墊圈內徑檢測裝置目的和意義

① 煤礦防爆電氣檢查細則內容

蒼上煤礦防爆電氣檢查標准
總 則
第一條 本標准適用於本礦井井下和地面具有瓦斯、煤塵爆炸環境中使用的防爆電氣設備及連線電纜。
第二條 防爆電氣設備、小型電器必須有永久性的防爆標志（Exdi）、煤安標志（MA）、產品「銘牌」，無「防爆標志」、「煤安標志」為失爆，無「銘牌」為不完好。
第三條 防爆電氣設備、小型電器設備下井前必須經專職防爆檢查員檢查，粘貼「防爆檢查合格證」，並簽發「入井許可證」才能下井，現場檢查無「防爆檢查合格證」為失爆。
殼體

第四條 凡是轉軸穿過隔爆外殼壁的地方應有隔爆軸承蓋，否則為失爆。
第五條 隔爆外殼變形長度超過50mm，凹凸深度超過5mm為失爆。
第六條 隔爆外殼開焊為失爆，銹蝕嚴重、有銹皮脫落為失爆；油漆皮脫落較多為不完好。
第七條 穿越隔爆腔的接線座有裂縫或晃動為失爆。
第八條 隔爆外殼上的觀察窗內密封襯墊必須採用具有一定強度的金屬或金屬包覆的不燃性材料製成，襯墊的厚度不能小於2mm。當外殼凈容積不大於100cm3時，襯墊寬度不得小於9.5mm。否則為失爆。觀察窗玻璃表面傷痕深度小於1mm為不完好，否則為失爆。

防爆面

第九條 隔爆結合面間隙和寬度不得小於表1、表2的規定，快開式門或蓋的隔爆接合面的最小有效寬度不小於25mm，否則為失爆。
1、靜止隔爆面的間隙與結合面寬度：表1
隔爆空腔容積（L） ≤0.5 0.5～2 >2
間隙（mm） ≤0.3 ≤0.4 ≤0.5
結合面寬度（mm） ≥8 ≥12.5 ≥25

2、活動部分（操縱桿及電機軸）隔爆結合面間隙與結合面寬度：
隔爆空腔容積（L） ＜0.5 ≥0.5 備注
結合面寬度（mm） ≥12.5 ≥25
間隙
（mm） 操縱桿及孔 ≤0.3 ≤0.5
電機軸及孔 ≤0.4 ≤0.6

第十條 隔爆面劃傷為不完好，其深度與寬度不大於0.5mm，或無傷隔爆面有效寬度小於表1、表2規定值的2/3，為失爆。無傷隔爆面的有效寬度計算見圖1。
第十一條 轉蓋式或插蓋式隔爆面的寬度不得小於25mm，間隙不得大於0.5mm，否則為失爆。快開式門或蓋因變形打不開，且隔爆面間隙大於或結合面有效寬度小於表1規定值為失爆，否則為不完好。
第十二條 隔爆面的表面粗糙度應不大於6.3um，操縱桿的粗糙度應不大於3.2um，否則為失爆。
第十三條 隔爆面有銹跡，用棉紗擦後，有「雲影」為不完好，仍留有銹蝕斑痕者為失爆。（雲影：青褐色氧化鐵雲狀痕跡，用手摸無感覺）。
第十四條 隔爆面局部存在直徑大於0.5mm，深度大於1mm的砂眼，在1cm2范圍內超過5個為失爆。
第十五條 隔爆面上不得有油漆和硬雜物，否則為失爆。
第十六條 隔爆面應磷化或塗以適量的中性凡士林等合格的防銹油（磷化後也可塗凡士林油），磷面脫落並未塗防銹油為失爆。塗油應在防爆面上形
成一層薄膜為宜，塗油過多為不完好。

電纜引入裝置

第十七條 高壓電纜的引入裝置採用澆鑄固化密封式時，填料的填充深度須大於電纜引入孔徑的1.5倍（最小為40mm），否則為失爆。採用鎧裝電纜供電時，使用密封圈要全部套在鉛皮上，否則為失爆。
第十八條 電纜護套伸入器壁小於5mm為失爆；大於15mm為不完好，電纜直徑較大而不能進入接線腔時，可適當將需伸入接線腔部分電纜護套銼細。
第十九條 沒有接線的電纜引入裝置分別用密封圈、金屬擋板和擋圈依次裝入、壓緊，否則為失爆。接線的電纜引入裝置加裝的金屬圈應裝在密封圈外面，否則為失爆。
第二十條 金屬檔板直徑與進線裝置內徑之差應不大於2mm，厚度不小於2mm，金屬套圈外徑與進線裝置內徑之差應不大於2mm，厚度不小2mm，否則為失爆。
第二十一條 接線嘴壓緊後應有間隙，否則為失爆。接線嘴應平行壓緊，兩壓緊螺絲入扣差不應小於5mm，否則為不完好。接線嘴壓緊後仍不能將密封圈壓緊時，只能用一個厚度適當的金屬圈來調整，不得再墊其它雜物。金屬圈內的外徑應與喇叭嘴伸入器壁規格一致，否則為失爆。
第二十二條 接線嘴壓緊要求：卡蘭式的以壓緊密封圈後用單手晃動喇叭嘴，上下左右晃動時為失爆。螺旋式接線嘴擰入絲扣數不得少於5扣，用單手順壓緊方向用力擰動超過半圈為失爆。
第二十三條 接線嘴嚴禁朝上，否則為失爆。接線嘴外部有缺損，不影響防爆性能為不完好。
第二十四條 電纜壓線板壓緊要求：未壓緊電纜為失爆，電纜壓緊後的直徑比原直徑減少10%以上，為不完好。
第二十五條 低壓隔爆開關接線室內不允許有負荷側接線嘴接入引出電源線或從電源側接線嘴接入引出負荷線，低壓隔爆開關接控制線、信號線的喇叭嘴嚴禁接入或引出動力線，否則均為失爆。

密封圈

第二十六條 必須使用合格的橡膠密封圈，否則為失爆。
第二十七條 密封圈尺寸應符合以下規定：
1、密封圈外徑與進線裝置內徑差應符合表3規定值，否則為失爆。
D（mm） D0—D（mm）
D≤20
20＜D≤60
D＞90 ≤1
≤1.5
≤2
備註：D：表示密封圈外徑，D0：表示進線裝置內徑
2、密封圈內徑與電纜外徑差為±1mm、芯線截面積4mm2及以下電纜密封圈內徑不大於電纜外徑，否則為失爆。
3、密封圈的厚度不小於電纜外徑的0.7倍，且不小於10mm，否則為失爆。
4、密封圈的寬度不得小於電纜外徑的0.3倍（截面積70mm2的電纜除外），且不得小於4mm，否則為失爆。
第二十八條 密封圈修整後應整齊圓滑，凹凸大於2mm（含2mm）為失爆，小於2mm為不完好。
第二十九條 密封圈的同心槽線應朝內，否則為不完好。控制線、信號線的密封圈分層嚴重內凸、外凹達密封圈寬度的1/3者為失爆。
第三十條 電纜與密封圈之間不得包紮其它物體，否則為失爆。密封圈的單孔內穿進多根電纜時為失爆。

