CN105089619A - 一种桥式同心分注管柱的电动验封方法及电动验封仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥式同心分注管柱的电动验封方法及电动验封仪，该方法包括以下步骤：现场组配电动验封地面系统及电动验封仪；关闭井口注水阀门，将电动验封仪通过防喷管下入桥式同心分注井筒中，直至验封目标层上方；地面控制器发送指令张开定位爪，并缓慢下放电动验封仪，实现与桥式同心配水器对接定位；地面控制器发送坐封指令使密封段坐封在桥式同心配水器进水口上下两侧；不断进行开关变换使注水压力发生变化；通过观察地面控制器监测的上下压力计测得的油管内注水压力和该桥式同心配水器对应的注水层段地层压力的变化情况确定封隔器密封情况。本发明方法主要用于桥式同心分注管柱的验封，一次下井能逐层验证各封隔器的密封性。

Description

一种桥式同心分注管柱的电动验封方法及电动验封仪

技术领域

本发明涉及一种适用于油田开发分层注水用桥式同心分注管柱的电动验封方法及电动验封仪。

背景技术

目前，各油田在高温高压油藏分层注水开发过程中，普遍使用桥式同心分注管柱。桥式同心分注管柱主要包括封隔器、桥式同心配水器、水井双向锚、双球座、筛管、丝堵等，其中封隔器是油田注水井中分注管柱配套的重要工具，主要用来分隔不同的注水层段以满足各层段的不同配注需求，如果封隔器密封不严会导致分注层段不能正常配水、测试资料失真、分注有效期短，严重影响油田注水开发效果，因此检验分注管柱配套封隔器的密封性能显得极为重要。目前国内桥式同心分注管柱配套的验封技术主要为机械式验封，应用中存在以下主要问题：

一是采用钢丝起下作业，验封时密封段上下压差较大，而密封段上下又难以泄压，上提解封时钢丝负荷大，极易出现钢丝被拉断等严重事故，且密封段皮碗也极易拉翻、破损或脱落，很难保证坐封可靠性，影响验封一次成功率。

二是验封仪密封段是依靠上部仪器的重力和水柱压力的联合作用坐封在桥式同心配水器工作筒中心通道内，坐封成功率低，密封可靠性差，且安全风险大。

三是验封仪安装的压力计为存储式压力计，井下所测得的验封数据不能实时直读，验封完成后需进行地面数据回放才能判断封隔器的密封性，造成数据准确度低，工作效率不高。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种桥式同心分注管柱的电动验封方法及电动验封仪，实现验封仪密封段电动坐封、验封和解封，有效避免验封仪卡、掉和密封段破损、脱落等井下事故的风险，提高验封成功率和数据精确性。

为解决上述技术问题，本发明桥式同心分注管柱的电动验封方法，包括以下步骤：

第一步，组配电动验封地面系统及电动验封仪，电动验封地面系统包括地面配套车载测调系统1、地面控制器2、电缆滚筒3、电缆4和电缆接头5，地面控制器2和电缆滚筒3安装在车载测调系统1上，电缆4分别与地面控制器2和电缆接头5连接，电动验封仪由上接头6、磁定位7、控制系统8、电机9、传动丝杠10、定位爪11、传动丝杠12、上压力计13、上密封皮碗14、下压力计15、下密封皮碗16、密封段17组成，电缆接头5和上接头6连接；

第二步，下入电动验封仪，关闭注水井井口注水阀门，在井口安装防喷管，使用电缆滚筒3利用电缆4将电动验封仪通过防喷管下入桥式同心分注井筒中，地面控制器2通过磁定位7实时监测电动验封仪，直至电动验封仪下到验封目标层上方；

第三步，打开定位爪11，地面控制器2发送动作指令使电动验封仪内控制系统8驱动电机9正转，带动传动丝杠10张开电动验封仪上部的定位爪11，地面控制器2实时监测定位爪11工作的状态；

