CN103334746A - Fdt模块式地层测试器探头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种格式化动态监测系统FDT模块式地层测试器探头，属于油气勘探技术，包括：探针活塞、封隔器、探头本体、连接板、连接螺钉、过滤套、过滤活塞、探针堵头、弹性块、定位套、挡圈、活塞本体、限压阀、导向块、固定螺钉以及流体输送管。本发明增大了封隔器所封隔地层的面积，在封隔器取样口旁边增加了几个导流槽，这样有利于流体的去样，使FDT模块式地层测试器可以在疏松地层、薄油层及低渗地层中更有效、更安全的使用；使FDT模块式地层测试器座封更可靠，定位更方便，取样更快速；FDT模块式地层测试器的使用更加方便可靠，应用也更广泛，效果更突出。

Description

FDT模块式地层测试器探头

技术领域

本发明涉及油气勘探技术，特别涉及一种FDT模块式底层测试器探头。

背景技术

FDT（Formation DynamicT est System）模块式地层测试系统是在油气钻探、开发过程中对地层压力进行测试，对地层流体进行直接取样的仪器。FDT模块式地层测试系统是在油气勘探中验证储层流体性质、划分油水、油气界面，求取地层产能最为直接、有效的系统，是我国石油勘探开发中急需的关键装备，是为确定油藏品质和生产潜力、制定合理开发方案提供依据的主要技术之一。

FDT模块式地层测试器广泛应用于石油测井领域，但常用的FDT模块式地层测试器探头在疏松地层常常会因封隔器长时间使用变形或因地层坍塌造成座封失败，或因取样口面积过小而堵塞；在薄油层和低渗透率地层，探头常常因封隔面积过小而使取样口找不准地层，或因取样时间过长而造成测试失败。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种FDT模块式底层测试器探头，用于提高FDT模块式地层测试器的使用效率。

本发明提供了一种FDT模块式地层测试器，包括：

探针活塞，用于穿透油井上的泥饼，连通测试器与地层液，获取地层参数，并实现抽取地层流体的功能；

封隔器，用于将目标地层与油井分隔开，测试时阻止油井中的泥浆进入，污染流入的地层液；

探头本体，分布有至少一条液压管路，所述液压管路与探针活塞一起作用，完成探针的推出与回收；探针活塞安装在探头本体中，在探头本体中上下微移动，完成探针活塞对封隔器的压紧与放松；

连接板，用于连接封隔器和探头本体，使封隔器与探头本体相对独立；同时，FDT模块式地层测试器在使用时，连接板将探头整体向外推出，贴紧油井井壁，完成探头的封隔，实现测试和取样功能；

连接螺钉，用于将封隔器、连接板及探头本体连接成一体；

过滤套，通过螺纹连接在探针活塞上，用于过滤地层液中的微小固体颗粒，防止固体颗粒堵塞测试器中流体通道；

过滤活塞，位于探针活塞内腔中，在液压力作用下，在探针活塞内腔中上下运动，用于控制过滤套与地层的联通与断开；

探针堵头，通过螺纹连接在过滤活塞上，当探头本体与封隔器推靠到井壁上时，封隔器紧压在井壁上的泥饼中，探针堵头防止泥饼此时进入探针活塞堵塞过滤套而使仪器测试失败，只要当探针堵头与过滤活塞一起回收，使过滤套上的滤网与地层联通，同时阻断地层液直接进入过滤活塞，而是通过过滤套上的过滤网，再通过探针堵头上的中间通道进入过滤活塞中通道进入仪器内部，进行参数测试；

弹性块，位于探头本体内腔体中，通过弹力与探头本体内腔紧紧连接在一起，用于在探针活塞向上运动时，将液压力不断向上传递到封隔器上，使封隔器紧紧贴近井壁；

定位套，固定在探头本体内腔中，用于对探头本体内腔中的液压系统进行密封，同时也对探针活塞的活动进行限位，工作时探针活塞能在定位套上滑动，实现推出和回收功能；

挡圈，用于固定定位套和探头本体；

活塞本体，通过螺纹与探针活塞连接在一起，活塞本体是流体进入仪器内部的连接通道；

限压阀，设置在活塞本体上，由阀套与一个单向阀和一个安全阀组成，用于控制过滤活塞的上下移动，同时也控制过滤活塞移动的时序；

导向块，连接在探头本体上，引导活塞本体和限压阀在探针活塞向上运动时不转动；

固定螺钉，使导向块与探头本体固定在一起，推靠时，导向块与探头本体一起运动；

流体输送管，设置在活塞本体上，使抽取的地层液顺着流体输送管进入FDT模块式地层测试器本体中。

本发明所涉及的新型FDT模块式地层测试器探头增大了封隔器所封隔地层的面积，在封隔器取样口旁边增加了几个导流槽，这样有利于流体的去样，使FDT模块式地层测试器可以在疏松地层、薄油层及低渗地层中更有效、更安全的使用；使FDT模块式地层测试器座封更可靠，定位更方便，取样更快速；FDT模块式地层测试器的使用更加方便可靠，应用也更广泛，效果更突出。

