CN103790578B - 水液压模块化电缆地层测试器 - Google Patents
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Abstract
水液压模块化电缆地层测试器包括地面仪器和井下仪器，地面仪器用于发出要执行的命令和接受井下送来的信号，井下仪器用于执行来自地面的命令和采集井下信号上传给地面仪器。井下仪器的液压管线内流动的是泥浆滤液，管线上安装有泥浆泵和控制阀，泥浆泵给泥浆滤液加压驱动缸活塞运动，控制阀与步进电机连接并通过步进电机进行驱动换向。本发明提供了动力大、耐污染、耐高压、能控制泥浆滤液这种特殊流体的换向的阀，实现了用水液压传动方法进行地层测试。首次把模块化地层测试器做细（80mm）实现了既能用于大井眼又能用于小井眼（4 1/2）的模块化地层测试，填补了小井眼无法地层测试的空白。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用水液压方法实现的、能在油田上使用的、电缆式井下测压和取样仪器。
背景技术
在油田生产中，需要了解地层参数，测压和取样是获得地层参数的重要手段，行业中把这种能测压和取样的设备称为地层测试器。近年出现的、最先进的电缆地层测试器都采用模块化设计，把仪器分成多节，根据施工要求，可选择不同功能节对接利用电缆下井。现有的电缆模块化地层测试器全都采用油液压传动方式，如斯伦贝谢的MDT、哈里伯顿的RDI、阿特拉斯的RCI等，我公司早期产品也如此。利用液压油为介质传递能量，仪器内部液压管道和井下流体管道交织，结构复杂、接头庞大，造成已有的模块化地层测试器直径都很粗（110mm以上），只能在大井眼（6 1/2”）以上井中施工，使小井眼（4 1/2”）地层测试施工成为空白。但随着石油技术发展，水平井、大斜度井、侧开窗井快速增加，这些井多为小井眼（41/2”）。本发明首次运用现代水液压技术，利用仪器工作环境中大量存在的泥浆（水溶液）为介质传递能量，简化仪器内部管道，把模块化地层测试器做细（80mm），实现了既能用于大井眼又能用于小井眼（4 1/2”）的模块化地层测试，填补了小井眼地层测试的空白。同时，水液压也带来压力损失小、传动效率高、流量稳定好、系统动态性能高、不污染环境等优势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中的不足，提供了一种利用水液压方法设计的小直径模块化电缆地层测试器。
为了解决上述问题采用以下技术方案：一种水液压模块化电缆地层测试器，利用水液压方法进行地层测试。
水液压模块化电缆地层测试器包括地面仪器和井下仪器，地面仪器用于发出要执行的命令和接受井下送来的信号，井下仪器用于执行来自地面的命令和采集井下信号上传给地面仪器。井下仪器的液压管线内流动的是泥浆滤液，管线上安装有泥浆泵和控制阀，泥浆泵给泥浆滤液加压驱动缸活塞运动，控制阀与步进电机连接并通过步进电机进行驱动换向。
所述的井下仪器由多个功能短节构成，各功能短节接头均为标准化设计的快速断开接头。
所述的快速断开接头的对接端面设有两个孔道、电连接器以及定位键，快速断开接头的外部套设有快旋螺母，快旋螺母使两个快速断开接头紧密连接在一起；两个孔道内流动的是泥浆滤液。
井下仪器由电子节、动力节、泵抽节、流体传感器节、压力传感器节、推靠液压节、推靠节、储样节、平衡节依次连接组成；其中，动力节中采用两个电磁阀，其余各功能短节中所用阀都是泥浆阀。
