專利名稱：便攜式自動收線智能測長儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于油田井下作業(yè)既能自動收線快速測量管件長度，又能優(yōu)化組配管柱的長度測算儀器。
目前在油田鉆采井下作業(yè)中，對于井下管件長度的測算工作，通常都是使用鋼卷尺由三人協(xié)作經(jīng)重復(fù)測量、記錄，之后再利用計算器、數(shù)據(jù)表對所測長度數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)累計和人工配管柱計算，最后填報完井表過程來完成。這種原始方法存在測量誤差大，測量工作量大，人工累計核算量大，測量時易夾尺，測算費工、費時以及很難準確配柱等問題。
對于以上作業(yè)難題，青島半導(dǎo)體研究所和勝利油田井下作業(yè)公司曾協(xié)作研制過《油井電腦自動測長儀》，提出了整體管柱的測長方法，但這種方法只能解決井下整體管柱的測長問題，無法實施分段優(yōu)化組配管柱作業(yè)。
經(jīng)檢索未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明相同的專利。
本實用新型的目的是提供一種攜帶操作方便，能自動收線快速精確測量管件長度，又能對所測管件長度數(shù)據(jù)進行分段優(yōu)化組配管柱運算的長度測算儀器。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的在儀器殼體后腔內(nèi)裝有一個繞線輥，繞線輥內(nèi)裝有一個特制光電編碼器，光電編碼器的碼盤軸與繞線輥端部空心軸柔性連接，在繞線輥的外周固定并規(guī)則纏繞測線，在儀器殼體后腔上部裝有一個歸線背輥緊靠測線，測線的拉動端通過測線刮油密封組件在儀器前端引出限位牽引。在儀器左中腔裝有一個條盒齒圈組件與后腔的繞線輥齒輪傳動，在條盒齒圈發(fā)條彈性力作用下，繞線輥始終處于繞線回拉狀態(tài)。當拉動測調(diào)卡鉗帶動測線拉動測量時，測線驅(qū)使繞線輥帶動碼盤軸同步轉(zhuǎn)動，由特制光電編碼器線性輸出兩路當量計數(shù)脈沖信號，在此同時，裝在儀器殼體前腔的89C52單片機系統(tǒng)(二次儀表)采集所輸當量脈沖信號，依測差原理實現(xiàn)測量計數(shù)并顯示所測長度數(shù)值，進而其實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的自動累計、優(yōu)化、查詢、插入、刪除和分區(qū)存貯功能，以及連接配置設(shè)備實現(xiàn)打印、與計算機通訊功能。
本實用新型因為設(shè)定便攜結(jié)構(gòu)和采用彈性回拉傳動機構(gòu)光柵測距，其中繞線傳動機構(gòu)線性繞放測線，所以該儀器操作方便，可實現(xiàn)拉動快速測量，測量時測線不下垂、無“夾尺”現(xiàn)象、不需人工記錄、不存在讀數(shù)誤差、測量精度高；同時由于采用測調(diào)卡鉗輔助測距，所以可為準確配管柱精確調(diào)整消除掉管件旋接的螺紋重疊高度；另外由于儀器設(shè)有優(yōu)化、存貯和與計算機通訊功能，所以可實現(xiàn)優(yōu)化組配管柱以及免除人工填報數(shù)據(jù)表工作。該儀器可使整個測算工作省工、省時，利用它可以間接的縮短作業(yè)時間和提高作業(yè)質(zhì)量。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實施例及其附圖給出。


圖1是便攜式自動收線智能測長儀的外型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是A-A剖視圖。
圖3是B-B局部剖視圖。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步祥細說明。
