CN106321068A - 一种井下油套管地面检测传感器推送装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种井下油套管地面检测传感器推送装置，其包括支架、推送机构和传感器固定机构；所述推送机构设置在所述支架后端，以所述支架为支撑，且与所述支架之间具有相对运动；所述传感器固定机构设置在所述支架前端，用于固定目标传感器。本发明为油气田井筒地面监测提供一种传感器推送装置，通过该装置可以实现与井口采油树之间密封连接；将传感器送入井筒油套环空中相应位置并保证内外密封；保证传感器与外部系统的通讯。该装置结构简单，操作灵活，安全可靠。

Description

一种井下油套管地面检测传感器推送装置

技术领域

本发明涉及一种在油气井口使用的传感器推送装置，特别是关于一种在石油天然气领域的油气井中使用的井下油套管地面检测传感器推送装置。

背景技术

目前，油套管是油气田开发开采的主要通道，在油气开采中起着关键的作用。随着油气田开发进入中后期，油套管逐渐出现腐蚀、穿孔等问题，进一步会导致环空带压等一系列严重后果，破坏了油气井井筒完整性，甚至影响油气田的日常生产，因此，有必要采取必要措施来解决这一问题。

在地面对油气井井筒状态进行监测是目前解决这一问题的重要研究方向，需要过对井筒内的一些参数进行准确测量，以及对一些包含井筒状态信息的特殊信号(如管柱泄漏声波信号，振动信号)进行检测，这就需要向井筒内安装相应的检测传感器。考虑到油气井口的特殊性及油气生产的连续性，目标传感器最好从采油树四通闸阀送入井筒环空中并固定。这就需要用到相关的推送装置，且所设计的推送装置要能满足：能够承受环空内的压力；在整个过程中确保环空中流体不外泄，即做好密封工作；能够保证传感器信号的正常通讯。然而，针对该问题目前尚未见有系统的研究及相关推送装置的报道。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种井下油套管地面检测传感器推送装置，该装置能够满足油气井口使用时的高要求，同时满足性能要求，结构简单操作灵活。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种井下油套管地面检测传感器推送装置，其特征在于：该推送装置包括支架、推送机构和传感器固定机构；所述推送机构设置在所述支架后端，以所述支架为支撑，且与所述支架之间具有相对运动；所述传感器固定机构设置在所述支架前端，用于固定目标传感器。

进一步，所述支架包括若干根导向杆、一法兰盘和一圆盘；若干根所述导向杆沿轴向均匀分布，且所有所述导向杆一端均与所述法兰盘连接，所述法兰盘与采油树闸板阀进行连接、密封；所有所述导向杆另一端均与所述圆盘连接，且所述法兰盘与所述圆盘同轴布置。

进一步，所述推送机构包括活塞杆、滑块、丝杠、丝杠法兰和手轮；所述滑块两侧设置有凹槽，所述滑块通过该凹槽与所述滑块相邻的所述导向杆滑动连接；所述活塞杆采用中空结构，所述活塞杆一端与所述滑块一端连接，所述活塞杆另一端穿过所述支架一端与所述传感器固定机构连接；所述滑块另一端与所述丝杠法兰连接，所述丝杠通过所述丝杠法兰穿过所述滑块；所述丝杠一端穿过所述滑块位于所述活塞杆中空内部，所述丝杠另一端穿过所述支架另一端并通过限位环进行限位，且所述丝杠伸出所述支架的端部与所述手轮连接。

进一步，所述活塞杆、滑块、丝杠法兰、丝杠及手轮位于同一轴线上。

进一步，所述滑块上设置有阶梯状通孔，所述丝杠法兰通过所述阶梯状通孔与所述滑块连接。

进一步，所述传感器固定机构包括柔性机构和传感器固定轴，所述柔性机构安装在所述推送机构前端用于调节传感器位置，所述传感器固定轴安装在所述柔性机构前端。

进一步，所述柔性机构包括弹性元件安装筒、弹性支撑元件和筒帽，所述弹性元件安装筒为一端开口一端封闭的中空杆，其中空内部安装所述弹性支撑元件，开口端设置有所述筒帽；所述弹性元件安装筒开口端与所述传感器固定轴连接，封闭端与所述推送机构连接。

