CN108331578A - 一种油气储层测压取样装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种油气储层测压取样装置和方法，涉及油气储层探测技术领域，所述取样装置包括：极板探针、座封机构、推靠组件、控制电路、支撑臂和管线；所述极板探针通过所述推靠组件活动连接在所述管线的一侧，所述支撑臂活动连接在所述管线的另一侧，所述座封机构设置在所述极板探针的外侧周边；当油气储层测压取样装置到达目层时，所述控制电路控制所述推靠组件和支撑臂向井壁运动，推动所述极板探针靠近井壁，所述座封机构挤压井壁。通过极板探针大幅提高探头座封面积，有效避免了压差过大的问题，成功实现对低孔渗、稠油出砂等复杂油气层测压取样。

Description

一种油气储层测压取样装置和方法

技术领域

本发明涉及油气储层探测技术领域，具体涉及一种油气储层测压取样装置和方法。

背景技术

随着勘探开发的深入，地层评价越来越多的面临低孔低渗甚至超低渗、稠油出砂等复杂油气层；对这些地层的取样，采用传统的地层测试仪作业时，其探头座封过流面积很小，抽取滤液的过程中因压差过大而出现泵被憋死或者抽不动或者因出砂导致管道堵塞等现象，导致取样失败。

发明内容

本发明提供一种油气储层测压取样装置和方法，解决低孔渗、稠油出砂等复杂油气储层测压取样难题。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种油气储层测压取样装置，包括：

极板探针、座封机构、推靠组件、控制电路、支撑臂和管线；

所述极板探针通过所述推靠组件活动连接在所述管线的一侧，所述支撑臂活动连接在所述管线的另一侧，所述座封机构设置在所述极板探针的外侧周边；

当油气储层测压取样装置到达目层时，所述控制电路控制所述推靠组件和支撑臂向井壁运动，推动所述极板探针靠近井壁，所述座封机构挤压井壁。

优选地，所述极板探针包括隔断，通过所述隔断将所述极板探针分割为两个吸口，所述座封机构设置包围两个所述吸口的外侧。

优选地，所述的装置还包括：液压机构，所述推靠组件通过液压机构连接在所述管线的一侧。

优选地，所述的装置还包括：储能器，所述储能器为所述推靠组件和支撑臂提供额外动力。

优选地，所述的装置还包括：压力传感器，所述压力传感器分别设置在与所述两个吸口对接的样品管线的内部，用于检测取样泥浆的压力，并将检测的压力值发送至控制电路，所述控制电路根据所述压力值确定所述座封机构是否封装完好。

优选地，所述液压机构包括多个电磁阀，所述控制电路通过控制多个所述电磁阀的开关控制所述液压机构是否关闭与所述吸口对接的样品管线。

优选地，所述座封机构为高温橡胶。

第二方面，本发明提供一种油气储层测压取样方法，包括：

当油气储层测压取样装置到达目层时，控制推靠组件和支撑臂向井壁运动，推动极板探针靠近井壁，使得座封机构挤压井壁；

检测与所述极板探针两个吸口对接的样品管线的内部取样泥浆的压力；

根据所述压力值确定所述座封机构是否封装完好。

优选地，所述的方法还包括：

当所述座封机构存在一个吸口未封装完好时，通过电磁阀控制未封装完好的吸口对接的样品管线关闭。

优选地，所述的方法还包括：

当所述座封机构存在两个吸口未封装完好时，通过液压机构收回推靠组件和支撑臂。

本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明的技术方案，当油气储层测压取样装置到达目层时，所述控制电路控制所述推靠组件和支撑臂向井壁运动，推动所述极板探针靠近井壁，所述座封机构挤压井壁。通过极板探针大幅提高探头座封面积，有效避免了压差过大的问题，成功实现对低孔渗、稠油出砂等复杂油气层测压取样。通过极板探针和支撑臂，提供超大面积吸口和支撑力，极板探针为连接在一起、相互隔离的两部分吸口组成，根据需要和井壁状况实现组合和隔离；液压机构根据控制电路实现各种井下动作包括推靠组件和支撑臂的伸开和回收、探针吸口通断等功能；压力传感器测试流入管道的泥浆的压力，通过控制电路与其他机构的组合，实现一次下井、普通底层、低孔渗、稠油出砂等多种底层条件的取样解决方案，大幅度提高作业时效，在各种紧急情况下可实现极板探针回收，保证装置的井下安全，结构紧凑、性能稳定可靠。

