专利名称：石油测井马笼头的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油测井用装置，特别是一种石油测井马笼头。
背景技术：
石油测井使用的马笼头是测井电缆和测井仪器间的连接器具。目前通用 的测井马笼头包括连接套、上下两个接头和外壳，拉力棒连接在两个接头之 间，连接套与上接头连接，外壳与下接头连接，使用时测井电缆与测井仪器 分别与连接套和下接头连接，并在马笼头内注满硅脂，给装卸、维修带来很
多麻烦。中国专利CN2641287公开了一种电极、电缆测井马笼头，它包括主 接头和内鱼雷，拉力棒的两端分别固定在主接头和内鱼雷之间，各连接处均 采用了全密封措施，使用时无需注入硅脂。在测井过程中有时会发生故障而 将马笼头卡死在井中，此时需要将测井电缆与马笼头脱开，以便回收测井电 缆，其做法是利用测井电缆将马笼头中的拉力棒拉断。拉力棒的拉断力是按 测井电缆所承受的安全拉力来设计的，但上述这种马笼头的电缆要拉断拉力 棒首先必须克服井中各类流体(如油、水或泥浆等)作用在马笼头上接头上 的力，而故障往往发生在千米或数千米深的井中，井中各类流体作用在马笼 头上接头上的力很大，譬如在井下lkm至1. 5km深度时，流体作用上接头的 力可与拉力棒的拉断力大小相当，使测井电缆的实际拉力达到设定拉断力的2
倍才能将拉力棒拉断，若井深增大，则电缆的实际拉力也增大，这就会给测
井电缆造成很大损害或使之报废。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种石油测井马笼头，在马笼头被卡在井 中时只需使用按拉力棒断裂进行设定的拉力即可使测井电缆脱开。解决上述问题的技术方案是所提供的石油测井马笼头包括第一连接件 和第二连接件，拉力棒的两端分别固定在第一连接件和第二连接件上，本发 明的特殊之处是所说的第一连接件的上部、中部和下部依次设有第一活塞、 第二活塞和第三活塞，其中第二活塞的直径大于第一活塞和第三活塞的直径， 第一连接件的第一活塞和第二活塞密封装在第一缸筒中，第一连接件的第三 活塞密封装在第二缸筒中，第二缸筒下部与第二连接件固定连接，第一缸筒 的下端面与第二缸筒的上端面接触后第一连接件的第二活塞下端面与第二缸 筒上端面之间有一平衡空腔，该平衡空腔通过第一缸筒或第二缸筒上的通道 与外界相通，第一连接件的第二活塞下端面的轴向投影面积等于第一活塞的 横截面面积。
测井时测井电缆挂接在密封接头上，密封接头再与马笼头的第一连接件 连接，测井仪器接在马笼头的第二连接件上。
由于第一连接件的第一、第二活塞装在第一缸筒中，第三活塞装在第二 缸筒中，所以第一连接件与井内流体接触的部分有第一连接件的上端和第二 活塞的下端面，而第一活塞的下端面、第二活塞的上端面以及第三活塞的上 下端面与井内流体不接触。当马笼头被卡在井中，即马笼头的第二缸筒(相 当于马笼头外壳)或第二连接件被卡死在井中的情况下，使第二活塞下端面 的轴向投影面积等于第一活塞的横截面面积，就可实现井内流体作用在第一 连接件(包括密封接头在内)上的合力为零，即井内流体作用在第一连接 件的上端和第二活塞的下端面的压力互相抵消。此时，测井电缆的拉力通过 密封接头和第一连接件将全部作用在拉力棒上。
本发明采用第一缸筒与具有三联活塞的第一连接件配合，实现了测井电 缆的拉力全部作用在拉力棒上且不受井中流体压强影响的目的，从而保证在 排除卡井故障时测井电缆不遭损毁，不但其结构简单，而且安全性很高。本 发明的缸筒与活塞之间采用密封连接，所以使用时不需要加注硅脂，在拆卸
4或维修时也免除了对硅脂的清除，方便了测井工作的进行，并使测井电缆的
联接更加便利。
图l是本发明的结构原理图。
图2是本发明第一实施例的结构图。 图3是本发明第二实施例的结构图。 图4是本发明第三实施例的结构图。