进一步，所述传感器固定轴包括传感器安装筒和锁紧锥套，所述传感器安装筒一端为瓣状中空结构且外部带有一段锁紧螺纹，进而与所述锁紧锥套配合；另一端与所述柔性机构的弹性元件安装筒开口端连接；所述传感器安装筒能随着所述弹性支撑元件在所述弹性元件安装筒内伸缩运动。

进一步，所述推送装置还包括密封机构，该密封机构包括组合密封垫、法兰盘密封面、密封胶圈和密封电连接件；所述法兰盘密封面位于所述支架与现场采油树闸板阀之间，所述组合密封垫位于所述传感器固定机构与所述推送机构之间，所述密封胶圈位于所述推送机构与所述支架之间，所述密封电连接件位于所述支架上。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明可以将声波传感器、振动传感器、声发射传感器、温度计压力传感器等检测传感器推送至油气井井筒环空中或紧贴油管管壁，以实现对井筒环空内声波、振动等特殊信号参数的采集，为实现油气井井下管柱地面监测诊断提供可靠的条件和依据。2、本发明利用法兰盘及导向杆提供一个简单的支撑结构，通过旋转丝杠副推动滑块连同活塞杆一起运动，进而将目标传感器推送到待检测部位。本发明能够和现场大多数采油树四通闸板阀连接，在保证密封的前提下，使用尽量简单可靠的机构来实现对油气井井筒内声波、振动等特殊信号参数的采集。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是图2的剖视图；

图4是本发明实施方案示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1～图3所示，本发明提供一种井下油套管地面检测传感器推送装置，该装置可以将检测传感器推送并固定在目标位置并在此过程中提供密封与信号通讯。本发明包括支架1、推送机构2和传感器固定机构3。推送机构2设置在支架1后端，以支架1为支撑，且与支架1之间具有相对运动；传感器固定机构3设置在支架1前端。其中：

支架1包括若干根导向杆101、一法兰盘102和一圆盘103。导向杆101用于对推送机构2的导向，若干根导向杆101沿轴向均匀分布，且所有导向杆101一端均与法兰盘102连接，法兰盘102用于与采油树闸板阀进行连接、密封，并提供对本发明整个推送装置的支撑；所有导向杆101另一端均与圆盘103连接，且法兰盘102与圆盘103同轴布置。

如图2所示，推送机构2包括滑块201、活塞杆202、丝杠法兰203、丝杠204和手轮205。滑块201上设置有凹槽，凹槽与导向杆101同心设置，滑块201通过该凹槽与滑块201相邻的导向杆101滑动连接，可沿导向杆101往复运动。活塞杆202采用中空结构，活塞杆202一端与滑块201一端连接，活塞杆202另一端穿过法兰盘102中心轴孔与传感器固定机构3连接，且活塞杆202与法兰盘102之间可相对运动；滑块201另一端与丝杠法兰203连接，丝杠204通过丝杠法兰203穿过滑块201。丝杠204一端穿过滑块201位于活塞杆202中空内部，丝杠204另一端穿过圆盘103中心并通过限位环进行限位，且丝杠204伸出圆盘103的端部与手轮205连接。当旋转手轮205时，通过丝杠204与丝杠法兰203形成的丝杠副的运动可带动滑块201与活塞杆202进行往复运动。其中，活塞杆202、滑块201、丝杠法兰203、丝杠204及手轮205位于同一轴线上；且在滑块201上设置有阶梯状通孔，丝杠法兰203通过该阶梯状通孔与滑块201连接。