第四步，实现电动验封仪和桥式同心配水器对接定位，缓慢下放电动验封仪，定位爪11与桥式同心配水器内的定位台对接定位，实现电动验封仪密封段17在桥式同心配水器工作筒中心通道内精确定位，使上密封皮碗14和下密封皮碗16分别位于桥式同心配水器进水口上下两侧，地面控制器2实时监测过程；

第五步，坐封电动验封仪，地面控制器2发送坐封指令，通过电缆4使电动验封仪内控制系统8工作驱使电机9正转，带动传动丝杠12压缩并撑开密封段17处的上密封皮碗14和下密封皮碗16，使电动验封仪密封段17处的上密封皮碗14和下密封皮碗16坐封在桥式同心配水器的进水口上下两侧，使上密封皮碗14和下密封皮碗16密封部位、桥式同心配水器进水口、桥式同心配水器出水口、油套环形空间和该桥式同心配水器对应的注水油层形成一个密闭空间；

第六步，调控注水压力，打开注水井井口注水阀门，并不断进行“开-关-开”工作制度变换使注水压力发生变化，上密封段14上侧的上压力计13和上密封皮碗14与下密封皮碗16之间的下压力计15分别测得的连续压力变化通过电缆4实时传输到地面控制器2中并显示出来；

第七步，综合分析验封数据，确定验封结果，观察密封段17上侧的上压力计13测得的油管内注水压力和上密封皮碗14下密封皮碗16之间的下压力计15测得的该桥式同心配水器对应的注水层段地层压力的变化情况以综合分析确定分注管柱配套封隔器验封结果；

第八步，解封电动验封仪，该注水层段封隔器验封完成后，关闭井口注水阀门，地面控制器2通过电缆4发送解封指令，使电动验封仪内控制系统8工作驱使电机9反转，带动传动丝杠12拉伸并缩回密封段17处的上密封皮碗14和下密封皮碗16，解封完成后地面控制器2进行显示；

第九步，收回定位爪11，提出电动验封仪，地面控制器2发送动作指令使电动验封仪内控制系统8驱动电机9反转，带动传动丝杠10收回电动验封仪上部张开的定位爪11，地面控制器2实时监测并显示定位爪11的收回动作直至结束。

上述第三步至第七步重复逐层验证不同分注层段封隔器的密封性，其中电动验封仪必须对所有桥式同心配水器进行测试以准确确定所有封隔器的密封性。

与现在技术方案相比，本发明桥式同心分注管柱的电动验封方法有以下优点：

1.地面控制器通过电缆控制及实时监测、显示电动验封仪与桥式同心配水器对接定位以及在桥式同心配水器中心通道内的坐封、验封和解封，降低了验封仪卡掉、钢丝拉断以及密封段皮碗破损、脱落等井下事故的风险，提高了验封一次成功率。

2.地面控制器能够直读、显示与实时监测各分注层段封隔器的验封数据和电动验封仪各个动作，保证了验封数据精确度、可靠性以及验封成功率，现场资料录取更加真实、方便、高效，避免了机械式验封数据需地面回放、数据分析、下井复测、工作强度大等弊端。

3.利用电缆进行电动坐封、验封和解封，不受顺序先后限制，可以验封任一层段封隔器的密封性能，实现一趟下井逐层验证不同分注层段封隔器的密封性，避免桥式同心分注管柱验封时需钢丝频繁起下作业，工作效率得到显著提高，并降低了工人劳动强度。

