CN101126315A

CN101126315A - 全通径取样测试器

Info

Publication number: CN101126315A
Application number: CNA200710157214XA
Authority: CN
Inventors: 刘淑娟; 许苏明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-29
Filing date: 2007-09-29
Publication date: 2008-02-20

Abstract

本发明涉及油田井下的测试取样工具，具体地说是一种全通径取样测试器，包括取样机构、换位机构、延时机构及球阀机构，球阀机构连接于心轴的下端，在心轴外侧自上而下依次套设有取样机构、换位机构和延时机构，各机构之间依次相连，心轴在各机构内可上下往复运动，带动球阀机构的开关。本发明在钻杆或油管上下运动的带动下，可对井下工具中球阀的开关及取样进行操作和控制，操作方便、动作灵活可靠；采用大通径、大流量、全通径的设计，耐高压，有效地避免了阻流现象的发生，扩大了工具的使用作业范围，大大提高了工具的利用率和测试成功率；球阀可通过反复上提和下放钻杆或油管多次开、关，获得多次开井流动和关井测压期。

Description

全通径取样测试器

技术领域

本发明涉及油田井下的测试取样工具，具体地说是一种全通径取样测试器。

背景技术

目前，油田经常使用的测试器可分为三种。一种是上提下放形式，虽然这种测试器可以随着钻杆或油管上提下放，但因其不能提供大通道，致使其它测试工具或仪器不能从其内容通过，降低了测试效率，也得不到全开钻柱各个位置的多个开关井压力。另外一种是能够提供大通道的测试器，但这种测试器不能在开关井的同时完成取样作业，功能单一，工作效率低。再一种是LPR-N测试阀，虽然具有大通径，但却属于压控式，需要高纯度的氮气作为压力源，测试前准备工作较多，操作复杂，既增加了成本，又降低了测试效率；此外，在一些油井无法加压的工作环境下，这种压控式的测试器就无法进行测试了。

发明内容

为了解决上述的不足之处，本发明的目的在于提供一种能够上提下放的全通径取样测试器，随着钻杆或油管上提下放，提供大通径可使其它工具通过，并且同时可以完成取样。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括取样机构、换位机构、延时机构及球阀机构，球阀机构连接于心轴的下端，在心轴外侧自上而下依次套设有取样机构、换位机构和延时机构，各机构之间依次相连，心轴在各机构内可上下往复运动，带动球阀机构的开关。

其中：所述延时机构包括补偿活塞、延时外筒、延时阀及密封挡圈，延时机构的心轴外侧套设有延时外筒，其两端与心轴之间分别设有补偿活塞及密封挡圈，在补偿活塞与密封挡圈之间的心轴上套设有延时阀，与延时外筒的内壁间隙配合，延时阀与心轴连动；所述球阀机构包括操作销、上、下座圈、C形夹板及球阀，球阀置于上、下座圈内，上座圈外侧设有可上下往复运动的操作销，其一端与延时机构相连，另一端连接球阀，操作销与上座圈之间设有固定球阀的C形夹板；所述换位机构包括连接短节、换位挡圈及花键外筒，换位机构的心轴通过连接短节与取样机构连接，在连接短节外侧套设有花键外筒，花键外筒内壁的圆周表面设有换位槽，其内容置有套接于连接短节上的换位挡圈，可沿换位槽转动；所述取样机构包括取样活塞、取样心轴、取样外筒、传压接头、液压心轴及液压外筒，取样心轴及取样外筒通过传压接头分别与液压心轴及液压外筒相连接，液压心轴与液压外筒通过剪销相连接，取样心轴与取样外筒之间密封设有取样活塞，传压接头与取样活塞之间形成取样腔，传压接头另一侧为空气腔；各机构的心轴之间相通，心轴的内孔通道为φ44～58mm；各机构的外筒外径为φ98～130mm。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明在钻杆或油管上下运动的带动下，可对井下工具中球阀的开关及取样进行操作和控制，操作方便、动作灵活可靠。