传感器固定机构3包括柔性机构和传感器固定轴，柔性机构安装在活塞杆202前端用于调节传感器位置，传感器固定轴安装在柔性机构前端。其中，柔性机构包括弹性元件安装筒301、弹性支撑元件302和筒帽303，柔性机构的弹性调节作用主要靠弹性支撑元件302实现。弹性元件安装筒301为一端开口一端封闭的中空杆，其中空内部安装弹性支撑元件302，开口端设置有筒帽303；弹性元件安装筒301开口端与传感器固定轴连接，封闭端与活塞杆202连接。传感器固定轴包括传感器安装筒304和锁紧锥套305，其用于固定目标传感器。传感器安装筒304一端为瓣状中空结构且外部带有一段锁紧螺纹，进而与锁紧锥套305配合；另一端与柔性机构301的弹性元件安装筒301开口端连接。瓣状中空结构配合锁紧锥套305可以使传感器固定机构3能夹紧不同类型、不同尺寸的传感器，以增强装置的适用性。传感器固定轴的传感器安装筒304可以随着弹性支撑元件302在弹性元件安装筒301内伸缩运动，在保证目标传感器与检测目标之间紧密接触的同时可以防止目标传感器因推力过大而损坏。

在一个优选的实施例中，如图2所示，本发明还包括用于提供整个推送装置密封与通讯的密封机构4，该密封机构4包括组合密封垫401、法兰盘密封面402、密封胶圈403和密封电连接件404。法兰盘密封面402位于法兰盘102与现场采油树闸板阀之间，用于实现法兰盘102与现场采油树闸板阀之间的密封，即提供本发明装置与待检测系统之间的密封，以防止待检测油套管空中危险气体的泄漏，在本实施例中法兰盘密封面402采用环连接面密封。组合密封垫401位于弹性元件安装筒301与活塞杆202之间，用于实现弹性元件安装筒301与活塞杆202之间的密封；密封胶圈403位于活塞杆202与法兰盘102之间，用于实现活塞杆202与法兰盘102之间的密封，其作用都是保证本发明的井下油套管地面检测传感器推送装置自身的密封性能，同样为了防止待检测油套管环空中危险气体的泄漏。密封电连接件404位于法兰盘102上，在保证密封的前提下实现目标传感器与外部检测系统之间的通讯，实现信号的传输，在本实施方案中密封电连接件404采用石油测井作业中常用的高压密封穿墙插头。

综上所述，本发明主要是为油气井井筒完整性地面检测提供一种传感器推送装置，将目标检测传感器推送至井筒内相应位置。如图4所示，本发明在使用时，具体使用方法如下：

1)安装目标传感器5，拿掉锁紧锥套305，将目标传感器5安装至传感器安装筒304，装上锁紧锥套305并拧紧以固定目标传感器5。目标传感器5连接线可围绕活塞杆202布置，并连接至密封电连接件404内侧端，密封电连接件404外侧端连接外部电源及传感器信号采集端。

2)将整个推送装置与现场采油树连接固定。选择与本发明中法兰盘102尺寸一致的采油树闸板阀6，拆掉其活动端法兰，将传感器端放入闸阀旁通同时将法兰盘102与闸阀外侧法兰连接并用螺栓固定、拧紧。

3)推送目标传感器5至相应位置。完全打开采油树闸板阀使闸板阀流道畅通，旋转手轮205通过丝杠副的运动推动滑块201沿着导向杆101运动，从而带动活塞杆202向闸板阀内部运动，即可将目标传感器5送入井筒环空中，待目标传感器5到达相应位置，停止旋转手轮205并固定。