緊固件

第三十一條 隔爆面緊固件應齊全、完整、可靠，否則為失爆。
第三十二條 緊固件應採用不銹材料或經電鍍防銹處理，否則為不完好。
第三十三條 用一緊固部位的螺母、螺栓其規格應一致。螺紋裸露部分一般不得超過三扣，否則為不完好。
第三十四條 緊固隔爆面的螺母必須上滿扣，否則為失爆。緊固螺釘伸入螺孔長度應不小於螺紋直徑的尺寸，（鑄鐵、銅、鋁件等不小於螺紋直徑的1.5倍），如螺孔深度不夠螺紋直徑尺寸，則螺釘必須擰滿螺孔，否則為失爆。
第三十五條 隔爆面緊固螺栓應加裝彈簧墊圈或背帽（彈簧墊圈與螺栓規格一致，彈簧墊圈應壓平），螺栓松動，無彈簧墊圈（或背帽）和彈簧墊圈不合格均為失爆。

聯鎖裝置

第三十六條 所有開關的閉鎖裝置必須能可靠到地防止擅自送電，防止擅自開蓋操作，保證非專用工具不能輕易解除它的作用，否則為失爆。
第三十七條 開關內隔離開關應與負荷斷路器、接觸器在電氣或機械上聯鎖。否則為失爆。

電纜與連接

第三十八條 電纜（包括通訊、照明、纖毫、控制以及高低壓橡套電纜）的連接不採用連接裝置的接頭，為失爆。
第三十九條 鎧裝電纜的連接不採用連接器和未灌注絕緣充填物或充填不嚴密的接頭，為失爆。
第四十條 通電電纜末端沒有接防爆電氣設備或防爆元件，為失爆。
第四十一條 橡套電纜護套損壞露出芯線或傷痕深度達最薄處二分之一以上，長度達20mm，或沿圍長三分之一以上為失爆。

電纜接線工藝

第四十二條 接線應採用弓形墊圈、碗形墊圈或利用專用的接線頭連接導線，螺母下應有彈性墊圈，或採用雙螺母，不得壓芯線絕緣。芯線裸露部分距距卡爪（或平墊圈）的最近端不得大於1mm，否則為不完好。
第四十三條 高壓電纜的連接，一律採用壓接方式，否則為不完好。接線柱使用壓板壓線時；壓板凹面一律朝下，否則為不完好。井下使用的帶有屏蔽層處理干凈，否則造成事故按失爆處理。
第四十四條 電氣設備內接地線未接者為失爆。接線腔內地線長度應適宜，以松開先嘴卡蘭拉動電纜後，三相火線拉緊或松脫時，地線不脫為宜；接地螺栓、螺母、墊圈不允許塗絕緣物。否則為不完好。
第四十五條 接線腔應保持干凈，無雜物和水珠，使用鎧裝電纜的接線腔內不允許有油，否則為不完好。
第四十六條 隔爆接線腔內導線的電氣間隙應符合表4規定值，否則為失爆。隔爆電動機斜面接線盒嚴禁反裝，否則為失爆。
表4、隔爆腔內導線的電氣間隙（mm）
額定電壓（V） 電氣間隙（mm）
500V以下 6
660 10
1140 18
3300 36
6000 60

其它

第四十七條 插接裝置的電源側應接插座，負荷側應接插銷，當斷開時插銷不得帶電，否則為失爆。
第四十八條 各種防爆電氣設備的保護裝置和影響防爆性能的附屬元件必須齊、完整、可靠。損壞、拆除或失效均為失爆。
第四十九條 接線嘴電纜出口處應平滑，出現死彎致使像套電纜（包括控制線、信號線）絕緣外護套與相線的絕緣橡膠分層為失爆。
第五十條 旋轉電機在正常工作狀態下，外風扇、風扇罩、通風孔擋板和它們的緊固零件相互間的距離最小為風扇最大直徑的1%，且不小於1mm，否則為失爆。
第五十一條 彈性物上不得再加彈簧墊，否則為失爆。
第五十二條 井下電纜不得用鐵絲捆吊，不得盤圈。
第五十三條 喇叭嘴用密封圈分層不得朝外。
第五十四條 接地裝置必須規范，杜絕串聯接地。
第五十五條 五小電器必須上牌管理且牌板規格一致，不得用鐵絲固定。
第五十六條 礦用開關必須上架管理。
第五十七條 本規定解釋權屬機電科.

② 論文題目:發電機組和大型電動機測溫裝置的測試和改進(的目的和意義)

我想是，溫度和地球的上的任何物質都有著重要聯系，溫度高低可以影響到設備的穩定運行性能，也可以作初步判別設備優良中差，發電機，電動機都是作高速旋轉運動的，有運動就有能量消耗和溫度的產生，根據質量守恆定律。進一步講溫度不在升高或變化，在設備運行中自然消耗就少或維持可以接受消耗的范圍內，溫度與物質分子原子有直接的關聯，可以影響到設備使用壽命，的意義和目的都在這里了。改進啊，你學習能力夠強夠厲害的話，可以研究下納迷技術，我想納迷技術是很厲害的，成功了絕對可以引起工業變革，哈哈

③ 測定土壤容重的目的和意義

一、目的意義
土壤比重、容重和孔隙度是土壤的基本物理性質，根據測定土壤比重的結果可以大致判斷土壤的礦物組成，有機質含量及母質、母岩的特性，測定土壤容重則可計算單位面積內的土體重量，並以此來推算土壤水分、養分的含量，也可計算出土壤灌水定額。由土壤比重和容重的測定結果，可以計算出土壤也孔隙度，為了解土壤中水、肥、氣、熱等肥力因子的相互關系、提供參考資料。
二、方法選擇
比重的測定採用比重瓶法，容重的測定方法有環衛法、蠟封法、水銀排出法、填砂法。γ-射線法等。蠟封法和水銀排出法主要測定一些呈不規則形狀的粘性土塊或堅硬易碎土壤的容重；填砂法復雜又費時，多用於石質土壤；γ-射線法需要特殊儀器和防護設施，不易廣泛應用；環刀法操作簡便，結果比較准確，能反映田間實際情況，故介紹環刀法。
三、土壤比重的測定
⒈ 方法原理
據排水稱重的原理，測得與土壤同體積的水重，知道土壤含水率，便可算出土壤的比重，一般土壤的平均比重為2.65。
⒉ 操作步驟（本實驗須做二次平行測定）
均勻稱取通過1mm篩孔的風干土樣（精確到0.001g），放入乾燥的小燒杯內。另取一小燒杯煮沸蒸餾水5分鍾，以除去水中CO2，冷卻至室溫，注入比重瓶中。注滿後加塞，使瓶內蒸餾水沿瓶塞中毛細管流出（毛細管中也需充滿水），用濾紙擦乾比重瓶，在分析天平上稱重得（A）。
然後將比重瓶內的水傾出約一半，將已稱好的10g土樣經干漏仔細倒入比重瓶中，粘在瓶壁和漏鬥上的土粒用水洗入比重瓶內，將比重瓶放在電熱砂盤上加熱，沸騰後保持30分鍾，煮沸過程中要經常搖動比重瓶，以驅趕土中的空氣。
從砂盤上取下比重瓶，待冷卻後注水至滿，插入比重瓶塞、使多餘的水分沿毛細管孔中排出，但切勿使比重瓶中留有氣泡，擦乾比重瓶外壁，稱重（C），同時測定瓶內水溫。
⒊ 結果計算