4.增加磁定位功能，能实时监测和显示电动验封仪在井筒内的下入位置，实现电动验封仪在桥式同心分注管柱中的精准定位。

本发明还提供了一种电动验封仪，包括密封段，密封段包括上密封皮碗，且上密封皮碗的上侧安装有上压力计，上密封皮碗的下侧安装有下压力计。

进一步地，密封段还包括下密封皮碗，下密封皮碗设置在上密封皮碗的下侧，且下压力计设置在上密封皮碗和下密封皮碗之间。

进一步地，电动验封仪还包括电机和传动丝杠，电机和传动丝杠设置在密封段的上侧；电机通过传动丝杠与上密封皮碗和下密封皮碗传动连接，且当电机带动传动丝杠向下移动时，传动丝杠挤压并撑开密封段处的上密封皮碗和下密封皮碗以使密封段在桥式同心配水器的中心通道内坐封。

进一步地，当密封段在桥式同心配水器的中心通道内坐封后，上密封皮碗和下密封皮碗分别坐封在桥式同心配水器的进水口的相应的一侧。

进一步地，电动验封仪还包括电机、传动丝杆和定位爪，电机、传动丝杠和定位爪均设置在密封段的上侧；电机通过传动丝杠与定位爪传动连接，且当电机带动传动丝杠正传时，定位爪张开，当电机带动传动丝杠反转时，定位爪收回。

进一步地，电动验封仪还包括控制系统，控制系统与电机控制连接，控制电机的启停和转动方向。

进一步地，定位爪设置在上密封皮碗的上方。

进一步地，电动验封仪还包括磁定位，磁定位用于检测电动验封仪在井筒内的位置。

附图说明

图1为电动验封地面系统结构示意图；

图2为电动验封仪结构示意图；

图3为本发明桥式同心分注管柱电动验封时测得的压力变化曲线(以二级三段为例)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

本发明桥式同心分注管柱的电动验封方法可以实现验封仪密封段电动坐封、验封和解封，有效减少作业时出现验封仪卡、掉和密封段破损、脱落等井下事故的风险，避免钢丝频繁起下作业，一次下井即可逐层验证不同分注层段封隔器的密封性，且验封数据能够地面直读和实时监测，保证了验封数据精确性，同时增加磁定位功能，实现验封仪精准定位。

本发明电动验封方法使用设备包括电动验封地面系统和电动验封仪，其中：

如图1所示，电动验封地面系统包括：车载测调系统1、地面控制器2、电缆滚筒3、电缆4、电缆接头5等，其中车载测调系统1用于装载电动验封设备、人员、物品等；地面控制器2用于实时监测、显示、控制电动验封仪及验封数据输出等；电缆滚筒3主要用于电缆4的布放；电缆4主要用于电动验封仪起下作业及各种数据信号和电流传输等；电缆接头5用于连接电缆4和电动验封仪上接头6。

如图2所示，电动验封仪包括：上接头6、磁定位7、控制系统8、电机9、传动丝杠10、定位爪11、传动丝杠12、上压力计13、上密封皮碗14、下压力计15、下密封皮碗16和一个密封段17，其中上接头6连接电缆接头5等主要结构。密封段17上侧安装有上压力计13，上密封皮碗14与下密封皮碗16之间安装有下压力计15，能够分别感应并向地面控制器2传送测得的上密封皮碗14上下不同的压力连续变化值，其中密封段17上侧的上压力计13反映油管内注水压力变化，上密封皮碗14与下密封皮碗16之间安装有下压力计15反映各注水层段的地层压力变化；电动验封仪密封段17上部设计定位爪11，通过控制系统8能够使电机9带动传动丝杠10正转张开定位爪11，张开后能够和桥式同心配水器结构中的定位台对接定位，实现电动验封仪在桥式同心配水器工作筒内的固定，验封完成后通过控制系统8能够使电机9带动传动丝杠10反转收回定位爪11；通过控制系统8能够使电机9带动传动丝杠12向下移动挤压密封段17处的上密封皮碗14和下密封皮碗16，从而实现密封段17在桥式同心配水器中心通道内坐封，其中电动验封仪在桥式同心配水器中心通道内座封成功后必须保证密封段17处的上密封皮碗14和下密封皮碗16坐封位置在桥式同心配水器内的进水口上下两侧；电机9上部安装有磁定位7功能，实现电动验封仪在井筒内的精确定位。