4)待检测完成后，向相反方向旋转手轮205，待目标传感器5退到一定位置后关闭采油树闸板阀6，拿走推送装置，重新装上原来的闸板阀活动法兰。

值得注意的是，在安装推送装置的时候注意保持前端部分活塞杆202与闸板阀旁通平行防止前端传感器与闸板阀内部碰撞；在旋转手轮205推送目标传感器5的过程中，要缓慢旋转，防止由于速度过快而损伤系统线路。在本实施例中，目标传感器5可以是声波传感器，振动传感器，动态压力传感器以及声发射传感器等多种测量传感设备。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种井下油套管地面检测传感器推送装置，其特征在于：该推送装置包括支架、推送机构和传感器固定机构；所述推送机构设置在所述支架后端，以所述支架为支撑，且与所述支架之间具有相对运动；所述传感器固定机构设置在所述支架前端，用于固定目标传感器。

2.如权利要求1所述的一种井下油套管地面检测传感器推送装置，其特征在于：所述支架包括若干根导向杆、一法兰盘和一圆盘；若干根所述导向杆沿轴向均匀分布，且所有所述导向杆一端均与所述法兰盘连接，所述法兰盘与采油树闸板阀进行连接、密封；所有所述导向杆另一端均与所述圆盘连接，且所述法兰盘与所述圆盘同轴布置。

3.如权利要求1所述的一种井下油套管地面检测传感器推送装置，其特征在于：所述推送机构包括活塞杆、滑块、丝杠、丝杠法兰和手轮；所述滑块两侧设置有凹槽，所述滑块通过该凹槽与所述滑块相邻的所述导向杆滑动连接；所述活塞杆采用中空结构，所述活塞杆一端与所述滑块一端连接，所述活塞杆另一端穿过所述支架一端与所述传感器固定机构连接；所述滑块另一端与所述丝杠法兰连接，所述丝杠通过所述丝杠法兰穿过所述滑块；所述丝杠一端穿过所述滑块位于所述活塞杆中空内部，所述丝杠另一端穿过所述支架另一端并通过限位环进行限位，且所述丝杠伸出所述支架的端部与所述手轮连接。

4.如权利要求3所述的一种井下油套管地面检测传感器推送装置，其特征在于：所述活塞杆、滑块、丝杠法兰、丝杠及手轮位于同一轴线上。

5.如权利要求3所述的一种井下油套管地面检测传感器推送装置，其特征在于：所述滑块上设置有阶梯状通孔，所述丝杠法兰通过所述阶梯状通孔与所述滑块连接。

6.如权利要求1所述的一种井下油套管地面检测传感器推送装置，其特征在于：所述传感器固定机构包括柔性机构和传感器固定轴，所述柔性机构安装在所述推送机构前端用于调节传感器位置，所述传感器固定轴安装在所述柔性机构前端。

7.如权利要求6所述的一种井下油套管地面检测传感器推送装置，其特征在于：所述柔性机构包括弹性元件安装筒、弹性支撑元件和筒帽，所述弹性元件安装筒为一端开口一端封闭的中空杆，其中空内部安装所述弹性支撑元件，开口端设置有所述筒帽；所述弹性元件安装筒开口端与所述传感器固定轴连接，封闭端与所述推送机构连接。

8.如权利要求7所述的一种井下油套管地面检测传感器推送装置，其特征在于：所述传感器固定轴包括传感器安装筒和锁紧锥套，所述传感器安装筒一端为瓣状中空结构且外部带有一段锁紧螺纹，进而与所述锁紧锥套配合；另一端与所述柔性机构的弹性元件安装筒开口端连接；所述传感器安装筒能随着所述弹性支撑元件在所述弹性元件安装筒内伸缩运动。

9.如权利要求1所述的一种井下油套管地面检测传感器推送装置，其特征在于：所述推送装置还包括密封机构，该密封机构包括组合密封垫、法兰盘密封面、密封胶圈和密封电连接件；所述法兰盘密封面位于所述支架与现场采油树闸板阀之间，所述组合密封垫位于所述传感器固定机构与所述推送机构之间，所述密封胶圈位于所述推送机构与所述支架之间，所述密封电连接件位于所述支架上。