CN107237623A - 油田用跨隔测压仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田用跨隔测压仪，包括：电缆头组件、顶部安装槽体、支撑机构调节电机、支撑机构、感应控制装置、皮囊安装槽体、上打压皮囊和下打压皮囊、下部安装槽体、囊压传感器、层压传感器和管压传感器、活塞泵电机组件、地面远端控制装置。本发明的有益效果在于：1、除当前分层测压层外，其余产出层可继续生产。2、具备可由地面远端控制装置控制坐封或解封的上/下一对与滑套开关上/下密封段配合的扩张式封隔打压皮囊。3、支撑机构与滑套开关的对接结构相互配合决定了跨隔测压仪打压皮囊与密封段的对应位置关系。4、能将测量到的数据由电缆头组件传输至地面远端控制装置显示和记录。

Description

油田用跨隔测压仪

技术领域

本发明涉及油田采油装置领域，特别涉及一种专业用于油田采用滑套开关进行分层开采的产油井分层测压的井下测试设备，即一种油田用跨隔测压仪。

背景技术

目前，传统的产油井分层测压方式是通过缆绳作业多次开关滑套，即关闭目的测试层之外的所有滑套，之后等待液面恢复求取目的层地层压力。该层测试完毕后，再通过缆绳作业关闭该层滑套，开启其它目的层进入下一环节的测压作业。因此，传统的分层测压方式存在以下不足：(1)测压过程时，必须关井，影响油井生产；(2)目的层测压时，无法判断其它层位的滑套是否关闭到位，易导致测压数据失真；(3)因压力恢复为自由液面恢复，井储效应极大，若想取得合格数据，需要数天到几月不等关井时间；(4)若想解释出单层渗透率、表皮系数等参数需要单层产量数据拟合，则需要单层先求产后恢复，多层测压作业流程需要来回切换，过程复杂、操作繁琐；(5)关井时间长，影响油井的产量，减少油井的累积产量，会造成较大的经济损失。

由于以上情况，传统的关井分层测压试井是油田决策部门极不愿采用的方法。因此，如何找到简单、经济、快捷的分层测压试井方法早已成为油田开发生产的迫切要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述不足和缺陷，提供一种油田用跨隔测压仪，以解决上述问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

油田用跨隔测压仪，其特征在于，包括：

设置在顶端的电缆头组件；

设置在所述电缆头组件下部的顶部安装槽体，在所述顶部安装槽体内设置有与所述电缆头组件连接的支撑机构调节电机；

设置在所述顶部安装槽体下端且与所述支撑机构调节电机的输出轴连接的可收拢或张开的支撑机构；

设置在所述顶部安装槽体内用以控制所述支撑机构收拢或张开及感应所述支撑机构是否到位的感应控制装置；

设置在所述顶部安装槽体下端的皮囊安装槽体，所述皮囊安装槽体的中部形成过流中心通道，过流中心通道的过流通道进水口和过流通道出水口分别设置在所述皮囊安装槽体的顶端和底端，所述皮囊安装槽体的顶部和底部外周分别设置有上打压皮囊和下打压皮囊，所述皮囊安装槽体的内壁还设置有与所述上打压皮囊和下打压皮囊连通的打压通道；

设置在所述皮囊安装槽体下端的下部安装槽体，所述下部安装槽体内设置有囊压传感器、层压传感器和管压传感器，所述囊压传感器与所述打压通道连通，所述层压传感器与设置在所述皮囊安装槽体侧部的层压测压孔连通，所述管压传感器与设置在所述下部安装槽体侧部的管压测压孔连通；

设置在所述下部安装槽体内的活塞泵电机组件，所述活塞泵电机组件用于将所述下部安装槽体内的打压液体输送至所述打压通道，或用于将所述打压通道内的打压液体回收至所述下部安装槽体内的打压液体储存腔内；

与所述支撑机构调节电机、感应控制装置、活塞泵电机组件、囊压传感器、层压传感器和管压传感器连接的地面远端控制装置。

在本发明的一个优选实施例中，所述支撑机构包括周向间隔设置在所述支撑机构调节电机的输出轴上的支撑臂，每一支撑臂通过支撑臂座和复位扭簧与所述支撑机构调节电机的输出轴端部连接，所述支撑臂的最下端外端面为斜导向面，在所述支撑臂的下部外侧设置有限位槽面。

