CN107420099B - 井下仪器以及井下作业系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及油田注水井定投取样技术领域，尤其是涉及一种井下仪器以及井下作业系统。该井下仪器包括：储液筒、活塞组件和驱动机构；所述储液筒的下端设置有液体释放孔，所述储液筒的上端设置有平衡孔和灌液孔，所述活塞组件包括：活塞杆和设置于所述活塞杆的下活塞和上活塞，所述活塞杆插入至所述储液筒，且其一端与所述驱动机构连接，所述驱动机构用于驱动活塞杆在所述储液筒内进行往复移动。该井下仪器既可用于油井注水井取样，也能用于溶液在注水井中定点投放。与现有的技术相比，本发明的优点是一机两用，取样容量大，施工作业方便，成功率高。

Description

井下仪器以及井下作业系统
技术领域
本发明涉及油田注水井定投取样技术领域，尤其是涉及一种井下仪器以及井下作业系统，具体是涉及一种用于油田注水井中溶液定点投放和地层水取样的井下仪器。
背景技术
目前，油田开发的中后期，油藏压力会持续下降，需要利用注水井把水或注水液注入油层，以补充和保持油层压力，提高原油采收率。为了解注水层的情况，需要定期对注水层进行取样分析，从而为油井施工作业和调剖提供详细资料。目前应用的油井取样设备存在一些问题，如取样成功率低，取样筒容量小，功能单一，影响了施工时效。另外，注水井长时间注水后配水器存在结垢现象，严重时导致水嘴堵死而无法注水，需要在配水器水嘴处释放除垢剂除垢解堵。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种井下仪器以及井下作业系统，既可用于油井注水井取样，也能用于溶液在注水井中定点投放。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种井下仪器，其包括：储液筒、活塞组件和驱动机构；所述储液筒的下端设置有液体释放孔，所述储液筒的上端设置有平衡孔和灌液孔，所述活塞组件包括：活塞杆和设置于所述活塞杆的下活塞和上活塞，所述活塞杆插入至所述储液筒，且其一端与所述驱动机构连接，所述驱动机构用于驱动活塞杆在所述储液筒内进行往复移动；在所述活塞杆移动至上位时，所述上活塞对应密封所述平衡孔且所述下活塞对应密封所述液体释放孔，以使所述储液筒的内部呈密闭状态；在所述活塞杆移动至下位时，所述上活塞对应打开所述平衡孔、所述下活塞对应打开所述液体释放孔，以使所述储液筒的内部呈敞开状态。
作为一种进一步的技术方案，所述储液筒的上端连接有上转接头，所述上转接头的内部具有灌液腔和平衡腔，所述灌液腔与平衡腔之间设置有用于与所述上活塞密封连接的中间通道；所述平衡孔与所述平衡腔连通，所述灌液孔与所述灌液腔连通。
作为一种进一步的技术方案，所述储液筒的下端连接有下转接头，所述液体释放孔位于所述下转接头的上方。
作为一种进一步的技术方案，所述驱动机构包括：电机组件和滚珠丝杠；所述电机组件通过所述滚珠丝杠与所述活塞杆的端部连接。
作为一种进一步的技术方案，所述电机组件包括：线路筒以及分别设置在线路筒内的电机控制板、电机和减速器；所述电机控制板与所述电机信号连接，所述电机与所述减速器与连接，所述减速器与所述滚珠丝杠连接。
作为一种进一步的技术方案，所述驱动机构还包括：限位机构，所述限位机构设置于所述滚珠丝杠上，用于控制活塞杆在预定的长度范围内进行移动。
作为一种进一步的技术方案，所述限位机构包括：上限位开关和下限位开关，所述上限位开关、下限位开关分别与所述电机控制板信号连接。
作为一种进一步的技术方案，所述灌液孔设置有可拆卸的密封件。