式中：B—烘乾土樣重（g）
A—t℃時比重瓶+水的重量（g）
C—t℃時比重瓶+水+土樣的重量（g）
dwt—t℃時蒸餾水比重。
⒋ 儀器
比重瓶（可用50ml容量瓶代替）、分析天平、電熱砂浴、澆杯、漏斗、濾紙等。
注意事項:
對於含活性膠體較多或含水溶鹽>0.5%的土壤，均不宜用加水煮沸的方法，否則會使測定結果偏高，而應用烘乾樣品測定。改用非極性液體（如苯、甲苯、二甲苯、汽油、煤油等）代替水，用真空抽氣法排出空氣。
煮沸時的溫度不可過高，否則砂質土易蹦濺出來，有機質多的土液亦易漫出瓶口，故溫度應控制在剛使液面保持微微翻動。
四、土壤容重的測定
⒈ 測定原理
利用一定體積的鋼制環刀，切割自然狀態的土壤，使土樣充滿其中，然後稱量計算單位體積的烘乾土重。
⒉ 操作步驟
先量取環刀的高度及內徑，並計算出容積（V）。在台稱上稱取環刀重量（S）（精確到0.01g）。將環刀銳利的一端垂直壓入土中，有時需工具幫助。不可左右搖動，以使土壤自然結構不被破壞，直到環刀全部壓入土中。然後用小鏟將環刀從土中挖出，並用小刀仔細沿環刀邊緣修整削平，切除多餘的土壤，將環刀的土壤全部移入已知重量（b）的鋁盒中，帶回室內，稱取鋁盒與濕土的重量（c）,烘乾後，再稱取鋁盒與干土的重量（d）。
土壤比重D=
有時因環刀體積過大，土壤全部烘乾費時較長，亦可在野外采土後，立即將環刀與筒內土壤迅速稱重（e），由(e)與(a)之差計算出濕土重(f)。由濕土中取出一部分土壤測定含水量(w)再計算整個環刀的全部干土重。經此計算土壤容重。
土壤容重=
本實驗須做三次以上重復。
⒊ 儀器
環刀、小刀、小鐵鏟、台稱、1/100天平、鋁盒、烘箱等。
五、土壤孔隙度計算
土壤總孔隙度包括毛管孔隙及非毛管孔隙，計算方法如下：
土壤總空隙度
土壤毛管孔隙度（P2）％=土壤田間持水量％×D
土壤非毛管孔隙度（P3）％= P1- P2
土壤通氣性％=總孔隙度％-（自然含水量％×容重）

④ 氡析出率的測定

66.4.4.1 土壤表面氡析出率的測定

方法提要

國家標准GB50325—2001《民用建築工程室內環境污染控制規范》規定土壤表面氡析出率測量所須儀器設備包括取樣設備、測量設備。取樣設備的形狀為盆狀，工作原理分為被動收集型和主動抽氣採集型兩種。現場測量設備須滿足以下工作條件要求:溫度-10～40℃;相對濕度≤90%;不確定度≤20%;探測下限≤0.01Bq/(m²·s)。

測量步驟

首先在建築場地按20m×20m網格點布點，網格點交叉處進行土壤氡析出率測量。測量時，須清掃采樣點地面，去除腐殖質、雜草及石塊，把取樣器扣在平整後的地面上，並用泥土對取樣器周圍進行密封，防止漏氣，准備就緒後，開始測量並開始計時(t)。

土壤表面氡析出率測量過程中，應注意控制下列幾個環節。

1)使用聚集罩時，罩口與介質表面的接縫處應當封堵，避免罩內氡向罩外擴散(一般情況下，可在罩沿周邊培一圈泥土，即可滿足要求)。對於從罩內抽取空氣測量的儀器類型來說，必須更加註意。

2)被測介質表面應平整，保證各個測量點測量過程中罩內空間的體積不出現明顯變化。

3)測量的聚集時間等參數應與儀器測量靈敏度相適應，以保證足夠的測量准確度。

4)測量應在無風或微風條件下進行。

結果計算(使用聚集罩情況)

用下式求被測地面的氡析出率:

岩石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析

式中:R為土壤表面氡析出率，Bq/(m²·s);N_t為t時刻測得的罩內氡濃度，Bq/m³;V為聚集罩與介質表面所圍住的空氣體積，m³;A為聚集罩所罩住的介質表面的面積，m²;t為測量經歷的時間，s。

66.4.4.2 被動收集型法

(1)徑跡蝕刻法

徑跡蝕刻法的原理和方法見66.4.1.1中徑跡刻蝕法。按下式計算²²²Rn析出率:

岩石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析

式中:C_Rn為²²²Rn析出率，Bq/(m²·s);T_D為單位面積²²²Rn徑跡數，個/m²;V為采樣小室體積，m³;S為采樣小室底面積，m²;R為CR-39刻度因子，m³·(m²·Bq·s)^-1;t為放置時間，h。

測量步驟

把CR-39片子剪成"66mm的圓片，鋪到"66mm的采樣盒小室內密封。采樣時把小盒放到"150mm大塑料盒內部頂端，大盒扣到地面，並在地面放氯化鈣乾燥劑少許，周圍用土壤密封、踩實。采樣0.5～2h取出小盒，密封帶回實驗室測量。

(2)活性炭吸附法

方法提要

本法用活性炭累積吸附，γ能譜分析測定建築物表面氡析出率，適用於建築物(含建築構件)平整表面的氡析出率的測定。各種土壤、岩石表面的氡析出率的測定可參照使用。

儀器和設備

活性炭盒(容器)採用低放射性材料(如聚乙烯、有機玻璃、不銹鋼等)製成的內裝活性炭的圓柱形容器，其底部直徑應等於或稍小於γ探測器的直徑，高度以直徑的三分之一到三分之二為宜;活性炭選用微孔結構發達、比表面積大、粒徑為18～28目的優質椰殼顆粒狀活性炭;網罩選用具有良好透氣性的材料，如尼龍紗網、金屬篩網或紗布，罩於活性炭盒開口表面，網罩柵孔密度應與活性炭粒徑相匹配;真空封泥用於密封活性炭盒和待測介質表面之間的縫隙，固定它們之間的相對位置。