所述电子节是用来控制动力节的电机、电磁阀及其余各短节电路总线的传输；动力节是利用电机为泵抽节的泥浆泵提供动力；泵抽节是通过泥浆泵抽取过滤后的泥浆滤液，并将泥浆滤液沿地层流体管线传递；流体传感器节用于测量地层流体性质；压力传感器节测定地层压力；推靠节通过推靠撑开实现封隔地层；储样节的作用是为了储存地层流体样品，带到地面供试验分析；平衡节的作用是为了保持压力平衡。
泥浆阀主要由步进电机、步进电机传动杆、阀芯、阀体、步进电机固定架、阀芯套、M3螺钉、M6螺钉、阀芯挡块依次连接组成；步进电机、步进电机固定架、阀体用M3螺钉、M6螺钉固定在一起，步进电机带动步进电机传动杆旋转，靠螺纹传动使阀芯移动换向；阀芯上装密封泥浆的、耐高压的密封件。
本发明改变了纯油液压驱动方式造成的液压管线和地层流体管线繁琐交织，仪器内部只有地层流体管道，使管线化繁为简，仪器对接接头管道数量大大减少，仪器直径做细也能实现模块化地层测试功能。本发明提供了动力大、耐污染、耐高压、能控制泥浆滤液这种特殊流体的换向的阀，实现了用水液压传动方法进行地层测试。首次把模块化地层测试器做细（80mm）实现了既能用于大井眼又能用于小井眼（4 1/2）的模块化地层测试，填补了小井眼无法地层测试的空白。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的工作原理图。
图3为图2中A区域放大图。
图4为图2中B区域放大图。
图5为图2中C区域放大图。
图6为本发明快速断开接头的结构示意图。
图7为图3的C-C向剖视图。
图8为图3的E-E向剖视图。
图9为本发明泥浆阀的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：一种水液压模块化电缆地层测试器，利用水液压方法进行地层测试，包括地面仪器和井下仪器，地面仪器用于发出要执行的命令和接受井下送来的信号，井下仪器用于执行来自地面的命令和采集井下信号上传给地面仪器。井下仪器的液压管线内流动的是泥浆滤液，管线上安装有泥浆泵和控制阀，泥浆泵给泥浆滤液加压驱动缸活塞运动，控制阀与步进电机连接并通过步进电机进行驱动换向。
实施例2：一种水液压模块化电缆地层测试器，如图1所示，井下仪器由马笼头1、电子节2、动力节3、泵抽节4、流体传感器节5、压力传感器节6、推靠液压节7、推靠节8、储样节9、平衡节10依次连接组成；其中，动力节中采用电磁阀，其余各功能短节中所用阀都是泥浆阀。
如图2、3、4、5所示，工作原理如下：电子节2包括电路仓I 2-1，电子节2是用来控制动力节3的电机3-1、电磁阀3-2。电路仓I 2-1分别于电路仓II 4-5、电路仓III 5-3、电路仓IV 6-1、电路仓V 7-1及平衡节连接。
动力节3包括电机3-1、电磁阀3-2、二位四通阀3-5，电机和电磁阀之间通过管路连接，管路上设有安全阀3-3和单向阀3-4，利用电机3-1为泵抽节4提供动力。
泵抽节4包括电路仓II 4-5、泵抽缸4-1，泵抽缸上设有位移传感器4-2、调速开关阀4-4，泵抽缸的进出液口与电控二位四通阀4-3连接，取样时控制泵抽缸4-1抽吸，通过泵抽缸4-1抽取井筒里面过滤后的泥浆滤液，经加压后，泥浆滤液沿地层流体管线传递。电路仓II 4-5分别于调速开关阀4-4、电控二位四通阀4-3、位移传感器4-2连接。
流体传感器节5包括排液开关5-1，电路仓III 5-3与排液开关5-1连接，泵抽排液开关5-1通过管线和调速开关阀4-4连通，泵抽排液开关的排液管线上设有含水传感器电阻率传感器5-2，流体传感器节流体传感器节用于测量地层流体性质.