2.本发明采用大通径、大流量、全通径的设计，耐高压，有效地避免了阻流现象的发生，扩大了工具的使用作业范围，大大提高了工具的利用率和测试成功率。

3.球阀可通过反复上提和下放钻杆或油管多次开、关，获得多次开井流动和关井测压期。

4.测试时，可在地面上清楚、容易地观察到球阀打开和判断井下工具所处的位置。

附图说明

图1为本发明分段结构示意图；

图2为图1中的A-A剖面图；

图3为图1中操作销的结构示意图；

图4为图3的右视图

图5为图1中C形夹板的结构示意图；

其中：1为上接头，2为锁块，3为取样活塞，4为取样心轴，5为取样外筒，6为传压接头，7为注油塞，8为液压心轴，9为液压外筒，10为剪销，11为下连接外筒，12为上连接短节，13为下连接短节，14为连接短节，15为心轴，16为压帽，17为换位挡圈，18为挡圈，19为花键外筒，20为键套，21为上连接外筒，22为上心轴，23为补偿活塞，24为注油塞，25为延时外筒，26为延时阀，27为上弹簧座，28为弹簧，29为下弹簧座，30为下心轴，31为密封挡圈，32为密封接头，33为连接头，34为球阀外筒，35为操作销，36为上座圈，37为C形夹板，38为座弹簧，39为球阀，40为下座圈，41为下接头，42为定位销。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～5所示，本发明包括取样机构、换位机构、延时机构及球阀机构，球阀机构连接于心轴的下端，在心轴外侧自上而下依次套设有取样机构、换位机构和延时机构，各机构之间依次相连，心轴在各机构内可上下往复运动，带动球阀机构的开关。

延时机构由上连接外筒21、上心轴22、补偿活塞23、延时外筒25、延时阀26、下心轴30及密封挡圈31组成。延时机构的上、下心轴22、30的外侧套设有延时外筒25，其一端与上连接外筒21螺纹连接，另一端与密封球阀机构的密封接头32相连。上心轴22的一端与换位机构的心轴15螺纹连接，另一端套装延时阀26后与下心轴30的一端螺纹连接，下心轴30的另一端与连接头33相连。延时阀26的一个端面与上心轴22沿径向延伸阶梯轴端面抵接密封，另一个端面采用上、下弹簧座27、29内设置弹簧28的结构作为弹性支撑，抵接于下心轴30上。延时外筒25的两端与上、下心轴22、30之间分别设有补偿活塞23及密封挡圈31。延时阀26的外表面与延时外筒25的内壁间隙配合，延时阀26与心轴连动。在延时外筒25的两端分别设有注油塞24，可以通过其向延时外筒25内注油，注入的液压油被密封挡圈31与补偿活塞23密封在延时外筒25与上心轴22及延时外筒25与下心轴30之间。

球阀机构包括操作销35、上、下座圈36、40、C形夹板37及球阀39，外侧套有球阀外筒34，其一端与密封接头32螺纹连接，另一端螺纹有下接头41。球阀39置于上、下座圈36、40内，并由C形夹板37将其固定。上座圈36外侧设有可上下往复运动的操作销35，其一端通过连接头33与延时机构的下心轴30相连，另一端连接球阀39，操作销35与上座圈36之间设有固定球阀39的C形夹板37。下座圈40螺纹连接下接头41，并由定位销42固定。

换位机构由连接短节14、心轴15、压帽16、换位挡圈17、挡圈18、花键外筒19及键套20组成。换位机构的心轴15通过连接短节14与取样机构的下连接短节13连接，与其连动。在连接短节14外侧套设有花键外筒19，通过压帽16定位。花键外筒19内壁的圆周表面铣有换位槽，换位挡圈17安装在连接短节14上，挡圈18与连接短节14螺纹连接，并将换位挡圈17定位；换位挡圈17容置于花键外筒19内的换位槽中。心轴15的下端铣有花键并插有键套20，其与延时机构的上连接外筒21相连接。

取样机构由锁块2、取样活塞3、取样心轴4、取样外筒5、传压接头6、液压心轴8、液压外筒9及剪销10组成。取样心轴4及取样外筒5通过传压接头6分别与液压心轴8及液压外筒9相连接，液压心轴8与液压外筒9通过剪销10相连接，取样心轴4与取样外筒5之间密封设有取样活塞3，传压接头6与取样活塞3之间形成取样腔，其内部可通过注油塞7注入液压油，用取样活塞3密封；传压接头6另一侧、液压心轴8和液压外筒9之间为空气腔。

本发明从上至下，上接头1、取样外筒5、传压接头6、液压外筒9、上连接短节12、下连接短节13、连接短节14、花键外筒19、键套20、上连接外筒21、延时外筒25、密封接头32、球阀外筒34、下接头41依次螺纹连接；取样心轴4、传压接头6、液压心轴8、上连接短节12、下连接短节13、心轴15、上心轴22、下心轴30、连接头33依次螺纹连接。