γ能譜儀探測器①閃爍探測器NaI(Tl)由不小於"7.5cm×7.5cm的圓柱形NaI(Tl)晶體和低雜訊光電倍增管組成，探測器對¹³⁷Cs的661.6keVγ射線的解析度應優於9%。②半導體探測器Ge(Li)或高純鍺(HPGe)其靈敏體積大於50cm³，對⁶⁰Co的1332.5keV特徵γ射線的解析度應優於2.2keV。

屏蔽室應選用放射性核素含量低且無表面污染的屏蔽材料，探測器應置於壁厚不小於10cm鉛當量的屏蔽室中央，屏蔽室內壁距探測器表面的最小距離應大於13cm，鉛室的內襯應由原子序數逐漸遞減的多層屏蔽材料組成，從外向里可依次由1.6mm鎘、0.4mm銅及2～3mm厚的有機玻璃材料等組成。屏蔽室應有便於取放試樣的門。

高壓電源應有保證探測器穩定工作的高壓電源，其紋波電壓不大於±0.01%，對半導體探測器高壓應在0～5kV范圍內連續可調。譜放大器應有與前置放大器及脈沖高度分析器匹配的具有波形調節的放大器。脈沖高度分析器，NaI(Tl)γ譜儀的道數應不少於256道，對於高分辨半導體γ譜儀其道數應不小於4096道。γ譜儀可以與專用或通用微機聯接，進行計算機在線能譜數據處理，亦可以用計算器人工處理。

測量步驟

活性炭盒的制備:將活性炭置於烘箱內，在120℃下烘烤7～8h，以去除活性炭中殘存的氡氣。將烘烤過的活性炭裝滿活性炭盒容器，稱量，各炭盒間質量差應小於0.5%，然後加網罩，加蓋，密封待用。留1～2個新制備的，沒有暴露於氡和子體的活性炭盒(簡稱「新鮮」炭盒)於實驗室中，作為本底計數測量用。

析出氡的收集:去除實際欲測建築物表面的灰塵和砂粒。打開活性炭盒，倒扣於該表面，周圍用真空泥固定和封嚴，記下開始收集析出氡的時間。析出氡收集持續5～7d。收集結束時，除去真空泥，小心取下活性炭盒，加蓋密封，記錄結束時間，帶回實驗室。

氡的測量:用²²⁶Ra檢驗源檢查和調整γ譜儀使之處於正常工作狀態。在與試樣測量相同的條件下，在γ譜儀上測量「新鮮」活性炭盒的本底γ能譜。收集結束後的活性炭盒放置3h以上。當用高分辨γ譜儀時，測量²¹⁴Bi的0.669MeV、²¹⁴Pb的0.241MeV、0.295MeV和0.352MeV其中的一個或幾個γ射線峰計數率;當用NaI(Tl)γ譜儀時，測量上述能量相應能區的計數率。

按下式計算建築物表面氡析出率:

岩石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析

式中:R為氡的面積析出率，Bq·m^-2·s^-1;n_c為活性炭盒內所選定的氡子體γ射線峰或能區的計數率，s^-1;n_b為與n_c相對應的「新鮮」活性炭盒的計數率，s^-1;t₁為活性炭盒收集析出氡的時間，s;t₂為收集結束時間到測量開始時間的時間間隔，s;ε為與n_c相應的γ射線峰能量或能區處的探測效率;S為被測表面的面積，m²;λ為氡的放射性衰變常數，2.1×10^-6s^-1。

探測效率刻度

體標准源的制備:標准源基質與活性炭盒所用的活性炭種類相同且等量。稱取由國家法定計量部門認定的已知比活度的碳酸鋇鐳標准粉末(精確至0.0001g)，其總活度應在50～500Bq范圍內，比活度的相對標准偏差不大於4%。將標准粉末置於500mL燒杯中，以1mol/LHCl溶解，再用0.1mol/LHCl稀釋到所需體積(應足以使活性炭基質全部浸入)，倒入活性炭顆粒，並不斷攪拌;將活性炭在紅外燈下烘烤，使其水分不斷蒸發，在將近恆量時，轉移到另一干凈燒杯中，用少量0.1mol/LHCl洗液清洗用過的500mL燒杯，將清洗液倒入活性炭中(注意不要與目前盛放活性炭的干凈燒杯壁接觸)，再用紅外燈烘烤，不斷攪勻，直至恆量。將活性炭轉入空的活性炭盒內，鋪平，加蓋，密封，放置30d。待²²⁶Ra與氡及其子體處於放射性平衡後備用。標准源的綜合不確定度(一倍標准偏差)應控制在±5%以內。

刻度

按照使用說明書的要求正確安裝和調整γ譜儀系統，包括探測器、電源、前置放大器、譜儀放大器、脈沖高度分析器和計算機系統，使其處於最佳工作狀態。在與試樣測量相同條件下，分別獲取上述已知²²⁶Ra活度的體標准源γ能譜和「新鮮」活性炭盒本底譜。從凈譜中選擇氡的子體²¹⁴Pb的0.241MeV、0.295MeV、0.352MeV以及²¹⁴Bi的0.669MeV中的一個或幾個γ射線的全能峰，並計算其凈峰計數率。如果使用NaI(Tl)閃爍探測器，在上述幾個γ射線峰不能清楚分開時，亦可計算包含上述一個以上峰的能區凈計數;根據所選γ射線的全能峰(或所選能區)凈計數率，計算探測效率。

測量的相對標准偏差

面積氡析出率測量結果的相對標准偏差為:

岩石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析

式中:σ_total為總相對標准偏差，%;σ_calib為效率刻度的相對標准偏差，%;σ_ct為測量計數相對標准偏差，%。

σ_ct可用下式計算:

岩石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析

式中:N_s為活性炭盒內選定的氡子體γ射線峰或能區的積分計數;N_b為與N_s相對應的「新鮮」活性炭盒的積分計數;t_s為試樣計數時間;t_b為本底計數時間。

建築物表面氡析出率的探測下限

主要取決於所用γ譜儀的探測下限，該探測下限是在給定置信度情況下該系統可以測到的最低活度。以計數為單位的探測下限可表示為:

岩石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析

式中:C(LLD)為探測下限;K_α為與預選的錯誤判斷放射性存在的風險概率(α)相應的標准正態變數的上限百分位數值;K_β為與探測放射性存在的預選置信度(1-β)相應的值;σ₀為凈試樣放射性測量的計數統計標准偏差。

對於各種α和β水平，K值列於66.13。

表66.13 各種α和β水平對應的K值

如果α和β值在同一水平上，則K_α=K_β=K₀

岩石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析

以計數率為單位的探測下限，是在給定條件下，最小可探測的計數率。如果活性炭盒內氡的放射性活度與本底接近時，最小可探測計數率為:

岩石礦物分析第三分冊有色、稀有、分散、稀土、貴金屬礦石及鈾釷礦石分析

式中:C(LLD，cT)為最小可探測計數率;t_b為本底譜測量時間;N_b為本底譜中相應於某一全能峰或能區的本底計數。

根據最小可探測計數率，按式(66.36)可以計算出最小可探測表面氡析出率。

干擾和影響因素

1)活性炭盒倒扣於建築物表面，所得結果不代表自然狀態下氡的析出率，而相當於外界空氣中氡濃度為0時氡的析出率，即最大析出率。這種方法不考慮外界空氣風速、交換率的影響。但可能引起活性炭盒所扣處被測材料局部含水量的變化，對氡的析出率產生微小干擾。

2)在收集析出氡期間，面積氡析出率實際上受周圍環境的氣象、溫度、濕度、氣壓、風速變化等影響，因此，測量結果只代表在對應的環境條件下收集期間內面積氡析出率的平均值。

3)在用NaI(Tl)γ譜儀確定活性炭盒所收集的氡活度時，氡子體²¹⁴Pb的0.242MeVγ射線峰受Th射氣子體²¹²Pb的0.238MeVγ射線峰的干擾;該干擾對測量結果的影響小於1%，用高解析度的半導體探測器測量，不存在這種干擾。

注意事項

1)這種方法的優點是布樣方便，無源，不用維修，可重復使用，適合大規模的氡調查。具有測量結果穩定，受環境因素影響小，探測器被動式測量，不需電源，測量簡單。活性炭具有良好的吸附性能和穩定的化學特性，可以耐強酸和強鹼，能經受水浸、高溫、高壓的作用，不易破碎，氣流阻力小，便於應用。缺點是活性炭對氡的吸附並非完全積累過程，因此采樣結束前的氡濃度對平均結果的影響較大，只能用於短期測量(2～7d)。普通型采樣器受溫、濕度影響較大，但改進型的采樣器則不受溫、濕度的影響。

2)還有一種利用解析原理的活性炭吸附法，該方法將活性炭吸附的氡通過加熱解析到電離室或閃爍室中進行測量。

3)活性炭吸附法測氡析出率的采樣裝置有許多，如圖66.17所示，它由採集桶和活性炭盒(加濾膜)組成，通過測量活性炭的氡濃度來計算氡析出率。有的采樣器採用鋁質結構，輕便、抗腐蝕，采樣器大小恰好與測量儀器探頭的尺寸匹配。采樣器分為上下兩部分，有螺紋可以銜接。上部分為活性炭室，炭床表面放置一金屬網，用於固定活性炭，網眼尺寸與活性炭粒度相匹配，裝填活性炭時金屬網可取下。下部為儲氣室，呈管狀，與上部內徑相同。由於針的半衰期很短，選擇的儲氣室高度足以使針射氣衰減掉。在上下兩部分之間放置一燒結金屬過濾器，燒結金屬過濾器可取下，測量時過濾器由采樣器內側車床車出的1.5mm的沿托住，起到過濾濕氣的作用，防止活性炭吸潮後吸附效率降低，圖66.18為該采樣器示意圖。

圖66.17 常用的采樣裝置示意圖

圖66.18 采樣器示意圖A—活性炭室;B—儲氣室

(3)駐極體收集法

方法提要

駐極體收集積分測量法是一種多功能快速測量法。既能測定量體積活度，又能測定量析出率。儀器的采樣小室是一個上部封口的塑料桶，其中裝有駐極體探測器，下部有一個過濾窗底盤。將未裝底盤的采樣小室直接扣在被測物的表面，即可實現對量析出率的測量。

圖66.19 駐極體收集法測量裝置結構原理圖

測量裝置

駐極體收集法氡析出測量裝置由采樣小室、駐極體探測盒組成。結構原理見圖66.19。采樣盒是1個圓柱形塑料筒，盒頂部裝有駐極體探測盒。被測表面析出的氡在盒內衰變時形成^2l8Po粒子，在駐極體電場作用下，^2l8Po粒子大部分被吸附在探測器表面。^2l8Po衰變時發射的α粒子會使駐極體的表面電荷特性發生變化。利用駐極體表面電位測量儀記錄這種變化，經過刻度就可確定待測空氣中的氡濃度。根據其氡濃度可確定氡的析出水平，即氡析出率［Bq/(m²·s)］。因駐極體靜電場對氡子體的收集效率受空氣濕度影響，盒內放乾燥劑，可保持恆定的收集效率。

測量步驟

測量時將收集裝置扣在待測材料表面，周圍用浮土埋好密封。在采樣結束後將駐極體探測盒用駐極體保護蓋密封起來，用駐極體讀數儀讀出各自結束的讀數並記錄。

注意事項

方法靈敏度高，采樣周期短，操作方便，可成批采樣。采樣點分布不太分散時，用30個采樣小室一天可采100多個氡析出率試樣。

(4)局部靜態法

方法提要

局部靜態法是測量暴露表面氡析出率的一種方法。該方法為瞬時測量法，有很高的靈敏度，取樣時間短，而且設備簡單，適合於測量大地、建築物表面的極低的氡析出率。其受氣象等因素影響大，測量重現性差。其工作原理是:用不透氣的板材製成的氡收集器倒扣在被測物的表面上，四周用密封材料封好，這時被測物表面析出的氡將被收集在收集器和被測物表面共同包容的收集空間里，這樣便可根據收集空間里氡體積活度的變化計算確定氡析出率。

測量裝置

局部靜態法測量裝置由一個由不透氣的材料製成積累箱和氡收集器組成。積累箱用有機玻璃製成，尺寸0.735m×0.530m×0.058m。

測量步驟

用積累箱開口一側緊貼待測物體表面，周圍用密封材料密封，構成積累箱，經一定時間後採集箱內氣體，進行氡活度分析，分別計算出氡的析出率。

66.4.4.3 主動抽氣採集型法

(1)雙濾膜法

方法提要

雙濾膜法是一種絕對測氡方法，它是通過測量氡在衰變筒內新生子體的α輻射強度以達到測氡的目的。雙濾膜法測量的直接對象是氡的短壽子體的α射線，由於衰變鏈中的氡與其子體之間有著確定的比例關系，所以通過測定其短壽子體的α射線強度就可以求得析出的氡量，從而計算出氡析出率。

測量裝置

雙濾膜法測量氡析出率的裝置見圖66.20。

圖66.20 雙濾膜法測量裝置示意圖

FT-648絕對測氡儀是測量大氣氡的常用儀器，測量時將入氣口和進氣口與積累腔連接即可。積累腔厚約3mm，扣地面積1.77m²，腔體容積210L。遠大於衰變筒14.8L的容積，滿足測量要求。