該便攜式自動收線智能測長儀包括一個注塑成型的材質(zhì)為PA-1010的儀器殼體(圖1)14，其中腔右側(cè)注有φ8軸頭沉孔，其后腔右上側(cè)注有1000083軸承安裝孔，在其底部中間臺階面上嵌有儀器零點鉗口，在其右外側(cè)中間部位注有一個按手持操作造型的便攜凹槽。有一個特制光電編碼器(圖2)27安裝在碼盤芯座(圖2)26內(nèi)，在碼盤芯座(圖2)26外部裝有900810軸承(圖2)25。有一個繞線輥(圖2)24，其前部外周加工有繞線螺紋，后部加工有傳動齒輪和空心軸，將裝有900810軸承(圖2)25和碼盤芯座(圖2)26的光電編碼器(圖2)27自繞線輥(圖2)24前端裝入其內(nèi)腔，再取1000088軸承(圖2)28裝在繞線輥(圖2)24空心軸上，在繞線輥(圖2)24空心軸與碼盤軸(圖2)27-01間隙處擠注玻璃膠，使碼盤軸(圖2)27-01與繞線輥(圖2)24柔性連接。將裝配好的繞線輥(圖2)24連同碼盤芯座(圖2)26和光電編碼器(圖2)27裝入儀器殼體(圖2)14后腔。安裝時應(yīng)先將編碼器(圖2)27的電源信號線沿其走線槽引入前腔，之后對正走線缺口將碼盤芯座(圖2)26嵌裝在儀器殼體(圖2)14后腔右壁定位凸臺處，然后用M2螺釘將其固定。有一個裝有發(fā)條(圖2)20、支承壓蓋(圖2)19、條軸(圖2)23并條軸(圖2)23兩端裝有1000088軸承(圖2)22的條盒齒圈(圖2)18安裝在儀器殼體(圖2)14左中腔。有一個兩端裝有1000083軸承(圖3)30的歸線背輥(圖3)31安裝在儀器殼體(圖3)14后腔上部繞線輥(圖3)24之上。安裝時繞線輥(圖3)24與歸線背輥(圖3)31的間隙是測線直徑的0.7倍。有一個軸承支板(圖2)17裝在繞線輥(圖2)24、歸線背輥(圖3)31和條盒齒圈(圖2)18的外軸端并其用M2螺釘在儀器殼體(圖2)14后腔左側(cè)固定。有一根一端連接限位小球瓣體(圖1)3的測線(圖1)7，其上套裝限位密封頭(圖1)12、蛹式刮油器(圖1)8、密封組件(圖1)13，這些測線套裝件安裝在儀器殼體(圖1)14前腔中上部的刮油密封件安裝通孔內(nèi)，測線(圖1)7的穿入端沿安裝通孔引入儀器殼體(圖1)14后腔再穿入繞線輥(圖2)24繞線螺紋段外邊緣的引線孔折栓固定。采用蛹式刮油器(圖1)8是用來刮測線(圖1)7在測量過程可能粘到的油污或泥沙，整個測線刮油密封段是為確保測線(圖1)7在不同工況環(huán)境下回收進入儀器腔體內(nèi)清潔順暢，被精確回繞。將條軸制動盤(圖2)21嵌入條軸(圖2)23外端，取專用工具按發(fā)條(圖2)20上緊的方向轉(zhuǎn)動條軸制動盤(圖2)21，使測線(圖1)7全部繞在繞線輥(圖2)24上，并使條軸(圖2)23預(yù)緊兩轉(zhuǎn)后用M2螺釘將條軸制動盤(圖2)21固定在軸承支板(圖2)17上。在儀器殼體(圖2)14后腔封裝槽內(nèi)涂密封膠，將封裝側(cè)板(圖2)29封壓在儀器殼體(圖2)14后腔左側(cè)用M2螺釘固定。
該便攜式自動收線智能測長儀還包括一個由89C52、DS1230、MAX667等器件接插在線路板上構(gòu)成的電路主板(圖2)16，連接電路主板(圖2)16的液晶模塊(圖1)11、薄膜開關(guān)面板(圖1)10和打印通訊接口插座(圖2)2并液晶模塊(圖1)11裝在薄膜開關(guān)面板(圖1)10上組成的安裝在儀器前腔的89C52單片機系統(tǒng)。其中電路主板(圖2)16安裝在儀器殼體(圖2)14的左前腔，薄膜開關(guān)面板(圖1)10安裝(安裝時其周邊涂密封膠)在儀器殼體(圖1)14的前腔上部。有一個焊有充電插座的充電電池組(圖2)15，它與電路主板(圖2)16連接后裝在儀器殼體(圖2)14的右前腔。光電編碼器(圖2)27的電源信號線是在安裝電路主板(圖2)16時接入其工作電路的。這里的89C52單片機系統(tǒng)，是用來采集光電編碼器輸出的兩路計數(shù)脈沖信號當量轉(zhuǎn)換成測長數(shù)值并顯示、存貯以及對所測數(shù)值進行運算處理。有一個滑動護板(圖1)9，安裝在儀器殼體前腔最上面。有一個上面裝有充電插座(圖1)6和打印通訊共用接口插座(圖2)2的封端板(圖2)5封裝在儀器殼體(圖2)14前端用M2螺釘固定。封裝時在封裝端板(圖2)5和限位密封頭(圖1)12的密封槽內(nèi)涂密封膠和玻璃膠。有一個外周套裝O型圈的接口密封壓蓋(圖1)1手動封壓在封裝端板(圖1)5的接口密封槽上。