本发明桥式同心分注管柱的电动验封方法由以下具体步骤可以实现：

第一步：组配电动验封地面系统。主要包括地面配套车载测调系统1、地面控制器2、电缆滚筒3、电缆4、电缆接头5和电动验封仪等，其中地面控制器2和电缆滚筒3安装在车载测调系统1上，电缆4分别与地面控制器2和电缆接头5连接，电缆接头5与电动验封仪上接头6连接。电动验封仪组成主要包括上接头6、磁定位7、控制系统8、电机9、传动丝杠10、定位爪11、传动丝杠12、上压力计13、上密封皮碗14、下压力计15、下密封皮碗16和一个密封段17，如图1和图2所示。

第二步：关闭注水井井口注水阀门，并在井口安装防喷管。使用车载测调系统1上配置的电缆滚筒3利用电缆4把电动验封仪通过防喷管下入桥式同心分注井井筒中。

第三步：下入电动验封仪。地面控制器2通过磁定位7实时监测并显示电动验封仪在井筒中的下入位置，直至电动验封仪下到验封目标层上方。

第四步：打开定位爪。通过地面控制器2发送动作指令使电动验封仪内控制系统8驱动电机9正转，带动传动丝杠10张开电动验封仪上部的定位爪11直至结束，地面控制器2在地面实时监测并显示定位爪11的张开动作。

第五步：电动验封仪和桥式同心配水器实现对接。缓慢下放电动验封仪，定位爪11与桥式同心配水器结构中的定位台对接定位，实现电动验封仪密封段17在桥式同心配水器工作筒中心通道内精确定位，使上密封皮碗14和下密封皮碗16分别位于桥式同心配水器内进水口上下两侧，对接成功后地面控制器2进行显示。

第六步：坐封电动验封仪。地面控制器2发送坐封指令，通过电缆4使电动验封仪内控制系统8工作驱使电机9正转，带动传动丝杠12压缩并撑开密封段17处的上密封皮碗14和下密封皮碗16，从而使电动验封仪密封段17处的上密封皮碗14和下密封皮碗16坐封在桥式同心配水器的进水口上下两侧，使上密封皮碗14和下密封皮碗16密封部位、桥式同心配水器进水口、桥式同心配水器出水口、油套环形空间和该桥式同心配水器对应的注水油层形成一个密闭空间；

第七步：调控注水压力。打开注水井井口注水阀门，并不断进行“开-关-开”工作制度变换使注水压力发生变化，密封段17上侧的上压力计13和上密封皮碗14与下密封皮碗16之间的下压力计15分别测得的连续压力变化通过电缆4实时传输到地面控制器2中，并以不同颜色的变化曲线形式在地面控制器2中显示出来，如图3所示。

第八步：综合分析验封数据，确定验封结果。观察密封段17上侧的上压力计13测得的油管内注水压力和上密封皮碗14与下密封皮碗16之间的下压力计15测得的注水层段地层压力的变化情况综合分析确定分注管柱配套封隔器验封结果，如果密封段17上侧的上压力计13测得油管内注水压力变化和上密封皮碗14与下密封皮碗16之间的下压力计15测得的注水层段地层压力变化一致时，则说明分注管柱配套工具中电动验封仪坐封的桥式同心配水器的上部封隔器是不密封的，反之，当密封段17上侧的上压力计13测得油管内注水压力变化和上密封皮碗14与下密封皮碗16之间的下压力计15测得的注水层段地层压力变化不一致时，则说明分注管柱配套工具中电动验封仪坐封的桥式同心配水器的上部封隔器是密封的；如图3所示为二级三段桥式同心分注管柱电动验封压力变化曲线，其验封结果为封隔器Ⅰ不密封，封隔器Ⅱ密封。