第二方面，本发明还提供一种井下作业系统，其包括：绞车和所述的井下仪器，所述绞车用于将所述井下仪器下放至油田注水井的目的层段。
作为一种进一步的技术方案，井下作业系统还包括：四参数仪器，所述四参数仪器包括设置于所述井下仪器上的磁定位仪器、伽马测试仪器、温度测试仪器和压力测试仪器。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的井下仪器，既可用于油井注水井取样，也能用于溶液在注水井中定点投放。该井下仪器采用双活塞结构，在下活塞和上活塞同时运动至下位时，储液筒的液体释放孔打开，同时平衡孔也与储液筒贯通，这种特殊结构设计可加速液体释放排出。在上活塞和下活塞移动至上位时，储液仓处于密闭状态，上活塞与平衡孔保持储液筒内外压力平衡，防止压力不平衡导致活塞杆变形损坏。与现有的技术相比，本发明的优点是一机两用，取样容量大，施工作业方便，成功率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的井下仪器的下部分的示意图；
图2为图1中的下活塞移动位置的对比示意图，其中，虚线部分代表下位，实线部分代表上位；
图3为图1中的上活塞移动位置的对比示意图，其中，虚线部分代表下位，实线部分代表上位；
图4为本发明实施例提供的井下仪器的上部分的示意图。
图标：1-下转接头；2-液体释放孔；3-下活塞；4-上活塞；5-活塞杆；6-上转接头；7-灌液孔；8-上活塞；9-平衡孔；10-上限位开关；11-下限位开关；12-滚珠丝杠；13-减速器；14-电机；15-电机控制板；16-线路筒。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例一
结合图1至图4所示，本实施例提供一种井下仪器，其包括：储液筒、活塞组件和驱动机构；所述储液筒的下端设置有液体释放孔2，所述储液筒的上端设置有平衡孔9和灌液孔7(当然，液体释放孔2、平衡孔9和灌液孔7均与储液筒的内部连通)，所述活塞组件包括：活塞杆5和设置于所述活塞杆5的下活塞3和上活塞84，所述活塞杆5插入至所述储液筒，且其一端与所述驱动机构连接，所述驱动机构用于驱动活塞杆5在所述储液筒内进行往复移动。
其中，在所述活塞杆5移动至上位时，所述上活塞84对应密封所述平衡孔9且所述下活塞3对应密封所述液体释放孔2，以使所述储液筒的内部呈密闭状态；
其中，在所述活塞杆5移动至下位时，所述上活塞84对应打开所述平衡孔9、所述下活塞3对应打开所述液体释放孔2，以使所述储液筒的内部呈敞开状态。
可见，该井下仪器既可用于油井注水井取样，也能用于溶液在注水井中定点投放。该井下仪器采用双活塞结构，在下活塞3和上活塞84同时运动至下位时，储液筒的液体释放孔2打开，同时平衡孔9也与储液筒贯通，这种特殊结构设计可加速液体释放排出。在上活塞84和下活塞3移动至上位时，储液仓处于密闭状态，上活塞84与平衡孔9保持储液筒内外压力平衡，防止压力不平衡导致活塞杆5变形损坏。与现有的技术相比，该井下仪器的优点是一机两用，取样容量大，施工作业方便，成功率高。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述储液筒的上端连接有上转接头6，所述上转接头6的内部具有灌液腔和平衡腔，所述灌液腔与平衡腔之间设置有用于与所述上活塞84密封连接的中间通道(中间通道的内径与上活塞84的外径相适配，以进行密封接触)；所述平衡孔9与所述平衡腔连通，所述灌液孔7与所述灌液腔连通(当然，灌液腔与所述储液筒连通)。