本測長儀還有一個測調(diào)卡鉗組件(圖1)4由尺柄(圖1)4-01、滑動鉗口(圖1)4-02、滑動栓釘(圖1)4-03、緊定螺母(圖1)4-04構(gòu)成。尺柄(圖1)4-01的探出端在儀器裝配最后裝在限位小球瓣體上，尺柄(圖1)4-01內(nèi)側(cè)加工有燕尾槽，它除測量時外被歸位嵌掛在儀器殼體(圖1)14前腔左外側(cè)的燕尾體上。測量時測調(diào)卡鉗組件(圖1)4連動測線(圖1)7與測長儀主體形成類似一把超量程數(shù)顯大卡尺，它不但可當做尺頭工作，還可作為配柱需要消除管件旋接螺紋高的調(diào)整部件。同時測調(diào)卡鉗(圖1)4與測長儀主體及其零點鉗口將測線(圖1)7架高平行測量，可防止在橫向移卡測量時測線(圖1)7與所測管件上的油污塊接觸影響快速精確測量。
本測長儀還配有一臺μp40-TP微型打印機供在作業(yè)現(xiàn)場打印測算數(shù)據(jù)；還配有一個專用充電器以完善儀器的使用。
在本實用新型的最佳實施方案中，繞線輥(圖2)24外周加工有M74×0.5-7H左繞線螺紋；測線(圖1)7采用φ0.5不銹鋼絲；繞線輥(圖2)24與歸線背輥(圖3)31的間隙為0.35mm；二次儀表鍵盤采用薄膜開關(guān)面板(圖1)10；儀器最大量程11.5m；儀器整體密封。
該便攜式自動收線智能測長儀是這樣工作的當拉動調(diào)定的測調(diào)卡鉗(圖1)4測量時，測調(diào)卡鉗(圖1)4帶動測線(圖1)7驅(qū)使繞線輥(圖2)24與光電編碼器的碼盤軸(圖2)27-01正向同步轉(zhuǎn)動，光電編碼器(圖2)27線性輸出相加當量計數(shù)脈沖信號，89C52單片機系統(tǒng)跟蹤采集所輸計數(shù)脈沖信號(設(shè)脈沖數(shù)為X1，取X1為正數(shù))并當量轉(zhuǎn)換長度值顯示；與此同時，條盒齒圈(圖2)18與繞線輥(圖2)24齒輪傳動，在發(fā)條(圖2)20彈性力作用下，測線(圖1)7時刻處于被纏繞回拉狀態(tài)，當測調(diào)卡鉗(圖2)4牽引測線(圖1)7有回送動作時，繞線輥(圖2)24立即回繞測線(圖1)7并帶動光電編碼器(圖2)27的碼盤軸(圖2)27-01反向同步轉(zhuǎn)動，光電編碼器(圖2)27線性輸出相減當量計數(shù)脈沖信號，89C52單片機系統(tǒng)跟蹤采集所輸計數(shù)脈沖信號(設(shè)該脈沖數(shù)為X2,X2為負數(shù))，X2與X1相加后當量轉(zhuǎn)換成長度值顯示。在整個傳動過程中，背輥(圖3)31始終緊靠測線(圖3)7使其規(guī)則纏繞在繞線輥(圖2)24上。其中碼盤軸(圖2)27-01每轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)，繞線輥(圖2)24就繞放一確定的繞線周長(設(shè)為Ln)，本測長儀Ln=233.45mm/r，又光電編碼器為500p/r，碼盤軸上安裝的光柵盤角位移一個光柵即對應(yīng)一個電脈沖信號P，繞線輥(圖2)24繞過一個光柵角位移測線伸縮的當量長度為Ln(500p/r)=0.46mm/p。當儀器零點鉗口和測調(diào)卡鉗(圖1)4的滑動鉗口(圖1)4-02卡在油管端面時，測線(圖1)7所拉出的長度，也就是89C52單片機系統(tǒng)跟蹤采集光電編碼器輸出的兩路計數(shù)脈沖數(shù)相加后當量轉(zhuǎn)換的長度值0.46(X1+X2)mm，它恰好是管件在配柱時的有效長度。在0-11.5m量程內(nèi)，儀器測量精度≤1-0.2L‰mm(L為單次測量長度)。