具体实施例方式
首先结合图1来说明本发明的结构原理，为了便于叙述，图1中没有绘 出马笼头内部的具体结构，譬如拉力棒的固定及连接结构、测井电缆的电连 接结构，也没有绘出测井电缆与密封接头间的连接结构。本发明的马笼头主 要由第一连接件l、第二连接件2、第一缸筒3、第二缸筒4和拉力棒5组成。 第一连接件1具有三个活塞位于第一连接件上部的第一活塞11、位于中部 的第二活塞12和位于下部的第三活塞13，其中第二活塞12的直径最大。第 一缸筒3套装在第一活塞11和第二活塞12外面，它们的结合面之间装有密 封件6，能阻止井内流体进入位于第二活塞上方的第一缸筒内腔31，所以第 二活塞12的上端面不会受到井内流体的压力。第一连接件的第三活塞13装 在相当于马笼头外壳的第二缸筒4的上部，它们的结合面间也装有密封件， 第二缸筒4的下部与第二连接件2之间采用螺纹加密封连接。拉力棒5连接 在第一连接件1和第二连接件2之间。当第一缸筒3的下端面与第二缸筒4 的上端面接触后，第二活塞下端面与第二缸筒上端面之间有一空腔32，本申 请将它定义为平衡空腔32，空腔32通过通道与外界相通，该通道可以有多种 方式，譬如，可以是第一缸筒上的通孔33，也可以是第一缸筒下端面或第二 缸筒上端面上的凹槽41。
测井时将测井电缆7连接在密封接头8上，而密封接头的下端连接在马笼头的第一连接件1上，测井仪器则连接在第二连接件2的下端。马笼头进 入油井后第一缸筒3受到井内流体的压力而趋向下滑，其下端面始终压在第 二缸筒3的上端面上。如果马笼头的第二缸筒4被卡死在井内，井内流体沿 马笼头轴向作用在第一连接件1上的力有两个 一个是作用在第一连接件上 端的向下的压力Fl; —个是井内流体通过通孔33或槽41进入平衡空腔32 后作用在第二活塞下端面14的向上的压力F2。由于密封接头7与第一连接件 l连为一体，且整个密封接头又浸没在流体中，加之测井电缆与密封接头的连 接方式是电缆的牵引钢丝挂接在密封接头内，所以压力F1作用在第一连接件 上端的面积是第一活塞11的横截面面积。对于千米或数千米的井深压力而言， 可以忽略马笼头顶端与第二活塞下端面间的高度差所产生的井内流体压力， 因此要使压力Fl与F2相等，即井内流体对第一连接件的合力为零，则第二 活塞12下端的环形面面积应等于第一活塞11的横截面面积。
需要说明的是第一缸筒所受的合压力全部传递到第二缸筒上，马笼头 被卡死后，测井电缆向上拉第一连接件时还要克服第一连接件三个活塞与缸 筒间的摩擦力与拉力棒的拉断力相比可以忽略不计，还有前面所提到的可以 忽略马笼头顶端与第二活塞下端面间的高度差所产生的井内流体压力。在工 程中忽略上述因素可以简化设计和操作，而这些因素所引起的差异可以认为 是在正常的误差之内。申请人声明，如果考虑这些因素也应在本申请的保护 范围。
图2给出了依照图1所示结构设计的一个具体实施例。马笼头由第一连 接件l、第二连接件2、第一缸筒3、第二缸筒4和拉力棒5组成。第一连接 件1上有三个活塞，它们是第一活塞11、第二活塞12和第三活塞13，各活 塞与缸筒之间均设有密封件6。第二缸筒4与第二连接件2之间采用螺纹加密 封连接，在第二缸筒的上端面开有一个凹槽41，该凹槽将外界与第一连接件 和第二缸筒之间的空腔连通，使井内流体可以进入第二活塞下方的空腔32中，
6产生一个向上的平衡压力(即图1中压力F2)。拉力棒5做成带头部的螺栓形， 它穿过第一连接件底部的孔，其下端部旋入第二连接件顶部的螺孔中。使用 时将测井电缆7的牵引钢丝和导线与密封接头8连接，电缆导线的插头插入 插座15中，而连接在插座上的导线9上端接插座15上，另一端穿过第一连 接件的通孔后接在第二连接件的密封接线柱21上。