在本发明的一个优选实施例中，所述感应控制装置包括一对分别设置在所述支撑机构调节电机的输出轴上以及顶部安装槽体内的对接位置传感器，所述支撑机构调节电机的输出轴上部套设有弹簧，所述支撑机构调节电机的输出轴端部设置有定位块销，所述支撑臂座上设置有与所述定位块销配合的键槽，所述支撑机构调节电机的输出轴端部还设置有驱动所述支撑臂收拢或张开的凸轮组件，所述支撑机构调节电机的输出轴上还设置有感应所述凸轮组件转动位置的旋转传感器。

在本发明的一个优选实施例中，所述下部安装槽体的内壁设置有与所述打压通道连通的打压皮囊液压通道。

在本发明的一个优选实施例中，所述活塞泵电机组件包括活塞泵电机，所述活塞泵电机的输出端部通过一旋转齿轮套与一传动轴的顶端啮合连接，所述活塞泵电机的输出端设置有角度传感器，所述下部安装槽体内设置有活塞位置传感器，所述传动轴的上部和下部分别设置有与所述活塞位置传感器对应的上限位传感器和下限位传感器，所述传动轴的下端连接有一加压活塞。

在本发明的一个优选实施例中，所述下部安装槽体的下端还设置有压力储藏室，所述压力储藏室具有与所述打压皮囊液压通道连通的过液通道。

在本发明的一个优选实施例中，所述下部安装槽体内还设置有井下温度传感器。

由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于：

1、自身具备跨隔过流中心通道，跨隔测压仪在进行产油井分层测压时，除当前分层测压层外，其余产出层可继续生产。

2、具备可由地面远端控制装置控制坐封或解封的上/下一对与滑套开关上/下密封段配合的扩张式封隔打压皮囊。

3、具备由地面远端控制装置控制收拢或放开的支撑机构，该支撑机构与滑套开关的对接结构相互配合决定了跨隔测压仪打压皮囊与密封段的对应位置关系。

4、自身具备层位、管柱、打压皮囊压力和井下温度测量；支撑机构的收拢、放开、对接位置测量；并能将测量到的数据由电缆头组件传输至地面远端控制装置显示和记录。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种实施例的结构示意图。

图2是图1的I处放大图。

图3是本发明的支撑机构通过油管与接箍接口处的第一状态示意图。

图4是本发明的支撑机构通过油管与接箍接口处的第二状态示意图。

图5是本发明的支撑机构通过油管与接箍接口处的第三状态示意图。

图6是本发明的支撑机构与滑套对接的第一状态示意图。

图7是本发明的支撑机构与滑套对接的第二状态示意图。

图8是本发明的支撑机构与滑套对接的第三状态示意图。

图9是本发明的支撑机构与滑套对接的第四状态示意图。

图10是图1的II处放大图。

图11是图1的III处放大图。

图12是本发明的打压皮囊坐封示意图(未打压注液)。

图13是本发明的打压皮囊坐封示意图(已打压注液)。

图14是图13的I处放大图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。

参见图1至图14所示的油田用跨隔测压仪，由上至下依次包括同轴由上至下依次设置的顶部安装槽体100、皮囊安装槽体200和下部安装槽体300。在顶部安装槽体100的顶部设置有电缆头组件400，该电缆头组件400为现有技术，在这就不赘述。

顶部安装槽体100内设置有与电缆头组件400连接的支撑机构调节电机500，顶部安装槽体100下端设置有与支撑机构调节电机500的输出轴510连接的支撑机构600，支撑机构600可收拢或张开。

结合图2所示，顶部安装槽体100内设置有感应控制装置700，感应控制装置700用以控制支撑机构600收拢或张开及感应支撑机构600是否到位。具体地，支撑机构600包括周向间隔设置在支撑机构调节电机500的输出轴510上的支撑臂610，每一支撑臂610通过支撑臂座620和复位扭簧630与支撑机构调节电机500的输出轴510端部连接。支撑臂610的最下端外端面为斜导向面611，在支撑臂610的下部外侧设置有限位槽面612，限位槽面612的槽顶两端分别为过渡平面612a、612b。