第九步：解封电动验封仪。该注水层段封隔器验封完成后，关闭井口注水阀门，地面控制器2通过电缆4发送密封段17处的上密封皮碗14和下密封皮碗16解封指令使电动验封仪内控制系统8工作驱使电机9反转，带动传动丝杠12拉伸并缩回密封段17处的上密封皮碗14和下密封皮碗16，解封完成后地面控制器2进行显示。

第十步：收回定位爪。地面控制器2发送动作指令使电动验封仪内控制系统8驱动电机9反转，带动传动丝杠10收回电动验封仪下部张开的定位爪11，地面控制器2实时监测并显示定位爪11的收回动作直至结束。

第十一步：调整改变电动验封仪位置以进行其它层段封隔器的验封。车载测调系统1通过配置的电缆滚筒3和电缆4上提(下放)电动验封仪进行逐层验证不同分注层段封隔器的密封性，重复第三步至第七步。

第十二步：提出电动验封仪。完成封隔器验封任务后，利用电缆4将电动验封仪提出安装在井口处的防喷管，拆卸并清洗干净，放好归位。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进和延伸等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种桥式同心分注管柱的电动验封方法，其特征是该方法包括以下步骤：

第一步，组配电动验封地面系统及电动验封仪，电动验封地面系统包括地面配套车载测调系统(1)、地面控制器(2)、电缆滚筒(3)、电缆(4)和电缆接头(5)，地面控制器(2)和电缆滚筒(3)安装在车载测调系统(1)上，电缆(4)分别与地面控制器(2)和电缆接头(5)连接，电动验封仪由上接头(6)、磁定位(7)、控制系统(8)、电机(9)、传动丝杠(10)、定位爪(11)、传动丝杠(12)、上压力计(13)、上密封皮碗(14)、下压力计(15)、下密封皮碗(16)、密封段(17)组成，电缆接头(5)和上接头(6)连接；

第二步，下入电动验封仪，关闭注水井井口注水阀门，在井口安装防喷管，使用电缆滚筒(3)利用电缆(4)将电动验封仪通过防喷管下入桥式同心分注井筒中，地面控制器(2)通过磁定位(7)实时监测电动验封仪，直至电动验封仪下到验封目标层上方；

第三步，打开定位爪(11)，地面控制器(2)发送动作指令使电动验封仪内控制系统(8)驱动电机(9)正转，带动传动丝杠(10)张开电动验封仪上部的定位爪(11)，地面控制器(2)实时监测定位爪(11)工作的状态；

第四步，实现电动验封仪和桥式同心配水器对接定位，缓慢下放电动验封仪，定位爪(11)与桥式同心配水器内的定位台对接定位，实现电动验封仪密封段(17)在桥式同心配水器工作筒中心通道内精确定位，使上密封皮碗(14)和下密封皮碗(16)分别位于桥式同心配水器进水口上下两侧，地面控制器(2)实时监测过程；

第五步，坐封电动验封仪，地面控制器(2)发送坐封指令，通过电缆(4)使电动验封仪内控制系统(8)工作驱使电机(9)正转，带动传动丝杠(12)压缩并撑开密封段(17)处的上密封皮碗(14)和下密封皮碗(16)，使电动验封仪密封段(17)处的上密封皮碗(14)和下密封皮碗(16)坐封在桥式同心配水器的进水口上下两侧，使上密封皮碗(14)和下密封皮碗(16)密封部位、桥式同心配水器进水口、桥式同心配水器出水口、油套环形空间和该桥式同心配水器对应的注水油层形成一个密闭空间；

第六步，调控注水压力，打开注水井井口注水阀门，并不断进行“开-关-开”工作制度变换使注水压力发生变化，上密封段(14)上侧的上压力计(13)和上密封皮碗(14)与下密封皮碗(16)之间的下压力计(15)分别测得的连续压力变化通过电缆(4)实时传输到地面控制器(2)中并显示出来；

