CN101892834B - 随钻地层压力测试器中的压力平衡式油箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石油生产中，进行井下压力跟踪测试的随钻地层压力测试器中的压力平衡式油箱。其目的是为了在测试过程中，使井下油源系统压力与地层压力达到自动平衡，提高整套仪器测试的准确率。其特征在于：平衡活塞位于段体尾部的中心孔内，而段体的后端孔内固定后支座，在平衡活塞与后支座两相对应的等径柱面上分别有螺旋形凹槽，平衡拉簧的两端分别置于凹槽内，并分别由具有螺旋形内凹槽的拉簧座固定；而沿轴向移动的平衡活塞与后支座间形成的储油腔与段体壁上的过油孔相通，且段体壁上的泄油孔与段体上的中心孔联通。该油箱可使测试器不受井下绝对压力的影响，从而提高整套仪器适应环境压力的能力，提高其测试精度。

Description

随钻地层压力测试器中的压力平衡式油箱

技术领域

本发明涉及的是在石油生产中，用于进行井下压力跟踪测试的随钻地层压力测试器，具体的说是一种随钻地层压力测试器中的压力平衡式油箱。

  背景技术

在石油开采中，井下生产设备在较高压差下，电机、泵及电磁阀无法正常启动及工作，为了对井下生产设备的承压情况有全面的了解，使井下压力达到平衡，一般要进行随钻地层压力测试，并进行压力补偿，以提高油源系统稳定性，保证开采设备的正产运转。然而现有的随钻地层压力测试器中，由于结构设计的原因，并不含压力平衡装置，而为了使井下油源系统达到平衡，一般设置单独式的井下压力补偿装置，这样不仅增加了测试过程的繁琐性，由于测试器受井下绝对压力的影响，整套仪器的工作适应性也较差。

发明内容

为了在测试过程中，使井下油源系统压力与地层压力达到自动平衡，提高整套仪器测试的准确率，本发明提供一种随钻地层压力测试器中的压力平衡式油箱。该油箱为随钻地层压力、温度测试器中关键的压力补偿部件，除了供仪器正常用油外，还兼负实施液压平衡作用，可使测试器不受井下绝对压力的影响，从而提高整套仪器适应环境压力的能力。

本发明的技术方案是：一种随钻地层压力测试器中的压力平衡式油箱，包括段体、平衡活塞、平衡拉簧、后堵及盖板，其中，所述的段体内有中心孔，孔内置有可轴向移动的平衡活塞，而段体的尾端孔内固定后支座，后支座的尾端孔内置有后堵，后堵及后支座的端面上压紧的盖板固定在段体的端面上；在平衡活塞与后支座两相对应的等径柱面上分别有与平衡拉簧直径适应的螺旋形凹槽，平衡拉簧的两端分别置于凹槽内，并分别由具有螺旋形内凹槽的拉簧座固定；而沿轴向移动的平衡活塞与后支座间形成的储油腔与段体壁上的过油孔相通，且段体壁上的泄油孔与段体上的中心孔低端联通；

所述的平衡活塞有内阶梯形通孔，孔内置有接触式泄压阀，所述的接触式泄压阀由支座、导柱、弹簧座及弹簧组成，其中支座固定在平衡活塞的端孔内，支座的中心孔内置有导柱，且导柱的末端突出于支座的端面，导柱的另一端固定在弹簧座内，而弹簧座与平衡活塞的孔壁间置有弹簧。

所述的平衡活塞及后支座与段体的孔壁间分别置有密封圈及密封圈，后堵与后支座的孔壁间置有密封圈，平衡活塞的内孔与支座间置有密封圈，导柱的轴肩与弹簧座间置有密封圈。

本发明的有益效果是：由于在压力测试器末段体中心孔设置了压力平衡式油箱，通过段体壁上的过油孔使流动的压力油即钻井液推动平衡活塞的移动，自动平衡油箱内外的压力，使测试器内部元件不受地层绝对压力的影响，从而大大提高了整套测试仪器在井下高压环境下工作的适应性及测试精度，基本消除因深井钻井液压力所产生的内部泵及电磁阀等元件无法正常工作的问题。此油箱在高温、高压、三维振动等环境下经多次试验，无可见泄漏，功能稳定。

附图说明

    图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中序号1平衡活塞的结构示意图；

图3为图1中序号8后支座的结构示意图；

图4为图1中序号7拉簧座的结构示意图；

图5为图1中接触式泄压阀的结构示意图。

图中 1-平衡活塞， 2-支座，3-导柱， 4-弹簧座，5-弹簧，6-平衡拉簧，7-拉簧座，8-后支座，9-后堵，10-盖板，11-螺栓，12-加厚止转片，13-密封圈，14-密封圈，15-O形密封圈，16- O形密封圈，17- O形密封圈，18-O形密封圈，19-段体，20-过油孔，21-储油腔，22-泄油孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