當按動儀器薄膜開關(guān)面板(圖1)10上的測量鍵時，儀器89C52單片機系統(tǒng)確認當前長度值并自然排序?qū)⑵浯嫒胨诠ぷ鲄^(qū)存貯單元，這樣即完成一個長度數(shù)據(jù)的測量；當手持儀器和測調(diào)卡鉗同時橫向移卡到下一根管件并按動測量鍵時，則又完成一個長度數(shù)據(jù)的測量；……可快速采集完所有管件的長度數(shù)據(jù)。在結(jié)束測量時，可持測調(diào)卡鉗(圖2)4回送測線至限位端復(fù)位。接著根據(jù)井下配柱區(qū)段設(shè)定值，在儀器薄膜開關(guān)面板(圖1)10的數(shù)字健上健入優(yōu)選區(qū)段首序號、末序號，健入設(shè)定目標值，按動其優(yōu)化健，則儀器89C52單片機系統(tǒng)在該確定的范圍內(nèi)進行優(yōu)化組合運算，很快顯示出優(yōu)化組配管柱結(jié)果，同時標出優(yōu)化出局的管件序號?，F(xiàn)場工作人員只需按所標管件序號將其抬離該優(yōu)選區(qū)段即完成一次管柱優(yōu)配工作。該儀器可進行多區(qū)段優(yōu)配管柱。
權(quán)利要求1．一種便攜式自動收線智能測長儀，該測長儀有一個可輸出兩路脈沖信號的特制光電編碼器(27)，其特征在于儀器殼體(14)后腔內(nèi)裝有一個繞線輥(24)，繞線輥(24)內(nèi)安裝特制光電編碼器(27)，特制光電編碼器(27)的碼盤軸(27-01)與繞線輥(24)端部的空心軸柔性連接，在繞線輥(24)的外周固定并規(guī)則纏繞一根測線(7)，在儀器殼體(14)后腔上部裝有一個背輥(31)緊靠測線(7)，測線(7)的拉動端通過密封組件(13)、蛹式刮油器(8)、限位密封頭(12)在儀器殼體(14)前端中上部引出限位牽引，在儀器殼體(14)左中腔裝有一個條盒齒圈組件(18)、(19)、(20)、(22)、(23)與繞線輥(24)齒輪傳動，在儀器殼體(14)前腔裝有一個由電路主板(16)、薄膜開關(guān)面板(10)、液晶模塊(11)、打印通訊接口插座(2)組成的89C52單片機系統(tǒng)，在儀器殼體(14)右前腔裝有儀器的供電電池組(15)，有一個測調(diào)卡鉗組件(4)掛接限位小球瓣體(3)牽引測線(7)限位嵌掛在儀器殼體(14)前腔左側(cè)的燕尾體上。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式自動收線智能測長儀，其特征在于繞線輥(24)外周加工有螺距等于測線直徑的繞線螺紋。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述便攜式自動收線智能測長儀，其特征在于繞線輥(24)與背輥(31)的間隙應(yīng)是測線直徑的0.7倍。
4．根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述便攜式自動收線智能測長儀，其特征在于測線(7)的直徑應(yīng)是φ1以下的鋼絲或鋼絲繩。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式自動收線智能測長儀，其特征在于測線(7)上的蛹式刮油器(8)為小端通徑等于測線直徑的錐形彈簧。
專利摘要便攜式自動收線智能測長儀應(yīng)用于油田鉆采井下作業(yè),它是一種攜帶操作方便,能自動收線快速測量管件長度,又能對所測長度數(shù)據(jù)進行分段優(yōu)化組配管柱的長度測算儀器。該測長儀由一個特制光電信號傳感器、一套自動收線測距機構(gòu)和一個89C52單片機系統(tǒng)組成。該測長儀能用作在惡劣工況環(huán)境下快捷準確地測量油管、套管等管件的長度以及即刻完成優(yōu)化組配管柱運算。
文檔編號G01B21/02GK2318604SQ97225058
公開日1999年5月12日 申請日期1997年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月28日
發(fā)明者劉希君 申請人:劉希君