測量步驟

先平整測點處的地面，除去雜草。然後扣上積累腔，其周圍用摻水的黏土封堵。此道工序必須認真做好，因封堵不嚴會導致氡泄漏過大;否則就失去了測量的基礎。

1)以積累腔開始封閉的時間作為積累時間的起點，並以測量點所在地的大氣氡濃度作為t=0時積累腔內的起始濃度。

2)采樣測量時間t可以在0到2h之間任選，工作方法是15'+1'+30'的方式(即15min采樣，1min換位，30min累計計數)，對不同的地點作氡析出率測量。

3)儀器刻度採用與測量時相同的間隔時間測量。

(2)靜電收集法

方法提要

當被測物體表面析出的氡進入收集室後，其衰變產生的帶正電的氡子體在收集室壁+2500V高壓的作用下被收集到探測器表面，α譜儀根據探測到的不同能量α粒子的計數給出α能譜，微處理器和計算晶元根據α能譜識別出²¹⁸Po和²¹⁶Po特徵峰，並根據系統參數計算出²²²Rn和²²⁰Rn濃度，再計算出氡析出率。

測量裝置

以德國TRACERLAB公司生產的ERS-2型靜電收集式氡采樣器為例，這是一種主要為測量土壤或建材表面氡釷射氣析出率而設計的儀器，同時也具有連續測量氡釷射氣濃度的功能。儀器具有一個和儀器主體一體化的金屬制半球形的集氡腔，體積1.55L，有效半徑166mm，金屬腔壁上連有2500V正高壓。ERS-2型儀器測量²²²Rn、²²⁰Rn析出率示意圖如圖66.21所示。

主要性能參數

1)儀器放置在有彈簧墊圈的鋁制手提箱中，方便運輸和野外操作。

2)具有一個和儀器主體一體化的金屬制半球形的集氡腔，體積1.55L，有效半徑166mm，金屬腔壁上連有2500V正高壓。

3)可以使用100～240V的交流電源或有著連續使用12h左右容量的自帶電池為儀器供電。電池的充電時間與使用時間相同，如可以一次性充電8h，然後連續使用8h。

4)儀器可以按照事先選擇好的測量周期(1～9999min)存儲大於750個周期的完整的α計數譜數據和氡釷射氣濃度數據，以備以後讀出，其存儲器斷電後數據不會丟失。

5)儀器使用的是金硅面壘型(PIPS)α探測器和256道多道計數器，測量結果的評價和計算由α譜儀給出的α計數譜完成(見圖66.21)。ERS-2具有快速響應、效率高的特點，儀器自帶的微處理器和計算晶元將實時給出以Bq/m³為單位的²²²Rn和²²⁰Rn濃度。

圖66.21 ERS-2型儀器測量²²²Rn、²²⁰Rn析出率示意圖

6)儀器自帶流量10～75L/h的氣泵，可用於連續測量²²²Rn或²²⁰Rn濃度時將待測氣體泵進密封的集氡腔。對於析出率測量，只需把集氡腔密封蓋去掉，儀器放置在待測表面即可。

7)儀器具有一個可以實現實時顯示氡濃度數據、顯示系統參數、設置測量周期，和控制儀器本身與氣泵的開關等多項功能的觸摸式液晶操作鍵盤。

8)儀器可以通過RS-232介面與PC機實現實時在線數據交換。PC機可以通過超級終端讀取存儲器上按周期儲存的以Bq/m³單位的²²²Rn和²²⁰Rn濃度數據並保存成文本文檔，還可以通過超級終端對儀器實行設置系統參數、清空存儲器等多項命令。

9)氡析出率的計算，將在PC機上通過提供的數據處理軟體完成。該軟體讀入超級終端保存好的數據文本，經過計算後給出以mBq/(m²·s)為單位的氡析出率值。對於²²⁰Rn析出率的計算，由於²²⁰Rn半衰期很短，實測數據中很難觀察到其線性增長與指數增長的過程，所以軟體只採用平台估計法計算²²⁰Rn析出率。

測量步驟

1)將充好電的ERS-2儀器集氡腔密封蓋取下，在腔口放置好密封用的硅膠圈，把儀器放在事先平整好的地面上，周圍用浮土埋好密封。

2)開啟電源、高壓，設置測量周期T=10min，開始測量並記錄起始測量時間與起始周期序數。

3)測量約4～5個周期，關高壓、電源並記錄終止周期序數。用泵沖洗集氡腔內殘余氡氣。

4)連接ERS-2與PC機，通過超級終端讀取本次測量起始周期與終止周期之間的各周期譜數據或氡濃度數據，保存成文本文檔。

5)在PC機上打開數據處理軟體，讀入文本文檔中數據，觀察數據點變化趨勢，選擇擬合起止點，選擇線性擬合方式，記錄軟體給出的氡析出率值。

6)當儀器顯示的周期序數接近750時，用PC機通過超級終端發出清空儀器存儲器的命令清理數據。

⑤ 坪曲線測量的目的和意義是什麼

一、 實驗目的

1. 了解計數管和定標器的工作原理和使用方法

2. 掌握G-M計數管的坪曲線的測定方法及正確選擇工作電壓

二、 實驗原理

要知道放射性的活度，可以用一些簡單的儀器測量。G-M計數管（蓋革計數管）和定標器，再加上鉛室和放射源托架等，是常用的一套簡單測量的裝置。根據計數管的裝置可知，在單位時間內定標器記錄下的脈沖數能夠代表同時間內進入計數管的粒子數，再通過定標器測量到的脈沖可以換算成放射性的活度。

本實驗中的計數管的正極（金屬絲）和負極（圓筒形金屬）被封在充有有機氣體的圓筒內。當電源電壓升高到某一定值，此時若有粒子射入計數管內，即使是單個粒子也能造成管內氣體電離，瞬間產生大量電子，從而產生脈沖電壓。該脈沖電壓輸入到定標器的「放大成形級」，被改造成「定標級」所需的形狀和大小，再輸入到「定標級」，最後到顯示部分顯示出來。所以到單位時間內定標器記錄下的脈沖數能代表同時間內進入計數管的粒子數，再通過定標器測量到的脈沖數可以換算成放射性活度。

G-M計數管按其猝滅機制可以分為靠外線路猝滅的非自滅計數管和靠管內猝滅氣體猝滅的自滅計數管。目前普遍使用的自滅計數管，自滅計數管按其所充猝滅氣體的性質，又可以分為充有機氣體的有機管和充鹵素氣體的鹵素管兩類。

G-M計數管的工作特性，一般由它的閾電壓、坪的長度、坪的坡度、死時間、壽命、計數效率和溫度范圍等因素來決定，它們的具體數值，一般與管的幾何形狀及充氣的成分、性質、壓力等有關。計數管在使用時應有低的工作電壓，較大的電壓工作區（坪長）、小的坪坡度、長的壽命，短的死時間，小的溫度系數和高的效率等。