由附图1所示，该随钻地层压力测试器中的压力平衡式油箱包括段体19、平衡活塞1、平衡拉簧6、后支座8、后堵9及盖板10，其中，段体19为测试器筒体尾段的一部分，段体19内有中心孔，尾端有外连接螺纹，用与测试器的下接头连接，测试器与组合钻具连接并下入井底；平衡活塞1位于段体19的中心孔内，而段体19的尾端孔内置有后支座8，后支座8上的轴肩卡在段体19的端面上，使后支座8轴向定位，后支座8的尾端孔内置有后堵9，后堵9的轴肩卡在后支座8的端面上，使其轴向定位，且后堵9与后支座8的端面平齐，后支座8的端面上有销钉定位孔，后堵9及后支座8的端面上压紧盖板10，盖板10上的销钉插入销钉定位孔，并由螺栓11、加厚止转片12及密封圈14将盖板10固定在段体19的端面上；这是一种端面固定方式，由于段体19上有4个泥浆流道存在，导致段体19的壁厚较薄，因此固定方式选为上述端面固定法，空间排布较为合理。在平衡活塞1与后支座8两相对应的等径柱面上分别有螺旋形凹槽23及螺旋形凹槽24，平衡拉簧6的两端分别置于凹槽（23,24）内，并分别由具有螺旋形内凹槽的拉簧座7固定，如图2、图3及图4所示，并使得平衡活塞1及后支座8的小径端位于平衡拉簧6内，当平衡活塞1在段体19的中心孔内轴向移动式，平衡拉簧6可以承受拉力；而沿轴向移动的平衡活塞1与后支座8间形成的储油腔21与段体19壁上的过油孔20相通，过油孔20为径向通孔，与测试器外的钻进液相通；而段体19壁上的泄油孔22与段体19的中心孔底端联通。

上述的平衡活塞1上有内阶梯孔，孔内置有接触式泄压阀，所述的接触式泄压阀由支座2、导柱3、弹簧座4及弹簧5组成，其中具有中心通孔的支座2螺纹连接在平衡活塞1的端孔内，支座2的中心孔内置有导柱3，导柱3的末端突出于支座2的端面，导柱3的另一端螺纹连接在弹簧座4内，而弹簧座4与平衡活塞1的孔壁间置有弹簧5，弹簧5的两端分别由弹簧座4上的轴肩及平衡活塞1内孔上的定位台阶定位，如图5所示；当平衡活塞1轴向移动到段体19的中心孔底时，导柱3的端部与孔底接触，从而保护平衡活塞1不受撞击；而接触式泄压阀的主要作用是在地面经过油孔20为油箱注油或换油时，随着油量、油压的增加，平衡活塞1左行，至中心孔底即左死点时，导柱3与段体19壁接触，触发接触式泄压阀工作，O形密封圈17不受压缩，油箱泄压，泄出的油从泄油孔22流出，防止加油过多，憋坏油箱。

为了保证油箱密封，在所述平衡活塞1及后支座8与段体19的孔壁间分别置有密封圈13及O形密封圈15，后堵9与后支座8的孔壁间置有O形密封圈16，平衡活塞1的内孔与支座2间置有O形密封圈18，导柱3的轴间与弹簧座4之间有O形密封圈17。

进行井下压力跟踪测试的时候，将随钻地层压力测试器的上下端与组合钻具连接并下入井底，该压力平衡式油箱除了供仪器正常用油外，还兼负实施液压平衡作用。当测试器体外的压力高于油箱内压力时，钻井液由过油孔20进入储油腔21，储油腔21内的压力大于平衡拉簧6的弹力时，就会推动平衡活塞1向段体19内中心孔的孔底端移动，由泄油孔22排出平衡活塞1后端的钻井液，同时储油腔21容积增大，与测试器外的压力趋于平衡；当储油腔21内的压力小于平衡拉簧6的弹力时，平衡活塞1向段体19尾端移动，钻井液又由泄油孔22进入段体19内中心孔内，并推动平衡活塞1继续向段体19尾端移动，使储油腔21容积减小，油箱内压力随之提高，当与测试体外钻井液压力平衡时，平衡活塞1停止移动。故该平衡邮箱的主要作用是平衡活塞1在平衡拉簧6及钻井液压力的相互作用下，通过平衡活塞1在油箱腔体内往复位移，实现油箱内外对的压力平衡，且当测井器内油温升高时，可起到容积补偿作用；同时，还能使油箱内部液压系统部件不受地层绝对压力的影响，消除因深井钻井液压力的影响，使仪器不正常工作问题，从而大大提高了测试仪器在随钻测试时数据的准确性。

Claims (1)

1.一种随钻地层压力测试器中的压力平衡式油箱，包括段体（19）、平衡活塞（1）、平衡拉簧（6）、后堵（9）及盖板（10），其特征在于：段体（19）内有中心孔，孔内置有可轴向移动的平衡活塞（1），而段体（19）的尾端孔内置有后支座（8），后支座（8）的尾端孔内置有后堵（9），后堵（9）及后支座（8）的端面上压紧的盖板（10）固定在段体（19）的端面上；在平衡活塞（1）与后支座（8）两相对应的等径柱面上分别有与平衡拉簧（6）直径相适应的螺旋形凹槽（23，24），平衡拉簧（6）的两端分别置于螺旋形凹槽（23,24）内，并分别由具有螺旋形内凹槽的拉簧座(7)固定；平衡活塞（1）与后支座（8）间所形成的储油腔（21）与段体（19）壁上的过油孔（20）相通，且段体（19）壁上的泄油孔（22）与段体（19）上的中心孔底端联通；

上述平衡活塞（1）有内阶梯形通孔，孔内置有接触式泄压阀，所述的接触式泄压阀由支座（2）、导柱（3）、弹簧座（4）及弹簧（5）组成，其中支座（2）固定在平衡活塞（1）的左端孔内，而支座（2）的中心孔内置有导柱（3），且导柱（3）的末端突出于支座（2）的端面，导柱（3）的另一端固定在弹簧座（4）内，而弹簧座（4）与平衡活塞（1）的孔壁间置有弹簧（5）。

2、根据权利要求2所述的随钻地层压力测试器中的压力平衡式油箱，其特征在于：所述平衡活塞（1）及后支座（8）与段体（19）的孔壁间分别置有密封圈（13）及O形密封圈（15），后堵（9）与后支座（8）的孔壁间置有O形密封圈（16），平衡活塞（1）的内孔与支座（2）间置有O形密封圈（18），导柱（3）的轴肩与弹簧座（4）间置有O形密封圈（17）。

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