一种同径伸缩杆设计探讨

明晓峰

摘 要：伸缩杆是杆体长度的延伸和缩减。在某些领域的施工工作中，为了能够使作业延伸到一定的距离，通常的做法就是使长度延伸，而为了能够灵活地掌握长度的变化，就需要一种动态的长度伸缩和减少，既实现远近的变化、实现远近的控制。本文探讨的就是一种同径杆体的伸缩和变化模式，且以综合录井专业为例。

关键词：伸缩杆；延伸；控制；变化

0引言

通常情况下，伸缩杆体都是圆柱形的，因为圆柱形的伸缩更容易实现。但是，在具体的施工中，却往往需要其它形状的长度伸缩变化，这些变化包括了位置的定位和方向上的掌握。而普通的圆柱形伸缩杆在这些方面就无法实现特定的要求。以综合录井为例，录井脱气器是进行随钻气体检测的重要装置，脱气器是一种非物理量转换装置，能够实现对钻井液的充分搅拌，达到定量脱气是脱气器的主要功能。长期以来，综合录井所用的脱气器主要包括：浮子式脱气器、电动式连续脱气器和热真空蒸馏脱气器，这些种类的脱气器在工作原理上都有所不同，脱气效率也不同。在气体检测中，对脱气器的要求是能够实现定量，同时，要有更高的脱气效率。要实现脱气器的定量脱气，最根本的就是要做到钻井液进入量和钻井液脱出量的一致。浮子式脱气器是一种自然脱气，脱气效率低；电动式连续钻井液脱气器在钻井液液面高低出现变化时，需要人为的调整，无法达到定量脱气的要求；热真空蒸馏脱气器是一种非连续的脱气方式，無法达到连续脱气的要求。

1悬浮式脱气器

为了能够克服上述几种脱气器在运行中的各种弊端，出现了一种悬浮式脱气器。悬浮式脱气器漂浮在钻井液一定深度的液面上，能有效地解决脱气器的脱空问题。但是，悬浮式脱气器在钻井液液面上漂浮并不是恒定的，因为要受到搅拌棒旋转产生的扭转力和非静止液面产生的波动变化。在这种情况下，如何能够实现悬浮式脱气器在纵向上上下跟踪而在横向上相对稳定要求，就成了一个有待解决的问题。

从悬浮式脱气器的结构上分析，起到悬浮作用的是浮腔，浮腔漂浮在钻井液液面上，此处的钻井液是汇集在缓冲罐中，缓冲罐是按照钻井液低进高出的模式设计的。缓冲罐中除了有浮腔外，还安装有其它多个传感器，所以，浮腔不可能是在缓冲罐中随意在水平面上飘动的，而只能是在垂向上下运动的前提下，最大程度地保持横向稳定，由此就提出了如何才能实现这种作业的技术问题。

2同径伸缩杆的结构设计

要实现浮腔保持垂向上下自由无阻运动，而保持横向位置的相对稳定，就必须利用杆体进行定位，而这种杆体自身首先必须是畅滑无阻的。伸缩杆整体为优质耐腐蚀的不锈钢材质制，根据实际生产需要可分为三种基本形状，既：多边形伸缩杆、圆形伸缩杆和键槽形伸缩杆。

2.1多边形伸缩杆

多边形伸缩杆是非圆形伸缩杆，组成部件包括：滑套杆、防斜阶、止落阶和伸缩杆。多边形包括了正多边形、非正多边形、凸多边形和凹多边形，各种多边形的设计一致。在由三部分组成的多边形伸缩杆中，各部分互为滑套杆和伸缩杆。① 滑套杆。滑套杆是伸缩杆的垂向运动腔，内壁光滑无阻碍，滑套杆的底部是防脱落止落阶，既在底部为和多变形相形的缩小腔，防止伸缩杆脱落到滑套杆外。② 伸缩杆。伸缩杆在上级滑套杆内自由伸缩运动，伸缩到最大伸长量时，伸缩杆上的防斜阶搭落在止落阶上，防止脱出滑套杆。此时，互套的下级伸缩杆从滑套杆内脱出，实现垂向长度延伸。收起时是滑套杆和伸缩杆的反向运动，各部分的功能一致。多边形滑套杆和圆形伸缩杆的区别在于，多边形伸缩杆不能产生径向运动。

2.2圆形伸缩杆

圆形伸缩杆和多变形伸缩杆的区别在于，圆形伸缩杆可以产生径向运动，适用于可径向转动、垂向定位的需要。① 滑套杆。滑套杆是伸缩杆的垂向运动腔，内壁光滑无阻碍，滑套杆的底部是防脱落止落阶，既在底部为和多变形相形的缩小腔，防止伸缩杆脱落到滑套杆外。② 伸缩杆。伸缩杆在上级滑套杆内自由伸缩运动，伸缩到最大伸长量时，伸缩杆上的防斜阶搭落在止落阶上，防止脱出滑套杆。此时，互套的下级伸缩杆从滑套杆内脱出，实现垂向长度延伸。收起时是滑套杆和伸缩杆的反向运动，各部分的功能一致。

2.3键槽形伸缩杆

键槽形伸缩杆在外形上同圆形伸缩杆，但键槽形伸缩杆的凹键槽滑道和凸键槽滑杆限制了其径向运动，在垂向运动上同多边形伸缩杆。键槽形伸缩杆主要组成部分包括：凹键槽滑道、止落环、凸键槽滑杆和连接环。① 凹键槽滑道。在桶状的两侧壁上纵向开两列凹键槽，或在上下两圆盘的两侧垂向焊接槽钢。凹键槽和凸键槽互扣上下连接滑动，止落环的直径等同于凹键槽直径，当落到下圆盘时止住，既凸键槽的上盘和下盘是分开卡放在凹键槽滑道内的，先将上盘连同滑杆嵌放在凹键槽滑道内，下盘放在上级凹键槽滑道外，这样将两体连接后则止落环就伸缩卡落在下盘上。② 连接环。连接环焊接在上级的下盘上，结构同上述。收起时是凹键槽滑道和凸键槽滑杆的反向运动，各部分的功能一致。

按照如上设计，伸缩杆实现了如下功能：

2.4伸缩杆的作用体现

在伸缩杆的作用下，不管钻井液的波动，脱气器不会出现摇摆，确保了稳定的钻井液进入量；

① 悬浮在缓冲罐中的脱气器不会在罐内产生横向漂移，不会与其它设施产生碰撞，从而不影响交叉施工作业；

② 在伸缩杆的作用下，悬浮式脱气器漂浮在钻井液上保持横向稳定、纵向漂浮自如，从而保证进液量和出液量的一致，确保了定量脱气和定量分析；

③ 在罐内无钻井液的情况下，伸缩杆对悬浮式脱气器在纵向高差内进行了限制，防止了脱气器坠落到罐底沉砂中，不会出现掩埋；

④ 由于悬浮式脱气器不会掩埋到沉砂中，搅拌棒高速旋转不会受到阻碍产生过流，消除了烧毁脱气器的可能性；

⑤ 由于伸缩杆能够对脱气器进行垂向定位，搅拌棒不会随钻井液液面的起伏波动而产生过流，延长了电机使用寿命；

⑥ 伸缩杆对脱气器进行垂向定位，搅拌的钻井液不会出现无定向飞溅，有利于环境保护。

3结语

伸缩杆的通体设计符合垂向伸缩定位的要求，操作简便，维护简单，彻底解决了悬浮式脱气器在垂向上的定位问题，伸缩杆的设计可用于各有关行业。