对应的，所述储液筒的下端连接有下转接头1，所述液体释放孔2位于所述下转接头1的上方。
本实施例中，所述灌液孔7设置有可拆卸的密封件。优选的，所述密封件为螺丝，所述灌液孔7的内壁上设置有与所述螺丝相适配的螺纹孔。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述驱动机构包括：电机14组件和滚珠丝杠12；所述电机14组件通过所述滚珠丝杠12与所述活塞杆5的端部连接。更加具体而言，所述电机14组件包括：线路筒16以及分别设置在线路筒16内的电机控制板15、电机14和减速器13；所述电机控制板15与所述电机14信号连接，所述电机14与所述减速器13与连接，所述减速器13与所述滚珠丝杠12连接。
此外，所述驱动机构还包括：限位机构，所述限位机构设置于所述滚珠丝杠12上，用于控制活塞杆5在预定的长度范围内进行移动。
优选的，所述限位机构包括：上限位开关10和下限位开关11，所述上限位开关10、下限位开关11分别与所述电机控制板15信号连接。例如：当所述滚珠丝杠12的丝母移动至上限位开关10时，上限位开关10给所述电机控制板15发送信号，所述电机控制板15根据反馈的信号控制所述电机14的工作状态。
下面，叙述一下本实施例井下仪器的工作原理。
一、溶液定点投放
在地面通过绞车铠装电缆连接地面仪器，储液筒灌装溶液时，拧下灌液孔7上的螺丝，装上专用灌液漏斗。仪器供电-75V，电机控制板15控制驱动电机14反转，经减速器13、滚珠丝杆带动活塞杆5推动下活塞3向上运动，直至关闭液体释放孔2，同时上活塞84向上运动关闭平衡孔9的通道，使储液筒处于密闭状态，这时将要定点释放的溶液倒入漏斗中直至灌满储液筒，再拧上灌液孔7螺丝。仪器下井，下放到注水井目的深度后给电机14供电-50V，电机控制板15控制驱动电机14正转，滚珠丝杆带动活塞杆5向下运动，下活塞3和上活塞84向下移动到虚线活塞位置，仓门打开释放储液筒中的溶液，液体在重力作用下从液体释放孔2流出，完成溶液的定点投放。
二、地层水取样
与上面过程基本相同，仪器在地面灌满清水，保持内外压力平衡，防止注水井高压损坏仪器。仪器下放到取样深度上部15米左右处，仪器供电-50V，电机控制板15驱动电机14正转，下活塞3和上活塞84向下运动打开仓门，释放掉储液筒中的清水。仪器继续下放到目的取样深度，静止几分钟，让取样地层水完全替换掉储液筒中的水，这时仪器供电-70V电压，电机控制板15驱动直流电机14反转，下活塞3和上活塞84向上运动关闭仓门，要取样的地层水就密闭在储液筒中。这时上提仪器起出井口，释放出取样地层水到容器中，供化验室分析使用。
综上，本发明提供的井下仪器，既可用于油井注水井取样，也能用于溶液在注水井中定点投放。该井下仪器采用双活塞结构，在下活塞3和上活塞84同时运动至下位时，储液筒的液体释放孔2打开，同时平衡孔9也与储液筒贯通，这种特殊结构设计可加速液体释放排出。在上活塞84和下活塞3移动至上位时，储液仓处于密闭状态，上活塞84与平衡孔9保持储液筒内外压力平衡，防止压力不平衡导致活塞杆5变形损坏。与现有的技术相比，本发明的优点是一机两用，取样容量大，施工作业方便，成功率高。
实施例二
结合图1至图4所示，本实施例还提供一种井下作业系统，其包括：绞车和实施例一中所述的井下仪器，所述绞车用于将所述井下仪器下放至油田注水井的目的层段。该井下仪器包括：储液筒、活塞组件和驱动机构；所述储液筒的下端设置有液体释放孔2，所述储液筒的上端设置有平衡孔9和灌液孔7(当然，液体释放孔2、平衡孔9和灌液孔7均与储液筒的内部连通)，所述活塞组件包括：活塞杆5和设置于所述活塞杆5的下活塞3和上活塞84，所述活塞杆5插入至所述储液筒，且其一端与所述驱动机构连接，所述驱动机构用于驱动活塞杆5在所述储液筒内进行往复移动。
