的结构更加精简，测量精度也足够高，并且占用空间也大大减小，这也使得本专利技术的测量臂数量能达到九个，进一步提高了对孔壁截面形态描述的精度，并且每个测量臂均有独立的测力板簧与之配合，独立工作，互不影响，使得测井仪能更精确地描述不规则形状的孔壁截面，同时对于测量臂的维护与修理也更加便捷。
[0015]2、本专利技术提出的测量臂，其下端圆弧突起设计，确保测量臂与孔壁的接触方式始终为最精确的点接触，使得测井仪对孔壁截本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于极地冰盖钻孔孔壁形态测量的测井仪，其特征在于，包括：滑动件(1)、测量臂支撑架(2)、测量臂(3)、测力板簧(4)和限位块(6)，测量臂(3)数量为九个，九个测量臂(3)沿测量臂支撑架(2)的周向均布设置，且所有的测量臂(3)的上端通过销轴(5)铰接连接在所述测量臂支撑架(2)上，同时测量臂(3)的中部通过弹簧(13)与位于测井仪上部的压力舱连接，测井仪上行时，在所述弹簧(13)拉力作用下，测量臂(3)绕销轴(5)转动不同角度时，测量臂(3)的上端端部与测力板簧(4)接触并发生相对滑动；所述测量臂(3)整体呈长条状，测量臂(3)的下端端部具有圆形突起部(7)，圆形突起部(7)突出于测量臂(3)表面，同时测量臂(3)下端与圆形突起部(7)背向的一侧表面为弧面，以使测量臂(3)与钻孔孔壁的接触方式始终为点接触，所述测量臂(3)的上端端部与测力板簧(4)接触的一侧表面为椭圆弧面(12)；所述滑动件(1)设置在测量臂支撑架(2)内部，滑动件(1)的上部与驱动电机连接，以使滑动件(1)能够在驱动电机的驱动下上下移动；所述限位块(6)固定在滑动件(1)上，限位块(6)与测量臂(3)配合，以使测井仪下行过程中测量臂(3)处于收缩状态；所述测力板簧(4)的数量与测量臂(3)的数量一致且一一对应，每个所述测力板簧(4)沿滑动件(1)的轴向设置并固定在滑动件(1)外侧，且每个所述测力板簧(4)上安装有应变片。2.根据权利要求1所述的用于极地冰盖钻孔孔壁形态测量的测井仪，其特征在于：所述滑动件(1)由上半部分和下半部分组成，上半部分和下半部分同轴连接，滑动件(1)的上半部分为一圆杆(101)，该圆杆(101)作为连接杆用于连接驱动电机，滑动件(1)的下半部分为上端封闭下端敞口的圆筒(102)，滑动件(1)的下半部分侧面沿周向均匀分布有九个上窄下宽的凹槽，凹槽下部为未贯通的盲槽部，凹槽未贯通的盲...
【专利技术属性】
技术研发人员：张楠，柏洪亮，帕维尔达拉拉伊，范晓鹏，陈艳吉，刘昀忱，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。