压力传感器节包括电路仓IV 6-1、应变石英压力传感器6-2、测压排液开关6-3和推靠保压开关6-4。推靠保压开关6-4、应变石英压力传感器6-2分别通过管线与泵抽节中的电控二位四通阀4-3连通，推靠保压开关6-4的这条管线上还设有测压排液开关6-3。电路仓IV 6-1分别于测压排液开关6-3、推靠保压开关6-4连接。压力传感器节用于测定地层压力。
推靠液压节包括电路仓V 7-1、泥浆地液平衡开关7-2、储样开关7-3、推靠二位四通开关7-4。泥浆地液平衡开关7-2、储样开关7-3分别设置在应变石英压力传感器6-2的进液管线上，推靠二位四通开关7-4与泵抽节中的电控二位四通阀4-3连通。电路仓V 7-1分别于泥浆地液平衡开关7-2、储样开关7-3、推靠二位四通开关7-4连接。
封隔地层时控制推靠节8，推靠节8通过推靠8-1撑开封隔地层，推靠8-1撑开或收拢是通过推靠缸8-2的活塞移动实现，推靠缸8-2与推靠二位四通开关7-4连通，推靠节上设有进液口8-3，进液口通过进液管线与应变石英压力传感器6-2连通。被泥浆泵加压后的泥浆滤液驱动活塞运动，泥浆滤液的流动方向由泥浆阀控制，控制推靠撑开或收拢。
储样节9的作用是为了储存一定量的地层流体样品，带到地面供试验分析。
平衡节10的作用是为了使整支仪器的液压腔压力和泥浆柱的压力平衡。
其他结构同实施例1。
实施例3：一种水液压模块化电缆地层测试器，各功能短节接头均为标准化设计的快速断开接头。如图6、7、8所示，快速断开接头的对接端面设有两个孔道12-5、12-6，电连接器以及定位12-9，快速断开接头的外部套设有快旋螺母12-10。孔道12-5、12-6均为泥浆管道。
快速断开接头12-1、12-2对接时，通过定位键12-9把两个快速断开接头12的孔道12-5、12-6对准，通过旋转快旋螺母12-10使两个快速断开接头紧密连接在一起，同时电连接器孔12-3和电连接器针12-4也能准确的插接在一起，弹簧12-7被压缩，使每一模块短节的电线导通、液压腔的油液连通，泥浆管道也可以准确的完成上下对接；当快速接接头断开时，旋转快旋螺母，使快速断开接头分离、电连接器孔和电连接器针分离，弹簧伸长使密封件压紧，封住液压油腔，防止每一模块短节漏油。
其他结构同实施例2。
实施例4：一种水液压模块化电缆地层测试器，如图9所示，泥浆阀主要由步进电机13-1、步进电机传动杆13-2、阀芯13-3、阀体13-4、步进电机固定架13-5、阀芯套13-6、M3螺钉13-7、M6螺钉13-8、阀芯挡块13-9依次连接组成。
步进电机、步进电机固定架、阀体用M3螺钉、M6螺钉固定在一起，步进电机带动步进电机传动杆旋转，靠螺纹传动使阀芯移动换向；阀芯上装有密封泥浆的、耐高压的密封件。
其他结构同实施例2。
Claims (4)
1.一种水液压模块化电缆地层测试器，其特征是：利用水液压方法进行地层测试；包括地面仪器和井下仪器，地面仪器用于发出要执行的命令和接受井下送来的信号，井下仪器用于执行来自地面的命令和采集井下信号上传给地面仪器；井下仪器的液压管线内流动的是泥浆滤液，管线上安装有泥浆泵和控制阀，泥浆泵给泥浆滤液加压驱动缸活塞运动，控制阀与步进电机连接并通过步进电机进行驱动换向；所述的井下仪器由多个功能短节构成，各功能短节接头均为标准化设计的快速断开接头，其中，所述的快速断开接头的对接端面设有两个孔道、电连接器以及定位键，快速断开接头的外部套设有快旋螺母，快旋螺母使两个快速断开接头紧密连接在一起；两个孔道内流动的是泥浆滤液。
2.根据权利要求1所述的水液压模块化电缆地层测试器，其特征是：井下仪器由电子节、动力节、泵抽节、流体传感器节、压力传感器节、推靠液压节、推靠节、储样节、平衡节依次连接组成；其中，动力节中采用两个电磁阀，其余各功能短节中所用阀都是泥浆阀。
3.根据权利要求2所述的水液压模块化电缆地层测试器，其特征是：所述电子节是用来控制动力节的电机、电磁阀及其余各短节电路总线的传输；动力节是利用电机为泵抽节的泥浆泵提供动力；泵抽节是通过泥浆泵抽取过滤后的泥浆滤液，并将泥浆滤液沿地层流体管线传递；流体传感器节用于测量地层流体性质；压力传感器节测定地层压力；推靠节通过推靠撑开实现封隔地层；储样节的作用是为了储存地层流体样品，带到地面供试验分析；平衡节的作用是为了保持压力平衡。
4.根据权利要求2所述的水液压模块化电缆地层测试器，其特征是：泥浆阀主要由步进电机、步进电机传动杆、阀芯、阀体、步进电机固定架、阀芯套、M3螺钉、M6螺钉、阀芯挡块依次连接组成；步进电机、步进电机固定架、阀体用M3螺钉、M6螺钉固定在一起，步进电机带动步进电机传动杆旋转，靠螺纹传动使阀芯移动换向；阀芯上装密封泥浆的、耐高压的密封件。
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