閾電壓、坪的長度、坪的坡度可以通過計數管的坪曲線來確定，所謂計數管的坪曲線是在放射源活度不變（即進入計數管能引起電離放電的粒子數目不變）的情況下，脈沖計數率和計數管正負極間的電位差的相互關系的曲線，如下圖：

G-M計數管的坪曲線

當電壓升至V0時，計數管開始有脈沖輸出；電壓在V1和V2間時，計數率基本上保持不變；電壓高於V2後，計數增加很快，進入連續放電

曲線上的A點對應的電壓為計數管的閾電壓，它的值與管內充氣的成分、性質、壓力及管的幾何形狀有關。BC點所對應的電位差（V2-V1）為坪的長度，除與上述因素有關外，如果管內猝滅氣體用量適當，則它能有最佳值。此外，高溫時的坪比低溫時的長一些。再者，線路的負載電阻R越大，坪的長度會越長；但若考慮到死時間不能太長，則R不能用的太大。一般對於一個合理的計數管，坪的長度應不少於150V（指有機管）或50V（指鹵素管）。坪的坡度是指在坪的范圍內，電壓每升高1V時計數率增加的百分數，它的成因主要是因為隨著電壓的升高，多次（假性）計數增加和計數管靈敏體積增大（末端效應）。允許一個合用的計數管，其坡度在0.01%-0.1%每伏的范圍內波動。隨著計數管使用時間的增長，猝滅物質的不斷損耗，計數管的特性會不斷改變，出現所謂衰老的象徵：閾電壓升高，坪長縮短，坪坡增加，且在越來越低的電壓下出現多次放電等，導致坪從兩端開始縮短。計數管的工作電壓大約選定在接近坪的起端三分之一和二分之一坪長的地方。

⑥ 隨鑽地層壓力測量探頭設計

鄭俊華^1，2 錢德儒¹ 王 磊¹ 孫連環¹

（1.中國石化石油工程技術研究院，北京 100101；2.中國石化石油勘探開發研究院，北京 100083）

摘 要 探頭是隨鑽地層壓力測量工具的重要部件，測量工具通過探頭與地層流體建立壓力聯系，壓力平衡後可測得地層壓力。推靠力決定了探頭與井壁地層密封的可靠性，是探頭設計的重要依據。本文提出了隨鑽地層壓力測量探頭推靠力的計算方法，並設計了探頭的機械結構。

關鍵詞 地層壓力 探頭 推靠力 泡點壓力 機械結構

Research on Probe of Formation PressureMeasurement while Drilling

ZHENG Junhua^1，2，QIAN Deru¹，WANG Lei¹，SUN Lianhuan¹

（1.SINOPEC Research Institute of Petroleum Engineering，Beijing 100101 ，China；2.SINOPEC Exploration ＆ Proction Research Institute，Beijing 100083，China）

Abstract Probe is the important unit of formation pressure while drilling tool.The tool connects with formation liquid by probe.The formation pressure is measured after the pressure gets to balance.The thrust is key element which affects the sealing effect of probe and well wall.The calculation method of probe thrust is give.in this paper，the numerical value of probe thrust range is got，and the structure of probe is designed.

Key words formation pressure；probe；thrust；bubble point pressure；mechanical structure

地層孔隙壓力是描述油藏的重要參數。隨鑽測量地層壓力，能更好地反映地層的真實壓力狀況，優化鑽井工藝，提高鑽井效率。斯倫貝謝等國外油田服務公司已經成功研製出隨鑽地層壓力測量工具，並廣泛應用於油田技術服務中。該技術在我國正處於研究、試驗階段。探頭是隨鑽地層壓力測量工具與地層之間的 「橋梁」。通過探頭，兩者才能建立壓力聯系，達到隨鑽測量地層壓力的目的。

1 地層壓力測試原理

如圖1所示，探頭推靠至井壁，與測試地層充分密封後，流體測試模塊活塞向右運動，流體測試腔體積增大，探頭與流體通道內壓力減小。壓力低於地層壓力後，由於壓力差作用，地層流體經探頭通過流體通道進入測試腔，壓力逐漸與地層壓力平衡。此時，流體通道內的壓力感測器測得的數值即為地層壓力。地層流體測試腔壓力變化曲線如圖2所示。

中國石化科技開發部項目《隨鑽地層壓力測量技術研究》（P10030）

圖1 測試原理

圖2 地層壓力測試曲線

鑽進過程中，隨鑽地層壓力測量工具可實時監測環空壓力 p_hydr1。鑽進到測試地層後，探頭從測量工具內伸出，推靠至井壁。在推靠力作用下，探頭與井壁形成可靠的密封。此時地層流體測試模塊內壓力小幅度增長為p_dd。地層流體測試模塊抽取一定量的地層流體，壓力降低至p_fu。地層流體向低壓區流動，直至地層流體測試模塊內壓力恢復至地層壓力p_stop。測量結束後，探頭回縮至測量工具內。地層流體測試模塊內壓力恢復至環空壓力p_hydr2。p_hydr1應與 p_hydr2相等。

2 探頭推靠力計算

設計探頭時，首先需要確定探頭推靠力。從墊片密封原理入手，結合某油井地層流體泡點壓力等相關資料，筆者提出了一種計算探頭推靠力的方法。

2.1 探頭密封原理

根據墊片密封原理可知，探頭與井壁形成有效密封的條件是探頭與井壁之間的接觸應力大於探頭內外壓力差。探頭與井壁密封原理如圖3所示。根據墊片密封原理，在推靠力F作用下，探頭端部密封墊圈與井壁之間的接觸應力p_壓大於探頭內外壓力差時，可形成有效密封。

探頭與井壁形成有效密封的條件可用下式表示：

圖3 探頭密封原理

油氣成藏理論與勘探開發技術：中國石化石油勘探開發研究院2011年博士後學術論壇文集.4

式中：p_壓為探頭與井壁的接觸應力，Pa；p_液 為井底鑽井液液柱壓力，Pa；p_內 為探頭內部壓力，Pa；m為墊片系數。

由式（1）可知，測試地層壓力時，決定探頭推靠力大小的因素為井底鑽井液液柱壓力與探頭內部壓力差值，也就是探頭內外的壓力差。

2.2 壓差的求取

經上述分析可知，確定決定探頭內外的壓力差因素後即可得知探頭推靠力數值的選取依據。

在溫度與壓力的長期作用下，地層流體內溶解有大量氣體。地層流體密度隨壓力變化的關系比較復雜，泡點壓力為流體密度與壓力曲線的拐點。泡點壓力指在溫度一定的條件下壓力降低時開始從地層流體中分離出第一批氣泡時的壓力。以泡點壓力為界，當外界壓力小於泡點壓力時，隨著壓力增加，溶解的氣量增加，地層流體密度減小；當壓力高於泡點壓力時，氣體已全部溶解，隨壓力增加地層流體受到壓縮，密度增大。在溫度恆定的條件下，地層流體內溶解的氣體溢出與泡點壓力有關。以某油井為例，泡點壓力與地層流體密度關系如圖4所示。