感应控制装置700包括一对分别设置在支撑机构调节电机500的输出轴510上以及顶部安装槽体100内的对接位置传感器710、720。支撑机构调节电机500的输出轴510上部套设有弹簧511，支撑机构调节电机500的输出轴510端部设置有定位块销512，支撑臂座620上设置有与定位块销512配合的键槽621。支撑机构调节电机500的输出轴510端部还设置有驱动支撑臂610收拢或张开的凸轮组件513，支撑机构调节电机500的输出轴510上还设置有感应凸轮组件513转动位置的旋转传感器514。

皮囊安装槽体200的中部形成过流中心通道210，过流中心通道210的过流通道进水口211和过流通道出水口212分别设置在皮囊安装槽体200的顶端和底端，皮囊安装槽体200的顶部和底部外周分别设置有上打压皮囊220和下打压皮囊230，皮囊安装槽体200的内壁还设置有与上打压皮囊220和下打压皮囊230连通的打压通道240。

下部安装槽体300内设置有囊压传感器310、层压传感器320和管压传感器330，囊压传感器310与打压通道240连通，层压传感器320与设置在皮囊安装槽体200侧部的层压测压孔250连通，管压传感器330与设置在下部安装槽体300侧部的管压测压孔连通。为了能够进行井下温度测量，本实施例中的下部安装槽体300内还设置有井下温度传感器350。

下部安装槽体300还设置有活塞泵电机组件800，活塞泵电机组件800用于将下部安装槽体300内的打压液体输送至打压通道240，或用于将打压通道240内的打压液体回收至下部安装槽体300内的打压液体储存腔360内。优选地，本实施例中的下部安装槽体300的内壁设置有与打压通道240连通的打压皮囊液压通道370，方便打压液体的输送。活塞泵电机组件800包括活塞泵电机810，活塞泵电机810的输出端820部通过一旋转齿轮套830与一传动轴840的顶端啮合连接，活塞泵电机810的输出端设置有角度传感器850。下部安装槽体300内设置有活塞位置传感器860，传动轴840的上部和下部分别设置有与活塞位置传感器860对应的上限位传感器871和下限位传感器872，传动轴840的下端连接有一加压活塞880。

本发明还包括与支撑机构调节电机500、感应控制装置700、活塞泵电机组件800、囊压传感器310、层压传感器320和管压传感器330连接的地面远端控制装置(图中未示出)，该地面远端控制装置可为计算机。

本实施例中的下部安装槽体300的下端还设置有压力储藏室900，压力储藏室900具有与打压皮囊液压通道370连通的过液通道910。

本发明的工作原理如下：

1、整套系统由220VAC或110VAC交流电源供电，以便携式计算机为核心，通过USB/RS485接口与地面远端控制装置通信，完成跨隔测压仪井下状态检测和控制。

2、跨隔测压仪通过联动绞车电缆，经天地滑轮组、井口防喷装置进入井下分层管柱到达目标滑套开关所在层位。

3、跨隔测压仪根据地面远端控制装置发出的操作指令完成支撑臂的收拢或放开；并与滑套开关对接后，打压皮囊由地面远端控制装置进行坐封或解封，打压皮囊坐封后，可进行当前层分层测压；封隔皮囊解封后，可进行井下仪器的起下。

4、测量到的各种数据由电缆头组件(单芯电缆)传输至地面远端控制装置显示和记录，地层压力也可通过储存式压力的回放获取。

5、跨隔测压仪通过单芯电缆联接过载保护电缆头，再经电缆头联接变速伺服支撑机构调节电机。

6、支撑机构调节电机输出轴通过高压防水密封后与支撑机构联接，之间安置了感应控制装置700。皮囊安装槽体200具有过流中心通道，确保了仪器在跨越生产滑套实现测量目的层(被封隔层)的压力恢复时，而不会影响其它层位(非被测量的目的层)正常生产。