附图说明

图1为本发明实施例提供的FDT模块式地层测试器探头的结构图；

图2为本发明实施例中封隔器的侧视图；

图3为本发明实施例中封隔器的顶视图；

图4为本发明实施例中金属支撑盘的侧视图；

图5为本发明实施例中金属支撑盘的顶视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

本发明实施例所涉及的新型FDT模块式地层测试器探头增大了封隔器所封隔地层的面积，在封隔器取样口旁边增加了几个导流槽，这样有利于流体的去样，使FDT模块式地层测试器可以在疏松地层、薄油层及低渗地层中更有效、更安全的使用；使FDT模块式地层测试器座封更可靠，定位更方便，取样更快速；FDT模块式地层测试器的使用更加方便可靠，应用也更广泛，效果更突出。

如图1，本发明实施例提供的FDT模块式地层测试器探头主要包括：

连接板1，用于连接封隔器3和探头本体2，使封隔器3与探头本体2相对独立，这样当封隔器3损坏时，可以方便的更换封隔器3而不影响探头整体的长久使用；同时，FDT模块式地层测试器在使用时，连接板1在测试器的推靠器作用下，将探头整体向外推出，贴紧油井井壁，完成探头的封隔，实现测试和取样功能。连接板1由0Cr17Ni4Cu4Nb材料制成，具有高强度和高硬度的特性。

探头本体2，是探头的主体部分，探头本体2上分布有多条液压管路，这些液压管路与探针活塞4一起作用，完成探针的推出与回收。由1Cr17Ni2材料制成。

封隔器3，封隔器3由连接螺钉12固定在探头本体2上，在工作时，液压系统将探头本体2和封隔器3一起推出，紧压在井壁上，将目标地层与油井中的泥浆分隔开，当仪器通过流体输送管16、过滤活塞6、过滤套7等通道给目标地层一个负压时，地层中的流体就进入仪器内部，此时封隔器3阻止油井中的泥浆一同进入，污染仪器取得中的地层液。

封隔器3由金属连接盘17、橡胶封隔体18和金属支撑盘19组成，橡胶封隔体18被高温硫化到金属连接盘17和金属支撑盘19上，使三者成为一体，为了增加金属连接盘17和橡胶封隔体18之间的硫化强度，在金属连接盘17上采用多个倒锥型孔，硫化时，橡胶流过倒锥型孔，在金属连接盘17背面形成一个外部大，内部小的斜销结构（见图2和图3），这种结构可以使金属连接盘17与橡胶封隔体18之间连接更牢靠，不易损坏。这种结构比现有的直接将橡胶封隔体高温硫化到金属连接盘表面的方式更为结实、耐用。

金属支撑盘19上（见图4和图5）带有一圈突出外沿a，中间是突起的中心支撑体b，并在中心支撑体b上开有6条导流槽，下段是带有裙边的盘体c。金属支撑盘19上的突出外沿a使封隔器3上的橡胶封隔体18被限制在支撑盘外，即使橡胶封隔体18上承受更大的压力，橡胶封隔体18也不会向内变形，使地层承受过大侧向力而变形、坍塌，特别在疏松地层中，这是非常重要的；金属支撑盘19上的突出外沿a可以使封隔器3有效封隔面积增大，同时在承受较大压力时，封隔器3封隔的有效地层面积都不变，使封隔器的座封更可靠。金属支撑盘19上中心突起的支撑体b使封隔器的取样口更坚固，使其可以承受更大内部压力和地层压力，同时中心支撑体b上的6条导流槽使地层液更容易进入地层测试器的探头中，导流槽也使地层液有效入口面积增大，使探头的取样更容易。在封隔器3中，金属支撑盘19下端的盘体c深深的嵌入橡胶封隔体18中，这样使盘体c和橡胶封隔体18之间连接更紧密，几乎成为一体，使其可以承受更多的支撑力。

探针活塞4，与过滤套7和活塞本体10通过螺纹连接，工作时，在液压系统的作用下推出，穿透油井上的泥饼，连通仪器与地层液，获取地层各种有用的参数，并实现抽取地层流体的功能。由0Cr17Ni4Cu4Nb材料制成。