附图说明

图1为本发明实施例的一种油气储层测压取样装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种油气储层测压取样方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，本发明实施例提供一种油气储层测压取样装置，包括：

极板探针、座封机构、推靠组件、控制电路、支撑臂和管线；

所述极板探针通过所述推靠组件活动连接在所述管线的一侧，所述支撑臂活动连接在所述管线的另一侧，所述座封机构设置在所述极板探针的外侧周边；

当油气储层测压取样装置到达目层时，所述控制电路控制所述推靠组件和支撑臂向井壁运动，推动所述极板探针靠近井壁，所述座封机构挤压井壁。

本发明实施例提供的测压取样装置是解决低孔渗、稠油出砂等复杂油气储层测压取样难题的核心，提供超大过流面积的极板探针及坐封机构，为低孔渗、稠油出砂等复杂油气储层测压取样提供可能；通过控制电路，与其他机构组合测试，实现一次下井，普通地层、低孔渗、稠油稠沙等多种地层条件的一揽子取样解决，大幅度提高作业时效；精确测量地层流体压力；推靠组件和支撑臂向井壁运动，推动所述极板探针使得所述座封机构挤压井壁，提供更大的坐封力，放松电缆，防止长时间作业造成的电缆吸附卡；确保仪器井下作业安全；同时，还具有结构紧凑、性能稳定可靠等特点。

为提高坐封的成功率，支撑臂长度及结构能够提供足够的支撑力，因而具有足够的坐封力，保证了坐封的成功率。

优选地，所述极板探针包括隔断，通过所述隔断将所述极板探针分割为两个吸口，所述座封机构设置包围两个所述吸口的外侧。

本发明实施例极板探针为连接在一起、相互隔离的两部分吸口组成，根据需要和井壁状况实现组合和隔离。

优选地，所述的装置还包括：液压机构，所述推靠组件通过液压机构连接在所述管线的一侧。

本发明实施例利用液压推动将极板探针推到井壁；在液压作用下，挤压座封机构变形，形成坐封。

优选地，所述的装置还包括：储能器，所述储能器为所述推靠组件和支撑臂提供额外动力。

在作业过程中，偶尔会出现因故障导致的极板探针和支撑臂收不回去的情况；此时，因装置死死支撑在井壁上，无法取出，如果没有外部力量将极板探针和支撑臂收回，则只能通过打捞的方式将装置取出，这样一方面浪费大量的人力物力，另一方面会损坏仪器。为避免这种现象，本发明实施例提供了一组蓄能器，该蓄能器能将极板探针和支撑臂及时在没有动力的前提下依然能将其收回，以避免上述危险。

所述的装置还包括：压力传感器，所述压力传感器分别设置在与所述两个吸口对接的样品管线的内部，用于检测取样泥浆的压力，并将检测的压力值发送至控制电路，所述控制电路根据所述压力值确定所述座封机构是否封装完好。