7、当支撑机构坐封对接成功后，通过地面远端控制装置开始对打压皮囊进行打压直至皮囊撑开密封，通过三组压力传感器上传的直读数据，实时监测到该层密封性。

8、该层测试完成后，地面远端控制装置控制打压皮囊泄压解封，收起支撑机构下放/上提至另一需要测试的层段进行测试，直至所有层段测试完毕，完成全井各层段的测试。

本发明的具体的工作过程包括支撑机构的对接以及打压皮囊的坐封或解封：

一、支撑机构的对接：

结合图3至图9所示，通过缆车下放仪器，当仪器到达目标层位时，通过地面远端控制装置使支撑机构调节电机500工作，而支撑臂610的收放过程：当电机顺时针旋转，动力通过输出轴510，带动凸轮组件513及对接磁钢座515转动，当凸轮组件513的支点位置在高位时，支撑臂610同时收拢，当凸轮组件513的支点在低位时，支撑臂610同时放开。旋转传感器514感应输出轴510旋转圈数，然后将数据传输给地面远端控制装置，由地面远端控制装置控制主轴的旋转，以达到收放目的。继续下放仪器，支撑臂610连续经过油管1与油管接箍连接处时(如图3所示)，因为复位扭簧630的作用，支撑臂610张角会随过渡平面612a、612b和斜导向面611处管径的变化而张大或缩小。当支撑臂610通过油管1与接箍连接处位置时，支撑臂610的过渡平面612a与接箍上方油管内壁接触，仪器继续下行到油管1与接箍连接处位置时(如图4所示)，支撑臂610的斜导向面611与接箍下方油管内壁接触，仪器下行到油管1与接箍连接处位置时(如图5所示)，因为支撑臂610的过渡平面612b与油管内壁接触，此时过渡平面612a坡面低位所处高度尺寸小于油管内径，不会致使限位槽面612坐封在接箍下方油管的断面上。

继续下方仪器，当支撑臂610到达滑套开关2位置时(如图6所示)，斜导向面611与滑套上接头主体内壁接触受压而收缩。仪器继续下行到图7所示位置，因为复位扭簧630的弹力作用支撑臂610张角增大，随着仪器继续下行，支撑臂610张角继续增大，直到过渡平面612b与滑套开关2槽底接触(如图8所示)，此时限位槽面612恰好与滑套开关2较长槽断面2a接触。仪器继续下行，在重力的作用下，弹簧511受压，仪器下移，当定位块销512触到支撑臂座620上的键槽621时，对接位置传感器710、720对中(如图9所示)，仪器便通过单芯电缆将对接成功信号传输到地面远端控制装置。

在仪器下行的路径上，跨隔测压仪支撑臂610只有在到达如图9所示滑套开关位置时，支撑臂610才会对接成功。而在下行路径其他位置处，支撑臂的过渡平面612a坡口高点与管内壁接触，而使斜导向面611顺利通过前方平台阶，斜导向面611通过平台阶后，过渡平面612b便会与管内壁接触，从而使支撑臂610的过渡平面612a低点高度尺寸小于前方平台阶圆半径，不会导致支撑臂的限位槽面612坐在前方平台阶上。

二、打压皮囊的坐封或解封：

结合图10至图14所示，当从地面远端控制装置观看到仪器与滑套开关1对接成功后，在操作界面上设置好打压压力以及旋转圈数后，通过地面远端控制装置将加压活塞880调节在下极限位置，点击开始打压图标。这时活塞泵电机810正向旋转，传动轴840通过旋转齿轮套830传动，带动加压活塞880对打压液体储存腔360内液体进行挤压，将打压液体储存腔360的液体通过打压皮囊液压通道370压入到上打压皮囊220和下打压皮囊230密封处，使上打压皮囊220和下打压皮囊230胀开以达到密封的效果，即上打压皮囊220和下打压皮囊230坐封成功，如图12至图14所示。在打压皮囊液压通道的路径上，设置有囊压传感器310。在正常情况下，在活塞位置传感器860感应到传动轴840上的下限位传感器872的信号之前，皮囊压差就会上升到设定值。若出现活塞位置传感器860感应到下限位传感器872的信号时，皮囊压差还未上升到设定值，计算机就会自动停止电机旋转，随即停止活塞泵打压，以达到保护活塞泵系统的目的。通过地面远端控制装置读取并比较地层压力F2、管柱压力F3及皮囊压力F1，皮囊压差＝F1-F2，就可以判断目的层(被封隔层)的压力恢复状况。