探针堵头5，由蒙乃尔合金K-500材料制成，具有高的强度和硬度，以及良好的抗硫化氢性，通过螺纹连接在过滤活塞6上，探针堵头5，通过螺纹连接在过滤活塞6上，当探头本体2与封隔器推靠到井壁上时，此时，封隔器紧压在井壁上的泥饼中时，探针堵头5防止泥饼此时进入探针活塞4堵塞过滤套7而使仪器测试失败，只要当探针堵头5与过滤活塞6一起回收，使过滤套7上的滤网与地层联通，同时阻断地层液直接进入过滤活塞6，而是通过过滤套7上的过滤网，再通过探针堵头5上的中间通道进入过滤活塞6中通道进入仪器内部，进行参数测试。

过滤活塞6，由由蒙乃尔合金K-500材料制成，具有高的强度和硬度，以及良好的抗硫化氢性，安装在探针活塞4内腔中，在液压力作用下，可以在探针活塞4内腔中上下运动，用于控制过滤套7与地层的联通与断开。由于地层液通过过滤活塞6中间的通道进入仪器，使其长期直接与地层流体接触，因此其必须具有好的抗硫化氢性能，蒙乃尔合金材料可以很好的满足这种要求。

过滤套7，由0Cr17Ni4Cu4Nb材料制成，过滤套7通过螺纹连接在探针活塞4上，其主要作用是过滤地层液中的微小固体颗粒，防止固体颗粒进入仪器，堵塞仪器中流体通道。过滤套7上分布有多道过滤槽，根据过滤槽宽度的不同，过滤套7分为多种类型，过滤槽宽度为0.4mm的为标准过滤套，过滤槽宽度为0.6mm的为宽槽过滤套，过滤槽宽度为0.2mm的为窄槽过滤套，在实际使用时，可以根据地层物理特性的不同，选取不同槽宽的过滤套7。

弹性块8，安装在探头本体2内腔体中，由于弹性块8具有弹性，强大的弹力使其与探头本体2内腔紧紧连接在一起，主要用于在探针活塞4向上运动时，将液压力不断向上传递到封隔器3上，使封隔器3紧紧贴近井壁，提高地层测试器探头的座封效率，又可以限制探头活塞4向上的移动距离，防止探头活塞4过渡向上而损坏封隔器3。

定位套9，由0Cr17Ni4Cu4Nb材料制成，通过挡圈11固定在探头本体2内腔中，用于对探头本体2内腔中液压系统进行密封，同时也对探针活塞4的活动进行限位，工作时探针活塞4可以在定位套9上滑动，实现推出和回收功能。

活塞本体10，由1Cr17Ni2材料制成，通过螺纹与探针活塞4连接在一起，在活塞本体上安装有限压阀13和流体输送管16，其本体上分布有多条液压控制通道，用于控制过滤活塞6的上下移动，也是地层流体进入仪器的中间连接通道。活塞本体10是本系统最重要的环节之一。

挡圈11，标准件，用于固定定位套9和探头本体2。

连接螺钉12，高强度标准螺钉，用于将封隔器3、连接板1及探头本体2连接成一体。

限压阀13，是由阀套与一个单向阀和一个安全阀组成，用于控制过滤活塞6的上下移动，同时也控制过滤活塞6在整个系统中的移动的时序。

导向块14，通过固定螺钉15连接在探头本体2上，引导活塞本体10、限压阀13等在探针活塞4向上运动时不转动，保护活塞4等器件不损害。

固定螺钉15，使导向块14与探头本体2固定在一起，推靠时，导向块14与探头本体2一起运动。

流体输送管16，使由FDT探头抽取的地层液顺着流体输送管16进入FDT地层测试器本体中。

本实施例提供的FDT模块式地层测试器探头在使用时，首先被安装在FDT模块式地层测试系统中，并随测试系统一起下放到油井中；到达目标地层后，FDT模块式地层测试器系统中的液压活塞将探头用力推向井壁，探头上的封隔器3座封在地层中，将目标地层与井筒中钻井泥浆有效分隔开；接着，探头活塞4向上施力，使封隔器3上的金属支撑盘18也紧紧贴到井壁上，在金属支撑盘18上的外沿a内形成一个与地层相通的独立腔体；接着向下移动过滤活塞6，带动探针堵头5一起向下移动，使过滤套7与地层流体相通，这样，地层流体可以通过过滤套7、探针堵头5、过滤活塞6和流体输送管16，再通过活塞本体10流入FDT模块式地层测试系统中的取样桶中，得到地层流体样本。在此过程中，FDT模块式地层测试系统中的其他测试装置取得地层压力等有用的数据，达到测试目的。