所述液压机构包括多个电磁阀，所述控制电路通过控制多个所述电磁阀的开关控制所述液压机构是否关闭与所述吸口对接的样品管线。

所述座封机构为高温橡胶。

如图2所示，本发明实施例还提供一种油气储层测压取样方法，包括：

S101、当油气储层测压取样装置到达目层时，控制推靠组件和支撑臂向井壁运动，推动极板探针靠近井壁，使得座封机构挤压井壁；

S102、检测与所述极板探针两个吸口对接的样品管线的内部取样泥浆的压力；

S103、根据所述压力值确定所述座封机构是否封装完好。

所述的方法还包括：

当所述座封机构存在一个吸口未封装完好时，通过电磁阀控制未封装完好的吸口对接的样品管线关闭。

所述的方法还包括：

当所述座封机构存在两个吸口未封装完好时，通过液压机构收回推靠组件和支撑臂。

实施例1

本实施例采用以下技术方案：

一、功能介绍

油气储层测压取样装置是解决低孔渗、稠油出砂等复杂油气储层测压取样难题的核心模块，它的主要功能如下：(1)提供超大过流面积探针及坐封机构，为低孔渗、稠油出砂等复杂油气储层测压取样提供可能；(2)总线式设计，与其它探针模块组合测试，实现一次下井，普通地层、低孔渗、稠油稠沙等多种地层条件的一揽子取样解决方案，大幅度提高作业时效；(3)精确测量地层流体压力；(4)放松电缆，防止长时间作业造成的电缆吸附卡；(5)紧急泄压，确保仪器井下作业安全；(6)加长支撑臂设计，提供更大的坐封力；同时，该模块还具有结构紧凑、性能稳定可靠等特点。

二、模块组成

模块示意图如下图1所示，它由控制电路、极板探针、推靠组件、支撑臂；9个电磁阀SOL1、SOL2、SOL3、SOL4、SOL4、SOL5、SOL6、SOl7、SOL8、SOL9，2个机械阀CV1、CV2，2个高精度QPG1、QPG2，2个压力传感器STRAIN1，STRAIN2，一组蓄能器组成。

三、功能的实现

1、提供超大过流面积探针及坐封机构：

图1中吸口处即为过流面积，它的大小为标准探针的近100倍；通过两组推靠组件及支撑臂，在液压推动下将探针推到井壁；在液压作用下，挤压高温橡胶变形，形成坐封，为测压取样作业提供条件。

因过流面积很大，为保证橡胶的均匀受压，本实施例对探头进行了数值模拟，根据模拟结果对探头的形状进行了优化设计，以达到最佳的效果。另外，探头中间设计了隔断，将过流面积隔为两段，通过液压控制实现两个隔断的通断；井下作业时当两段均坐封成功时，将两段过流面积连通，提高总的过流面积；当两段种某段坐封失败时，将坐封失败的一段隔离，此设计能大幅度提高坐封的成功率。

另外，为保证探头取得良好的坐封效果，两组推靠组件必须保证液压同步；为此，在设计时通过机械结构，强制两组推靠组件达到液压同步。

作业过程：当仪器下放到目的层后，启动液压动力系统，使系统处于高压状态；打开电磁阀SOL1、SOL2、SOL3大极板探针及支撑臂打开，支撑井壁，密封探针完成坐封，与地层建立上下两个通道。

1)打开电磁阀SOL7将上端通道打开；打开SOL8，将下端通道关闭；打开泵抽缸进行抽吸10CC左右流体，当QPG1变化较大时，说明上端坐封良好；当QPG1变化较小时，说明上端坐封失败；

2)关闭电磁阀SOL7，SOL8，打开电磁阀SOL6，SOL9；将上端通道关闭，下端通道打开；打开泵抽缸进行抽吸10CC左右流体，当QPG2变化较大时，说明下端坐封良好；当QPG2变化较小时，说明下端坐封失败；

3)当上下均坐封良好时，可以打开SOL7，SOL9，将上下端通道均打开(此时坐封过流面积最大)，进行正常的取样作业；

4)当上通道坐封良好，下通道坐封失败时，打开SOL7，SOL8；利用上端通道进行作业；当上通道坐封失败，下通道坐封良好时，打开SOL6，SOL9；利用下端通道进行作业；若上下通道坐封均失败，则打开SOL4，收回探针及支撑臂，重新进行坐封。

2、总线式设计：

本实施例采用总线式结构，电路板就近设计原则，即驱动电路直接处理采集数据，有效避免了传输过程中的干扰，提高了数据处理的精度与作业时效；另外，该模块能实现多组探针挂接，即可以与常规探针模块等一起挂接在仪器串上，提高作业时效与质量；因地层复杂多变，一次下井作业面临各种地层，而每种地层对应最佳探针不同，若单独采用一种探针模块，作业的整体效果会比较差；常规探针模块因采用非总线式设计，无法实现两组或多组探针模块的挂接。为获得满意的作业效果，往往需要更换探针模块，浪费了大量的井口时间，提高了勘探开发成本；采用本模块即能解决该问题。