圖4 地層流體泡點壓力與密度關系

在圖2中，地層流體測試腔內壓力降低的過程中，如果最低壓力p_fu降至泡點壓力p_bub以下，則有大量氣體從地層流體中溢出，氣體進入流體測試腔，造成測試腔內壓力升高，破壞流體測試腔與地層之間建立的壓力平衡，地層壓力感測器測量數據會有較大誤差，不能准確測量地層壓力。地層流體從單一液相介質變為氣液兩相介質，為後期數據處理與解釋帶來困難。

因此，在進行地層壓力測量時，必須盡量使地層流體保持為單一的液相介質，地層流體測試腔內的壓力不能低於地層流體泡點壓力。泡點壓力決定了地層流體測試腔的壓力降、探頭內外的壓力差，即決定了探頭的最小推靠力。

由圖4可知，某油井深2000m，地層溫度為70℃，鑽井液液柱壓力為24MPa時，地層流體泡點壓力為11MPa。由此可得出井深2000m時鑽井液液柱壓力與地層流體泡點壓力的差值△p為13MPa，即在該井深2000m處測量地層壓力，當探頭與井壁密封後，探頭內外壓力差△p最大值為13 MPa。如果壓差過大，則壓力降至泡點壓力以下，氣體將從地層流體中溢出，影響測試精度。

由式（1）可知，探頭與井壁形成有效密封條件如（2）式所示：

油氣成藏理論與勘探開發技術：中國石化石油勘探開發研究院2011年博士後學術論壇文集.4

式中：p_壓為探頭與井壁的接觸應力，Pa；p_液為井底鑽井液液柱壓力，Pa；p泡為地層流體泡點壓力，Pa；m為墊片系數，取1。

油氣成藏理論與勘探開發技術：中國石化石油勘探開發研究院2011年博士後學術論壇文集.4

式中：△p為井底鑽井液液柱壓力與地層流體泡點壓力差，取13 MPa。

油氣成藏理論與勘探開發技術：中國石化石油勘探開發研究院2011年博士後學術論壇文集.4

其中：F為探頭推靠力，N；d₁為探頭外徑，m；d₂為探頭內徑，m。

擬設計探頭外徑φ57.15mm，探頭內徑φ14.22mm，代入式（4）有：

油氣成藏理論與勘探開發技術：中國石化石油勘探開發研究院2011年博士後學術論壇文集.4

綜上所述，在某油井深2000m、地層溫度70℃、鑽井液液柱壓力為24MPa的條件下，隨鑽地層壓力測量工具探頭推靠力最小值為31.2kN。探頭推靠力最大值可由使用的測量工具液壓系統最大功率、探頭強度及所測地層岩性等因素計算。

3 探頭機械結構設計

探頭由密封墊、支撐座、活塞、過濾器、缸體等部分組成。探頭外觀如圖5所示。

圖5 探頭裝配體

3.1 探頭密封墊設計

探頭密封墊一直暴露在井下惡劣環境中，要求其物理、化學性質穩定，才能在探頭與地層間建立起有效的密封。密封材料須具有抗高溫氧化、抗化學侵蝕、耐沖蝕、耐磨損等性能，選用硬度較高的氟橡膠材料，確保橡膠壓縮時反彈性能良好，具有較好的密封性能。密封墊表面形狀與井壁相同，確保密封墊與井壁貼合緊密。密封墊如圖6所示。密封墊安裝在支撐座內，通過硫化與支撐座緊密結合在一起。支撐座對密封墊起支撐加固作用，使密封墊與井壁貼合充分。

圖6 密封墊

3.2 探頭活塞設計

探頭活塞如圖7所示。頂端連接密封墊與支撐座，安裝在探頭缸體內，液壓油進入探頭活塞底端，產生推靠力，將探頭從測量短節中推靠至井壁並充分密封。

圖7 活塞

3.3 探頭過濾器設計

測量地層壓力時，地層流體進入測量系統內部。流體內若含有固相顆粒，將堵塞流體通道，影響測試成功率。設計了過濾裝置，安裝在探頭活塞內部。流體從過濾器進入儀器內部，將雜質阻擋在系統外部，防止流體通道堵塞。

3.4 探頭缸體設計

探頭活塞安裝在缸體內。活塞在壓力油的作用下，在缸體內滑動，從缸體內伸出或縮回，實現探頭的推靠與收回動作。缸體如圖8所示。

4 結論與建議

1）地層流體中含有大量氣體，當壓力降低至氣體泡點壓力以下時，會有氣體從地層流體中溢出，影響地層壓力測試准確性。地層流體測試室內的壓力降應盡量避免低於地層流體泡點壓力，並由此可以確定探頭的最小推靠力。

圖8 缸體

2）由於井下空間、環境、測量儀器部件強度等因素限制，電源功率、液壓泵額定輸出壓力有限，可以此為依據進一步計算探頭推靠力的最大值。

3）後繼研究中根據試驗效果改進探頭結構，確保在井下安全可靠工作。

參考文獻

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⑦ 擊實試驗的目的意義和試驗注意事項

目的是在標准擊實方法下測定土的最大幹密度和最優含水率。意義是為填土工程的設計、施工提供依據。

注意事項 ：

1、試驗用土：一般採用風干土做試驗，也有採用烘乾土做試驗的。

2、加水及濕潤：加水方法有兩種，即體積控製法和稱重控製法，其中以稱重法效果為好。灑水時應均勻，浸潤時間應符合有關規定。

當需對土方回填或填築工程進行質量控制時，應進行擊實試驗。測定土的干密度與含水量關系，確定最大幹密度和相應最佳含水量。

擊實試驗適用於碎石土墊層和路基土。擊實試驗可以獲得路基土壓實的最大幹密度和相應最佳含水量，擊實試驗是控制路基壓實質量不可缺少的重要試驗項目。

(7)墊圈內徑檢測裝置目的和意義擴展閱讀

擊實試驗可以分為輕型擊實試驗和重型擊實試驗兩種。輕型擊實試驗適用於粒徑小於5mm的粘性土，而重型擊實試驗適用於粒徑不大於20mm的土。

目前國內常用的擊實方法有兩種：

（1）輕型擊實：適用於粒徑小於5mm的細粒土，錘底直徑為51mm，擊錘質量為2.5kg，落距為305mm，單位體積擊實功為591.6kJ/m3；分3層夯實，每層25擊。

（2）重型擊實：適用於粒徑不大於40mm的土。擊實筒內徑為152mm，筒高116mm，擊錘質量為4.5kg，落距為457mm，單位體積擊實功為2682.7kJ/3m（其他與輕型擊實相同）；分5層擊實，每層56擊。

⑧ 本人急需（墊圈內徑檢測裝置）的設計論文，謝謝

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