本发明的工作原理为：

本发明借助于钻杆或油管的上、下运动来操作和控制井下工具中球阀的开关及取样，球阀开关过程中产生延时。当下放钻杆或油管时，球阀39处于关闭状态，换位机构的连接短节14、心轴15被带动一起向下运动，但不能转动，由于心轴15下端铣有花键并将键套20插入花键槽内，所以，当连接短节14、心轴15向下运动时，换位挡圈17沿换位槽转动；当连接短节14、心轴15随钻杆或油管向下运动时，换位档圈17就从一个位置换到另一个位置。钻杆或油管向下加压时，延时机构的上心轴22下移，推动延时阀26同时向下移动，压缩液压油。液压油通过延时阀26与延时外筒25之间的间隙向上心轴22的上部缓慢渗透，产生延时。当延时阀26整体移动过延时外筒25内径变大处后，由于延时阀26与延时外筒25之间的间隙变大，液压油快速上移到心轴上部，延时阀26的阻力变小，钻杆或油管突然下坠36.4mm，该动作为球阀开启显示，在地面可以明显观察到。在钻杆或油管下移时带动上、下心轴22、30下移时，连接头33也同时下移。当延时机构完成延时，钻杆或油管突然下坠时，连接头33开支带动操作销35向下移动，并带动球阀39转动。球阀39转过90°时，处于完全打开状态。在球阀39打开后，液压心轴8在地层压力作用下将剪销10剪断，液压心轴8向上移动，释放液压油，液压油流入空气腔，地层流体进入取样腔，开始取样。结束后，取样心轴4在地层流体压力作用下向上移动，关闭取样器，并由锁块2固定。

如果要关闭球阀39，上提钻杆或油管，连接头33也随之上移，经过一段时间后，连接头33开始带动操作销35向上移动，并带动球阀39回转90°，球阀处于关闭状态。可反复上提和下放钻杆或油管，将球阀39多次开、关，获得多次流动和关井期，不会造成阴流现象。

本发明采用大通径、大流量、全通径、自动取样的设计，各机构的心轴之间相通，内孔通道根据使用需要可为φ44～58mm；而且各机构的外筒外径可为φ98～130mm。测试器上、下端各连接处均采用CAS螺纹连接，可以耐高压。

本发明主要用于油井中途测试和完井测试，并可用于其它吉下作业，适用于井下油层、水层、天然气等多种介质。在地层测试时提供了大通道，可下电子压力计或其它测试仪器，能更准确地提供评价地层的资料。

Claims

1.一种全通径取样测试器，其特征在于：包括取样机构、换位机构、延时机构及球阀机构，球阀机构连接于心轴的下端，在心轴外侧自上而下依次套设有取样机构、换位机构和延时机构，各机构之间依次相连，心轴在各机构内可上下往复运动，带动球阀机构的开关。

2.按权利要求1所述的全通径取样测试器，其特征在于：所述延时机构包括补偿活塞(23)、延时外筒(25)、延时阀(26)及密封挡圈(31)，延时机构的心轴外侧套设有延时外筒(25)，其两端与心轴之间分别设有补偿活塞(23)及密封挡圈(31)，在补偿活塞(23)与密封挡圈(31)之间的心轴上套设有延时阀(26)，与延时外筒(25)的内壁间隙配合，延时阀(26)与心轴连动。

3.按权利要求1所述的全通径取样测试器，其特征在于：所述球阀机构包括操作销(35)、上、下座圈(36、40)、C形夹板(37)及球阀(39)，球阀(39)置于上、下座圈(36、40)内，上座圈(36)外侧设有可上下往复运动的操作销(35)，其一端与延时机构相连，另一端连接球阀(39)，操作销(35)与上座圈(36)之间设有固定球阀(39)的C形夹板(37)。

4.按权利要求1所述的全通径取样测试器，其特征在于：所述换位机构包括连接短节(14)、换位挡圈(17)及花键外筒(19)，换位机构的心轴(15)通过连接短节(14)与取样机构连接，在连接短节(14)外侧套设有花键外筒(19)，花键外筒(19)内壁的圆周表面设有换位槽，其内容置有套接于连接短节(14)上的换位挡圈(17)，可沿换位槽转动。

5.按权利要求1所述的全通径取样测试器，其特征在于：所述取样机构包括取样活塞(3)、取样心轴(4)、取样外筒(5)、传压接头(6)、液压心轴(8)及液压外筒(9)，取样心轴(4)及取样外筒(5)通过传压接头(6)分别与液压心轴(8)及液压外筒(9)相连接，液压心轴(8)与液压外筒(9)通过剪销(10)相连接，取样心轴(4)与取样外筒(5)之间密封设有取样活塞(3)，传压接头(6)与取样活塞(3)之间形成取样腔，传压接头(6)另一侧为空气腔。

6.按权利要求1所述的全通径取样测试器，其特征在于：各机构的心轴之间相通，心轴的内孔通道为φ44～58mm；各机构的外筒外径为φ98～130mm。

7.按权利要求1所述的全通径取样测试器，其特征在于：测试器上、下端各连接处均采用CAS螺纹连接。