3、精确测量地层流体压力：

在内外层探针样品管线上各安装一个高精度石英压力传感器QPG1、QPG2，该传感器不仅精度非常高(±0.02％FS)，且具有温度补偿功能，能在短时间内精确测量地层流体压力。

4、放松电缆，防止长时间作业造成的电缆吸附卡：

电缆式测井仪器依靠电缆将仪器悬挂于井内，因井壁不规则，电缆紧靠井壁，若电缆处于运动状态，则电缆不易因受力嵌入井壁而出现粘卡现象；如果电缆长时间处于静止状态，电缆易因受力而嵌入井壁内，导致电缆被卡死，拉不动仪器的危险，尤其对地层测试器类仪器，因作业的需要往往须在某个位置停滞数小时，而因泥浆柱压力大于地层压力，二者之间的压差亦会紧压电缆，使电缆死死嵌在井壁内，更易发生仪器被卡在井内而无法取出的危险。为避免这一危险，该模块中通过增加支撑臂、大极板与井壁的压力，进而增大仪器与井壁的静摩擦力，依靠静摩力将仪器悬于井筒内，以摆脱电缆的依赖。这样，在作业过程中，可以完全放松电缆，以防止其发生电缆吸附卡。

5、紧急泄压，确保仪器井下作业安全：

在作业过程中，偶尔会出现因故障导致的大极板探针和支撑臂收不回去的情况；此时，因仪器死死支撑在井壁上，无法取出，如果没有外部力量将大极板探针和支撑臂收回，则只能通过打捞的方式将仪器取出，这样一方面浪费大量的人力物力，另一方面会损坏仪器。为避免这种现象，在该模块中设计了一组蓄能器，该蓄能器能将大极板探针和支撑臂及时在没有动力的前提下依然能将其收回，以避免上述危险。

6、加长支撑臂设计，提供更大的坐封力：

为提高坐封的成功率，支撑臂长度及结构进行了重新设计，其支撑力更大，能提高更大的坐封力，提高了坐封的成功率。

虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种油气储层测压取样装置，其特征在于，包括：

极板探针、座封机构、推靠组件、控制电路、支撑臂和管线；

所述极板探针通过所述推靠组件活动连接在所述管线的一侧，所述支撑臂活动连接在所述管线的另一侧，所述座封机构设置在所述极板探针的外侧周边；

当油气储层测压取样装置到达目层时，所述控制电路控制所述推靠组件和支撑臂向井壁运动，推动所述极板探针靠近井壁，所述座封机构挤压井壁。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述极板探针包括隔断，通过所述隔断将所述极板探针分割为两个吸口，所述座封机构设置包围两个所述吸口的外侧。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括：液压机构，所述推靠组件通过液压机构连接在所述管线的一侧。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括：储能器，所述储能器为所述推靠组件和支撑臂提供额外动力。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于：还包括：压力传感器，所述压力传感器分别设置在与所述两个吸口对接的样品管线的内部，用于检测取样泥浆的压力，并将检测的压力值发送至控制电路，所述控制电路根据所述压力值确定所述座封机构是否封装完好。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述液压机构包括多个电磁阀，所述控制电路通过控制多个所述电磁阀的开关控制所述液压机构是否关闭与所述吸口对接的样品管线。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述座封机构为高温橡胶。

8.一种油气储层测压取样方法，其特征在于：包括：

当油气储层测压取样装置到达目层时，控制推靠组件和支撑臂向井壁运动，推动极板探针靠近井壁，使得座封机构挤压井壁；

检测与所述极板探针两个吸口对接的样品管线的内部取样泥浆的压力；

根据所述压力值确定所述座封机构是否封装完好。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括：

当所述座封机构存在一个吸口未封装完好时，通过电磁阀控制未封装完好的吸口对接的样品管线关闭。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括：

当所述座封机构存在两个吸口未封装完好时，通过液压机构收回推靠组件和支撑臂。