CN101956541A - 煤层气测试直读存储用井下开关井器 - Google Patents

Abstract

煤层气测试直读存储用井下开关井器，应用于煤层气井测试过程中。在密封托筒短节内有密封滑套。在密封滑套的上端连接有滑套外筒。在密封滑套壁上有横向导流孔。在密封滑套内有中心阀。在中心阀上端有外螺纹，通过中心阀上端外螺纹在中心阀上端连接有上滑套。上滑套在滑套外筒内，在上滑套的顶部有外螺纹；在滑套外筒与上滑套之间环形空间内有压缩弹簧。效果是：由于测试地层参数的测试仪器能安装在井下开关井器的上部，可以使用电缆进行直读测试参数。能够实现一次下套管柱完成微破裂试验、注入/压降测试和原地应力测试，减少风险、提高效率。施工工艺简单，安全可靠。

Description

煤层气测试直读存储用井下开关井器

技术领域

本发明涉及煤层气开采技术领域，特别涉及一种煤层气监测过程中的井下开关专用工具。

背景技术

煤层气井地层压力较低，1000米地层的压力约在6～7MPa之间。在进行地层测试中，一般向煤层气井内注入水，然后采用压降方法进行测试。由于注入水的时间有限，压力传播范围较小，为减少井筒储集效应对试井曲线的影响，需要采用井底关井，才能获得准确的地层压力参数、渗透率、表皮系数等为煤层气勘探开发提供可靠依据。煤层气井地层压力低于标准大气压，所以地层测试的方法与石油、天然气井不同。一般采用常规关井阀关井后进行测试。常规关井阀存在以下问题：一是打开关井阀时磨损密封件，导致下次关井不严；二是关井后液柱压力较大，由于没有考虑平衡关井阀上部与下部的压差，打开关井阀时拉力较大，可能拉断钢丝，三是一般只能进行存储方式测试，四是关井可靠性较差，有可能关井不当影响试井资料准确性。

发明内容

本发明的目的是：提供一种煤层气测试直读存储用井下开关井器，与测试仪器连接并下入井内，能进行煤层气井测试。能重复进行井下开关井测试作业，一次下井完成微破裂、注入/压降、原地应力的测试，录取到更加可靠、直观的测试数据。

本发明采用的技术方案是：煤层气测试直读存储用井下开关井器，包括密封托筒短节、密封滑套、中心阀、滑套外筒、压缩弹簧和上滑套。密封托筒短节为圆柱体形有中心孔，在密封托筒短节上端有油管内螺纹，在密封托筒短节的下端有油管外螺纹，能与油管柱连接下入井内。其特征是：在密封托筒短节的中心孔内有密封滑套，密封滑套下端外径与密封托筒短节内径相同，密封滑套下端能在密封托筒短节中心孔内滑动。在密封滑套的外壁中部有环形凸起，环形凸起直径大于密封托筒短节的内径，密封滑套向下滑动时，环形凸起能起到限位作用。在密封滑套的上端有外螺纹，密封滑套上端外螺纹上连接有滑套外筒。在密封滑套壁上有横向导流孔，横向导流孔的位置在密封滑套上端外螺纹的下部并在密封滑套中部环形凸起的上部。密封滑套内有中心孔，在密封滑套中心孔中部有环形凸起，在密封滑套中心孔的环形凸起内有中心阀。中心阀为圆柱状，中心阀下端外径与密封滑套环形凸起内径相同，中心阀能在密封滑套环形凸起内滑动。中心阀有直径为3～6mm的中心孔，中心阀的中心孔是导压孔，能把密封滑套下部的压力传递到中心阀的上部。在中心阀上端有外螺纹，通过中心阀上端外螺纹在中心阀上端连接有上滑套。上滑套为圆柱体形，上滑套有中心孔，中心孔能把井底压力传递给上滑套上部连接的测试仪器。上滑套在滑套外筒内，上滑套上端穿过滑套外筒顶部中心孔。在上滑套的顶部有外螺纹，能连接测试仪器和开关工具。滑套外筒内壁有环形凹槽，滑套外筒与上滑套之间形成环形空间，在滑套外筒与上滑套之间环形空间内有压缩弹簧，压缩弹簧的上端抵在滑套外筒环形凹槽顶部，压缩弹簧的下端压在上滑套外壁凸起的环形台阶上端面上。上滑套外壁凸起的环形台阶下端面在密封滑套的顶端。