另外，在第一连接件的第一活塞与第二活塞之间的壁上设有通孔16，将 位于第二活塞上方的第一缸筒内腔31与第一连接件中心空腔连通，其作用是 使马笼头内部的空腔连通，特别是在密封失效时可保持安全拉断性能不变。
使用时将测井电缆7与密封接头8连接，密封接头8再与第一连接件上 端的螺纹接口连接，测井仪器通过密封接口 10与第二连接件2连接。
本发明的另一实施例如图3所示。第一连接件的第二活塞12是这样构成 的它由剖分式连接环121、活塞套122组成，剖分式连接环121卡在第一连 接件1本体的凹槽中，活塞套122套装在第一连接件本体外，且与剖分式连 接环121通过螺钉123连接为一体，活塞套与第一连接件和第一缸筒的结合 面设有密封件。拉力棒51两端为螺杆，分别连接在第一连接件1和第二连接 件2上，其外周还有一个六方套筒52。其余结构与上一实施例相同。
本发明的第三实施例如图4所示。拉力棒53为后装方式，B卩拉力棒53 的上端为螺杆，穿过第二连接件2的孔后与第一连接件1的底部连接，其下 端加密封，并用螺塞54固定。其它结构与图2所示的实施例相同。
权利要求
1、石油测井马笼头，包括第一连接件(1)和第二连接件(2)，拉力棒(5)的两端分别固定在第一连接件和第二连接件上，其特征是所说的第一连接件的上部、中部和下部依次设有第一活塞(11)、第二活塞(12)和第三活塞(13)，其中第二活塞(12)的直径大于第一活塞(11)和第三活塞(13)的直径，第一连接件的第一活塞和第二活塞密封装在第一缸筒(3)中，第一连接件的第三活塞密封装在第二缸筒(4)中，第二缸筒下部与第二连接件固定连接，第一缸筒的下端面与第二缸筒的上端面接触后第一连接件的第二活塞下端面与第二缸筒上端面之间有一平衡空腔(32)，该平衡空腔通过第一缸筒或第二缸筒上的通道与外界相通，第一连接件的第二活塞下端面的轴向投影面积等于第一活塞的横截面面积。
2、 根据权利要求1所述的马笼头，其特征是所说第一连接件的第二活塞 (12)是这样构成的它由剖分式连接环(121)、活塞套(122)组成，剖分式连接环(121)卡在第一连接件(1)本体的凹槽中，活塞套(122)套装在 第一连接件本体外，且与剖分式连接环(121)通过螺钉(123)连接为一体， 活塞套与第一连接件和第一缸筒的结合面设有密封件。
3、 根据权利要求1或2所述的马笼头，其特征是所说的第一缸筒或第二 缸筒上的通道是第一缸筒上的通孔(33)。
4、 根据权利要求1或2所述的马笼头，其特征是所说的第一缸筒或第二 缸筒上的通道是第一缸筒下端面或第二缸筒上端面上的凹槽(41)。
5、 根据权利要求4所述的马笼头，其特征是在第一连接件的第一活塞与 第二活塞之间的壁上设有通孔(16)，将位于第二活塞上方的第一缸筒内腔(31)与第一连接件中心空腔连通。
全文摘要
本发明是一种石油测井马笼头，当在马笼头被卡在井中时测井电缆无需克服井深流体的压力即可将拉力棒拉断，使测井电缆脱开。本发明包括第一连接件和第二连接件，拉力棒分别固定在第一和第二连接件上，第一连接件的上、中、下部依次设有第一、第二和第三活塞，其中第二活塞的直径大于第一和第三活塞的直径，第一和第二活塞密封装在第一缸筒中，第三活塞密封装在第二缸筒中，第二缸筒下部与第二连接件固定连接，第一缸筒的下端面与第二缸筒的上端面接触后第二活塞下端面与第二缸筒上端面之间有一平衡空腔，该平衡空腔通过第一缸筒或第二缸筒上的通道与外界相通，第二活塞下端面的轴向投影面积等于第一活塞的横截面面积。
文档编号E21B47/12GK101509371SQ200910021510
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月12日 优先权日2009年3月12日
发明者张国桉, 张家福 申请人:西安通源石油科技股份有限公司