其中，在所述活塞杆5移动至上位时，所述上活塞84对应密封所述平衡孔9且所述下活塞3对应密封所述液体释放孔2，以使所述储液筒的内部呈密闭状态；
其中，在所述活塞杆5移动至下位时，所述上活塞84对应打开所述平衡孔9、所述下活塞3对应打开所述液体释放孔2，以使所述储液筒的内部呈敞开状态。
作为一种进一步的技术方案，井下作业系统还包括：四参数仪器，所述四参数仪器包括设置于所述井下仪器上的磁定位仪器、伽马测试仪器、温度测试仪器和压力测试仪器。
该井下作业系统通过地面绞车和铠装电缆将所述井下仪器下放到油田注水井的目的层段，然后操作地面仪器供电进行定点投放溶液或地层水取样。为保证仪器下放深度精确，通常需要在定投取样器上面配接四参数仪器(磁定位+伽马+温度+压力)，用于油水井校深和目的层温度压力参数的测量。
值得说明的是，对于所述井下仪器的其他特征已在上面实施例一中详细描述，此处不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种井下仪器，其特征在于，包括：储液筒、活塞组件和驱动机构；所述储液筒的下端设置有液体释放孔，所述储液筒的上端设置有平衡孔和灌液孔，所述活塞组件包括：活塞杆和设置于所述活塞杆的下活塞和上活塞，所述活塞杆插入至所述储液筒，且其一端与所述驱动机构连接，所述驱动机构用于驱动活塞杆在所述储液筒内进行往复移动；在所述活塞杆移动至上位时，所述上活塞对应密封所述平衡孔且所述下活塞对应密封所述液体释放孔，以使所述储液筒的内部呈密闭状态；在所述活塞杆移动至下位时，所述上活塞对应打开所述平衡孔、所述下活塞对应打开所述液体释放孔，以使所述储液筒的内部呈敞开状态；
所述储液筒的上端连接有上转接头，所述上转接头的内部具有灌液腔和平衡腔，所述灌液腔与平衡腔之间设置有用于与所述上活塞密封连接的中间通道；所述平衡孔与所述平衡腔连通，所述灌液孔与所述灌液腔连通；
所述储液筒的下端连接有下转接头，所述液体释放孔位于所述下转接头的上方。
2.根据权利要求1所述的井下仪器，其特征在于，所述驱动机构包括：电机组件和滚珠丝杠；所述电机组件通过所述滚珠丝杠与所述活塞杆的端部连接。
3.根据权利要求2所述的井下仪器，其特征在于，所述电机组件包括：线路筒以及分别设置在线路筒内的电机控制板、电机和减速器；所述电机控制板与所述电机信号连接，所述电机与所述减速器与连接，所述减速器与所述滚珠丝杠连接。
4.根据权利要求3所述的井下仪器，其特征在于，所述驱动机构还包括：限位机构，所述限位机构设置于所述滚珠丝杠上，用于控制活塞杆在预定的长度范围内进行移动。
5.根据权利要求4所述的井下仪器，其特征在于，所述限位机构包括：上限位开关和下限位开关，所述上限位开关、下限位开关分别与所述电机控制板信号连接。
6.根据权利要求1所述的井下仪器，其特征在于，所述灌液孔设置有可拆卸的密封件。
7.一种井下作业系统，其特征在于，包括：绞车和根据权利要求1-6中任一项所述的井下仪器，所述绞车用于将所述井下仪器下放至油田注水井的目的层段。
8.根据权利要求7所述的井下作业系统，其特征在于，还包括：四参数仪器，所述四参数仪器包括设置于所述井下仪器上的磁定位仪器、伽马测试仪器、温度测试仪器和压力测试仪器。
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