为了使每次下放密封滑套时，密封滑套能准确进入密封托筒短节中心孔内，密封滑套的下端有内螺纹，导锥上端有外螺纹，在密封滑套下端通过螺纹连接有导锥。导锥有中心孔，导锥的下端外壁为圆锥形。在导锥的下端有卸流斜孔，卸流斜孔与中心孔连通。

为了提高密封性，在密封托筒短节与密封滑套之间有密封圈；在密封滑套与中心阀之间有密封圈；在中心阀与上滑套之间有密封圈。

简述煤层气测试直读存储用井下开关井器工作原理：参阅图1。当需要进行关井测试时，压缩弹簧6向下推动上滑套7，上滑套7下端连接的中心阀4插入密封滑套3中心孔内。此时密封滑套3将油管上下两端点液柱分割开来，上部液柱的压力不会传递到密封滑套3以下的液柱压力。这样就使得堵塞器以下的油管内液体与上部的液体实现了隔离，可以测试关井后下部压力变化情况。即关井后下部压力通过中心阀4中心孔和上滑套7中心孔，传递给上滑套7上部安装的测试仪器。

当需要开井时，向上拉动上滑套7上部连接的开关工具，带动上滑套7和中心阀4向上滑动，当中心阀4下端滑出密封滑套3中心孔，密封滑套3外部液体通过密封滑套3的导流孔9进入密封滑套3内，并于密封滑套3内的流体汇合，起到平衡密封滑套3内外压力的作用，减少上提开关工具的钢丝或电缆的拉力。当密封滑套3内外压力平衡后，继续上提开关工具，能轻松地从密封托筒短节1内提出密封滑套3，实现开井。上滑套7上部连接直读压力计，能实现直读测试数据。

通过上提、下放钢丝(电缆)，操作井下开关井器，可实现多次开关井和多次测试地层参数。

本发明的有益效果：本发明煤层气测试直读存储用井下开关井器，利用了煤层气下部地层压力低于大气压的特点，能将测试地层参数的测试仪器安装在井下开关井器的上部，通过电缆传递并能直读测试参数。利用煤层气下部地层压力低于大气压的特点，设计了上提密封滑套的结构实现开井，下放密封滑套实现关井，能够实现一次下套管柱完成微破裂试验、注入/压降测试和原地应力测试，减少风险、提高效率。施工工艺简单，安全可靠。石油天然气井中地层压力大于标准大气压，在石油天然气井中无法采用本发明进行地层测试。

附图说明

图1是本发明煤层气测试直读存储用井下开关井器结构剖面示意图。

图中，1.密封托筒短节，2.导锥，3.密封套，4.中心阀，5.滑套外筒，6.压缩弹簧，7.滑套，8.密封圈，9.导流孔。

具体实施方式

实施例1：以一个连接在27/8″油管柱上的煤层气测试直读存储用井下开关井器为例，对本发明作进一步详细说明。

参阅图1。本发明煤层气测试直读存储用井下开关井器，包括密封托筒短节1、密封滑套3、中心阀4、滑套外筒5、压缩弹簧6和上滑套7。密封托筒短节1为圆柱体形有中心孔，在密封托筒短节1上端有27/8″油管内螺纹，密封托筒短节1上端能连接27/8″油管。27/8″油管的等级规格不同，其内径在53.11～59.00mm之间，任何一种27/8″油管都可以连接。在密封托筒短节1的下端有27/8″油管外螺纹；密封托筒短节1的外径73mm，内径是48mm，长度是319mm。

在密封托筒短节1的中心孔内有密封滑套3，密封滑套3下端外径与密封托筒短节1内径相同，在密封托筒短节1与密封滑套3之间有四道密封圈8，密封滑套3下端能在密封托筒短节1中心孔内滑动。密封滑套3的下端有M30×2的内螺纹，导锥2上端有外螺纹，在密封滑套3下端通过螺纹连接有导锥2。导锥2有直径为14mm中心孔，导锥2的下端外壁为圆锥形。在导锥2的下端有四个直径为8mm的卸流斜孔，卸流斜孔与中心孔连通。