本实施例提供的FDT模块式地层测试器探头结构简单，使用方便，使FDT模块式地层测试器系统应用更广泛，功能更强大；封隔器采用金属材料与橡胶材料镶嵌在一起使用，这种结构既保留金属材料的强度又充分发挥橡胶材料的弹性特点，使封隔器更结实有效；封隔器结构的形式使探头取样更容易，更快捷。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种格式化动态监测系统FDT模块式地层测试器探头，其特征在于，包括：

探针活塞，用于穿透油井上的泥饼，连通测试器与地层液，获取地层参数，并实现抽取地层流体的功能；

封隔器，用于将目标地层与油井分隔开，测试时阻止油井中的泥浆进入，污染流入的地层液；

探头本体，分布有至少一条液压管路，所述液压管路与探针活塞一起作用，完成探针的推出与回收；探针活塞安装在探头本体中，在探头本体中上下微移动，完成探针活塞对封隔器的压紧与放松；

连接板，用于连接封隔器和探头本体，使封隔器与探头本体相对独立；同时，FDT模块式地层测试器在使用时，连接板将探头整体向外推出，贴紧油井井壁，完成探头的封隔，实现测试和取样功能；

连接螺钉，用于将封隔器、连接板及探头本体连接成一体；

过滤套，通过螺纹连接在探针活塞上，用于过滤地层液中的微小固体颗粒，防止固体颗粒堵塞测试器中流体通道；

过滤活塞，位于探针活塞内腔中，在液压力作用下，在探针活塞内腔中上下运动，用于控制过滤套与地层的联通与断开；

探针堵头，通过螺纹连接在过滤活塞上，当探头本体与封隔器推靠到井壁上时，封隔器紧压在井壁上的泥饼中，探针堵头防止泥饼此时进入探针活塞堵塞过滤套而使仪器测试失败，只要当探针堵头与过滤活塞一起回收，使过滤套上的滤网与地层联通，同时阻断地层液直接进入过滤活塞，而是通过过滤套上的过滤网，再通过探针堵头上的中间通道进入过滤活塞中通道进入仪器内部，进行参数测试；

弹性块，位于探头本体内腔体中，通过弹力与探头本体内腔紧紧连接在一起，用于在探针活塞向上运动时，将液压力不断向上传递到封隔器上，使封隔器紧紧贴近井壁；

定位套，固定在探头本体内腔中，用于对探头本体内腔中的液压系统进行密封，同时也对探针活塞的活动进行限位，工作时探针活塞能在定位套上滑动，实现推出和回收功能；

挡圈，用于固定定位套和探头本体；

活塞本体，通过螺纹与探针活塞连接在一起，活塞本体是流体进入仪器内部的连接通道；

限压阀，设置在活塞本体上，由阀套与一个单向阀和一个安全阀组成，用于控制过滤活塞的上下移动，同时也控制过滤活塞移动的时序；

导向块，连接在探头本体上，引导活塞本体和限压阀在探针活塞向上运动时不转动；

固定螺钉，使导向块与探头本体固定在一起，推靠时，导向块与探头本体一起运动；

流体输送管，设置在活塞本体上，使抽取的地层液顺着流体输送管进入FDT模块式地层测试器本体中。

2.根据权利要求1所述的FDT模块式地层测试器探头，其特征在于，所述封隔器由金属连接盘、橡胶封隔体和金属支撑盘组成，橡胶封隔体被高温硫化到金属连接盘和金属支撑盘上，使三者成为一体；在金属连接盘上采用至少一个倒锥型孔，硫化时，橡胶流过倒锥型孔，在金属连接盘背面形成一个外部大，内部小的斜销结构。

3.根据权利要求2所述的FDT模块式地层测试器探头，其特征在于，所述金属支撑盘上带有一圈突出外沿a，中间是突起的中心支撑体b，并在中心支撑体b上开有6条导流槽，下段是带有裙边的盘体c；其中，

金属支撑盘上的突出外沿a使所述橡胶封隔体被限制在支撑盘外，即使橡胶封隔体上承受更大的压力，橡胶封隔体也不会向内变形；所述突出外沿a使封隔器有效封隔面积增大，同时在承受较大压力时，封隔器封隔的有效地层面积都不变；所述支撑体b使封隔器的取样口更坚固，同时所述6条导流槽使地层液更容易进入地层测试器的探头中；所述盘体c深深嵌入橡胶封隔体中，使盘体c和橡胶封隔体18之间连接更紧密，承受更多的支撑力。

4.根据权利要求2或3所述的FDT模块式地层测试器探头，其特征在于，所述活塞本体上分布有至少一条液压控制通道，用于控制过滤活塞的上下移动，也是地层流体进入仪器的中间连接通道。

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