皮囊压差保持一段时间后，便可通过地面远端控制装置进行皮囊解封，点击地面远端控制装置泄压图标，这时活塞泵电机810反向旋转，传动轴840通过旋转齿轮套830传动，带动加压活塞880向后移动，当活塞位置传感器860感应到上限位传感器871信号时，加压活塞880便到了泄压极限位置，活塞泵电机自动停止工作。皮囊液压通道压力便泄放到管柱里，这时皮囊压力等于管柱压力，说明皮囊成功解封。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.油田用跨隔测压仪，其特征在于，包括：

设置在顶端的电缆头组件；

设置在所述电缆头组件下部的顶部安装槽体，在所述顶部安装槽体内设置有与所述电缆头组件连接的支撑机构调节电机；

设置在所述顶部安装槽体下端且与所述支撑机构调节电机的输出轴连接的可收拢或张开的支撑机构；

设置在所述顶部安装槽体内用以控制所述支撑机构收拢或张开及感应所述支撑机构是否到位的感应控制装置；

设置在所述顶部安装槽体下端的皮囊安装槽体，所述皮囊安装槽体的中部形成过流中心通道，过流中心通道的过流通道进水口和过流通道出水口分别设置在所述皮囊安装槽体的顶端和底端，所述皮囊安装槽体的顶部和底部外周分别设置有上打压皮囊和下打压皮囊，所述皮囊安装槽体的内壁还设置有与所述上打压皮囊和下打压皮囊连通的打压通道；

设置在所述皮囊安装槽体下端的下部安装槽体，所述下部安装槽体内设置有囊压传感器、层压传感器和管压传感器，所述囊压传感器与所述打压通道连通，所述层压传感器与设置在所述皮囊安装槽体侧部的层压测压孔连通，所述管压传感器与设置在所述下部安装槽体侧部的管压测压孔连通；

设置在所述下部安装槽体内的活塞泵电机组件，所述活塞泵电机组件用于将所述下部安装槽体内的打压液体输送至所述打压通道，或用于将所述打压通道内的打压液体回收至所述下部安装槽体内的打压液体储存腔内；

与所述支撑机构调节电机、感应控制装置、活塞泵电机组件、囊压传感器、层压传感器和管压传感器连接的地面远端控制装置。

2.如权利要求1所述的油田用跨隔测压仪，其特征在于，所述支撑机构包括周向间隔设置在所述支撑机构调节电机的输出轴上的支撑臂，每一支撑臂通过支撑臂座和复位扭簧与所述支撑机构调节电机的输出轴端部连接，所述支撑臂的最下端外端面为斜导向面，在所述支撑臂的下部外侧设置有限位槽面。

3.如权利要求2所述的油田用跨隔测压仪，其特征在于，所述感应控制装置包括一对分别设置在所述支撑机构调节电机的输出轴上以及顶部安装槽体内的对接位置传感器，所述支撑机构调节电机的输出轴上部套设有弹簧，所述支撑机构调节电机的输出轴端部设置有定位块销，所述支撑臂座上设置有与所述定位块销配合的键槽，所述支撑机构调节电机的输出轴端部还设置有驱动所述支撑臂收拢或张开的凸轮组件，所述支撑机构调节电机的输出轴上还设置有感应所述凸轮组件转动位置的旋转传感器。

4.如权利要求1所述的油田用跨隔测压仪，其特征在于，所述下部安装槽体的内壁设置有与所述打压通道连通的打压皮囊液压通道。

5.如权利要求4所述的油田用跨隔测压仪，其特征在于，所述活塞泵电机组件包括活塞泵电机，所述活塞泵电机的输出端部通过一旋转齿轮套与一传动轴的顶端啮合连接，所述活塞泵电机的输出端设置有角度传感器，所述下部安装槽体内设置有活塞位置传感器，所述传动轴的上部和下部分别设置有与所述活塞位置传感器对应的上限位传感器和下限位传感器，所述传动轴的下端连接有一加压活塞。

6.如权利要求4所述的油田用跨隔测压仪，其特征在于，所述下部安装槽体的下端还设置有压力储藏室，所述压力储藏室具有与所述打压皮囊液压通道连通的过液通道。

7.如权利要求1所述的油田用跨隔测压仪，其特征在于，所述下部安装槽体内还设置有井下温度传感器。