在密封滑套3的外壁中部有一个直径为50mm的环形凸起，环形凸起直径大于密封托筒短节1的内径2mm。在密封滑套3的上端有M45×2的外螺纹，密封滑套3上端螺纹连接有一个滑套外筒5。在密封滑套3壁上有四个直径为5mm的横向导流孔9，横向导流孔9的位置在密封滑套3上端外螺纹的下部并在密封滑套3中部环形凸起的上部。密封滑套3内有中心孔，在密封滑套3中心孔中部有环形凸起，在密封滑套3中心孔的环形凸起内有一个中心阀4。中心阀4为圆柱状，中心阀4下端外径与密封滑套3环形凸起内径相同，在密封滑套3与中心阀4之间有一道密封圈8；中心阀4有一个直径为4mm的中心孔；在中心阀4上端有M16×1的外螺纹，通过中心阀4上端外螺纹在中心阀4上端连接有上滑套7，在中心阀4与上滑套7之间有一道密封圈8。中心阀4下端外壁为弧面形，能准确插入。上滑套7为圆柱体形，上滑套7有中心孔；上滑套7在滑套外筒5内，滑套外筒5的外径为50mm，长度209mm。上滑套7上端穿过滑套外筒5顶部中心孔。在上滑套7的顶部有外螺纹；滑套外筒5内壁有环形凹槽，使滑套外筒5与上滑套7之间形成环形空间，在滑套外筒5与上滑套7之间的环形空间内有一个压缩弹簧6，压缩弹簧6有效圈数12圈，长度180mm。在关井时，压缩弹簧6使上滑套7和中心阀4重新复位。压缩弹簧6的上端抵在滑套外筒5环形凹槽顶部，压缩弹簧6的下端压在上滑套7外壁凸起的环形台阶(直径40mm)上端面上。上滑套7主体外径30mm，上滑套7外壁凸起的环形台阶下端面在密封滑套3的顶端面上。

Claims (3)

1.一种煤层气测试直读存储用井下开关井器，包括密封托筒短节(1)、密封滑套(3)、中心阀(4)、滑套外筒(5)、压缩弹簧(6)和上滑套(7)，密封托筒短节(1)为圆柱体形有中心孔，在密封托筒短节(1)上端有油管内螺纹，在密封托筒短节(1)的下端有油管外螺纹；其特征是：在密封托筒短节(1)的中心孔内有密封滑套(3)，密封滑套(3)下端外径与密封托筒短节(1)内径相同，密封滑套(3)下端能在密封托筒短节(1)中心孔内滑动；在密封滑套(3)的外壁中部有环形凸起，环形凸起直径大于密封托筒短节(1)的内径；在密封滑套(3)的上端有外螺纹，密封滑套(3)上端外螺纹上连接有滑套外筒(5)，在密封滑套(3)壁上有横向导流孔(9)，横向导流孔(9)的位置在密封滑套(3)上端外螺纹的下部并在密封滑套(3)中部环形凸起的上部，密封滑套(3)内有中心孔，在密封滑套(3)中心孔中部有环形凸起，在密封滑套(3)中心孔的环形凸起内有中心阀(4)，中心阀(4)为圆柱状，中心阀(4)下端外径与密封滑套(3)环形凸起内径相同；中心阀(4)有直径为3～6mm的中心孔；在中心阀(4)上端有外螺纹，通过中心阀(4)上端外螺纹在中心阀(4)上端连接有上滑套(7)，上滑套(7)为圆柱体形，上滑套(7)有中心孔；上滑套(7)在滑套外筒(5)内，上滑套(7)上端穿过滑套外筒(5)顶部中心孔；在上滑套(7)的顶部有外螺纹；滑套外筒(5)内壁有环形凹槽，滑套外筒(5)与上滑套(7)之间形成环形空间，在滑套外筒(5)与上滑套(7)之间环形空间内有压缩弹簧(6)，压缩弹簧(6)的上端抵在滑套外筒(5)环形凹槽顶部，压缩弹簧(6)的下端压在上滑套(7)外壁凸起的环形台阶上端面上，上滑套(7)外壁凸起的环形台阶下端面在密封滑套(3)的顶端。

2.根据权利要求1所述的煤层气测试直读存储用井下开关井器，其特征是：密封滑套(3)的下端有内螺纹，导锥(2)上端有外螺纹，在密封滑套(3)下端通过螺纹连接有导锥(2)，导锥(2)有中心孔，导锥(2)的下端外壁为圆锥形，在导锥(2)的下端有卸流斜孔，卸流斜孔与中心孔连通。

3.根据权利要求1所述的煤层气测试直读存储用井下开关井器，其特征是：在密封托筒短节(1)与密封滑套(3)之间有密封圈(8)；在密封滑套(3)与中心阀(4)之间有密封圈(8)；在中心阀(4)与上滑套(7)之间有密封圈(8)。