第七步，综合分析验封数据，确定验封结果，观察密封段(17)上侧的上压力计(13)测得的油管内注水压力和上密封皮碗(14)与下密封皮碗(16)之间的下压力计(15)测得的该桥式同心配水器对应的注水层段地层压力的变化情况以综合分析确定分注管柱配套封隔器验封结果；

第八步，解封电动验封仪，该注水层段封隔器验封完成后，关闭井口注水阀门，地面控制器(2)通过电缆(4)发送解封指令，使电动验封仪内控制系统(8)工作驱使电机(9)反转，带动传动丝杠(12)拉伸并缩回密封段(17)处的上密封皮碗(14)和下密封皮碗(16)，解封完成后地面控制器(2)进行显示；

第九步，收回定位爪(11)，提出电动验封仪，地面控制器(2)发送动作指令使电动验封仪内控制系统(8)驱动电机(9)反转，带动传动丝杠(10)收回电动验封仪上部张开的定位爪(11)，地面控制器(2)实时监测并显示定位爪(11)的收回动作直至结束。

2.根据权利要求1所述的桥式同心分注管柱的电动验封方法，其特征是：所述第三步至第七步重复逐层验证不同分注层段封隔器的密封性，其中电动验封仪必须对所有桥式同心配水器进行测试以准确确定所有封隔器的密封性。

3.一种电动验封仪，包括密封段(17)，其特征在于，所述密封段(17)包括上密封皮碗(14)，且所述上密封皮碗(14)的上侧安装有上压力计(13)，所述上密封皮碗(14)的下侧安装有下压力计(15)。

4.根据权利要求3所述的电动验封仪，其特征在于，所述密封段(17)还包括下密封皮碗(16)，所述下密封皮碗(16)设置在所述上密封皮碗(14)的下侧，且所述下压力计(15)设置在所述上密封皮碗(14)和所述下密封皮碗(16)之间。

5.根据权利要求4所述的电动验封仪，其特征在于，所述电动验封仪还包括电机(9)和传动丝杠(12)，所述电机(9)和所述传动丝杠(12)设置在所述密封段(17)的上侧；所述电机(9)通过所述传动丝杠(12)与所述上密封皮碗(14)和所述下密封皮碗(16)传动连接，且当所述电机(9)带动所述传动丝杠(12)向下移动时，所述传动丝杠(12)挤压并撑开所述密封段(17)处的所述上密封皮碗(14)和所述下密封皮碗(16)以使所述密封段(14)在桥式同心配水器的中心通道内坐封。

6.根据权利要求5所述的电动验封仪，其特征在于，当所述密封段(17)在所述桥式同心配水器的中心通道内坐封后，所述上密封皮碗(14)和所述下密封皮碗(16)分别坐封在所述桥式同心配水器的进水口的相应的一侧。

7.根据权利要求3所述的电动验封仪，其特征在于，所述电动验封仪还包括电机(9)、传动丝杆(10)和定位爪(11)，所述电机(9)、所述传动丝杠(10)和所述定位爪(11)均设置在所述密封段(17)的上侧；所述电机(9)通过所述传动丝杠(10)与所述定位爪(11)传动连接，且当所述电机(9)带动所述传动丝杠(10)正传时，所述定位爪(11)张开，当所述电机(9)带动所述传动丝杠(10)反转时，所述定位爪(11)收回。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的电动验封仪，其特征在于，所述电动验封仪还包括控制系统(8)，所述控制系统(8)与所述电机(9)控制连接，控制所述电机(9)的启停和转动方向。

9.根据权利要求7所述的电动验封仪，其特征在于，所述定位爪(11)设置在所述上密封皮碗(14)的上方。

10.根据权利要求3中任一项所述的电动验封仪，其特征在于，所述电动验封仪还包括磁定位(7)，所述磁定位(7)用于检测所述电动验封仪在井筒内的位置。