石油勘探仪器机械设计思考范文

1石油测井仪器机械设计规范

1.1测井仪器机械设计通用规范

测井仪器机械设计通用规范是机械工程师在设计测井仪器时所应遵循的通用规则。具体测井仪器机机械设计原则，连接标准件设计规范，仪器材料选择规范，钣金件设计规范，耐腐蚀设计规范，公差选用规范，结构工艺设计规范，焊接件设计规范，可靠性设计规范，力学原理设计规范，便于切削设计规范，热设计规范，塑胶件设计规范，便于装配设计规范。通过这些规范，来约束工程师日常设计工程，减少设计偏差。

1.2承压外壳机械设计规范

石油测井仪器在井下工作时要承受高温高压，温度可达175℃，压力达140MPa，为保护好仪器内的电子元器件，要求测井仪器的耐压圆筒必须具有足够的强度，而且还要考虑测井仪器可靠地连接。本规范对外壳的设计流程进行了详细说明，其中考虑到外壳密封的特殊性，单独把外壳的密封设计单独编制成密封设计规范。连接设计规范用来约束外壳连接零件和连接螺纹牙型的具体尺寸。外型腔体设计规范用来约束外壳零件连接处的轴向和径向尺寸，以及外壳内部空间的尺寸。同时规定了承压外壳的检验方法，另外提出了标识、包装、运输及贮存等相关要求。承压外壳在设计过程中需要对密封性、承压性等进行大量校核计算及试验，通过制定本规范对于通用结构外壳的本体及配件使用可直接引用，大大减少了外壳设计的工作量，同时降低了设计过程中的出错可能性。

1.3电子骨架机械设计规范

测井仪器电子骨架的机械设计以承压外壳的结构和尺寸为基本依据，以结构强度坚固耐用、装配方便、外观优美为主要原则，综合考虑电路散热等特殊功能的实现。包括外壳轴向装配尺寸规范，外形、接口设计规范，电路板安装设计规范，变压器安装设计规范。其中外壳轴向装配尺寸规范中给出了骨架和接头座齐平的端面在外壳内部与外壳最近轴向间距应满足的条件。外形、接口设计规范给出了电子线路骨架的结构形式和尺寸系列。接口指的是骨架与标准31芯或者50芯、52芯连接器之间的连接形式及接口配合尺寸，规范中给出了尺寸系列。电路板安装设计规范给出了电路板安装的方式和轴向的设计空间，同时还明确了走线密集、散乱的骨架区域上开扎线孔以供绑线用。

1.4承压接头机械设计规范

承压接头是测井仪器上隔离高压部分与常压部分的关键零件，结构复杂、加工难度大。此规范的编制可以减少设计工作量，提高一次设计成功率。本规范适用于高温高压作用下测井仪器承压接头的机械设计，主要包括材料选择、确定最大外径、端部连接方式设计、电气连接件安装结构设计、内部走线设计和油路设计六部分，另外还给出了承压接头型式试验的具体方法。规范说明了承压接头的设计流程，规定了某些功能的具体结构，规定了某些结构的具体尺寸，对于特殊的需求给出了设计指导意见。本规范是机械工程师进行承压接头设计时须参照的标准，也是相关设计人员进行元器件选型或装配等工作的参考依据。此规范的经济意义在于减少设计工作量提高工作效率，提高一次设计成功率减少加工反复，使承压接头结构趋于统一降低加工难度，使用相同电气接插件降低采购成本。

1.5压力平衡机械设计规范

测井仪器通常都工作在高温、高压的恶劣环境中，为了保证仪器在井下的安全，很多测井仪都是通过保持仪器内外的压力平衡来实现耐高压的性能，其中注油式的压力平衡结构就是通常采用的结构方式。注油过程中为确保油路腔体充满油液，需确保油路畅通。压力平衡系统机械设计流程包括：选择硅油牌号；计算补偿量；选择压力平衡方法；结构设计。规范里分别给出了不同形式的压力平衡机械设计实例。包括，中部活塞式压力平衡设计实例，底部活塞式压力平衡设计实例，管式皮囊压力平衡设计实例以及底部皮囊压力平衡设计实例。

1.6密封设计规范

密封设计规范的目的在于统一密封件的设计标准，方便机械工程师进行密封件的结构设计，分静密封的动密封两种。石油测井环境要求密封材料满足高温高压的要求。其中密封材料选择规范给出了对于不同环境要求下选取密封件材料的规则。密封面设计的基本要求中给出了密封沟槽设计的结构尺寸。

1.7地面机箱机柜设计规范

本部分给出了地面机箱机柜设计方法，目的是使地面产品的机械设计过程规范统一，组件选型、加工工艺合理，提高标注化程度。地面机箱采用标准19英寸机箱结构设计，尺寸应符合IEC-60297标准。地面机箱设计规范包括机箱设计基本要求，机箱设计的其本步骤，地面机箱的结构，地面机箱的外观，地面机箱的外形尺寸。地面机柜设计规范包括机柜前面板安装孔规范，结构形式规范，抗振要求规范，颜色要求规范等。

1.8仪器探头结构设计规范

电法仪器探头机械设计规范包括线圈系设计规范、电极系设计规范和极板设计规范。线圈系设计规范描述感应类仪器线圈绝缘体的结构特征，电极系设计规范描述侧向类仪器电极的结构特征，极板设计规范描述井壁成像类仪器极板的结构特征。声波仪器机械设计规范包括隔声体设计规范和换能器结构设计规范。隔声体设计规范描述接收和发射之间的隔声体结构特征，换能器结构设计规范描述安装发射和接收换能器的结构特征。核测井仪器机械设计规范包括源仓结构设计规范和减震设计规范。核测井的探头由放置在源仓内的晶体源构成，这两个规范规定了源仓结构和晶体减振结构的设计要素。

2结论

通过近几年的科研和生产，测井仪器机械设计规范提高了测井仪器的设计效率，提升了测井仪器的设计质量。机械工程师通过对设计规范的掌握，进行组合和变换，快速地设计出测井仪器，有效地满足了用户的需求。测井仪器机械零部件设计的规范化促进了工艺的标准化，在提高生产效率，保证产品质量上取得了显著的成效。设计规范文档作为设计资料对培训新员工，提升员工的设计能力，也都起到了一定作用。同时，设计管理者以工程师对设计规范的掌握能力作为考核指标之一，对机械工程师的工作能力进行有效地评估。

作者：谢昱北   单位：中国石油集团长城钻探工程有限公司测井技术研究院