CN108397185B - 一种电缆分层快速测试管柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆分层快速测试管柱，适用于套管井，包括有上电动封隔器，上电动封隔器的下端依次连接有压力计托筒、泄压阀、下电动封隔器、取样器以及容积筒，容积筒的下部设置有泄流阀，压力计托筒筒体外壁上设置有压力计。本发明的一种电缆分层快速测试管柱，解决了现有技术中存在的作业周期长、费用高、不能实现快速测试的问题。

Description

一种电缆分层快速测试管柱

技术领域

本发明属于石油天然气井下测试工具技术领域，具体涉及一种电缆分层快速测试管柱。

背景技术

目前电缆分层测试技术大多是采用泵抽排液，将两个封隔器之间的环空液体排至上封隔器以上，封隔器坐封、解封采用电机或电泵操作，管柱排布及工具结构复杂，费用高，容易出故障、工具下井使用后拆装保养麻烦。

DST测试，作业周期长，不能实现快速测试。

发明内容

本发明的目的是提供一种电缆分层快速测试管柱，解决了现有技术中存在的作业周期长、费用高、不能实现快速测试的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种电缆分层快速测试管柱，适用于套管井，包括有上电动封隔器，上电动封隔器的下端依次连接有压力计托筒、泄压阀、下电动封隔器、取样器以及容积筒，压力计托筒筒体外壁上设置有压力计。

本发明的特征还在于，

容积筒底部设置有泄流阀。

上电动封隔器和下电动封隔器结构相同，均包括有上接头，上接头内安装有坐封电动推杆和解封电动推杆，上接头通过螺纹连接有筒状的空气室外筒，空气室外筒的内壁通过螺纹连接有主心轴，主心轴上套设有压差心轴，压差心轴还与空气室外筒的内壁密封接触，压差心轴远离上接头的一端还套接有连接接头，压差心轴和连接接头还通过剪销连接，连接接头还通过螺纹连接空气室外筒的内壁，压差心轴、连接接头及空气室外筒之间形成解封容腔，压差心轴远离解封容腔的一端与空气室外筒形成坐封容腔，连接接头远离空气室外筒的一端还套接有上通径规，上通径规还用过螺纹连接压差心轴，上通径规远离压差心轴的一端面还依次设置有胶筒和下接头，上通径规、胶筒套设在主心轴上，下接头通过螺纹连接在主心轴上，上接头上还设有与外部连通的坐封流道和解封流道，坐封流道依次经过上接头、空气室外筒通向坐封容腔，解封流道依次经过上接头、空气室外筒通向解封容腔，坐封电动推杆和解封电动推杆分别伸入坐封流道和解封流道中，上电动封隔器的下接头和下电动封隔器的下接头分别连接压力计托筒和泄压阀，下电动封隔器的上接头连接取样器。

上接头上位于坐封电动推杆和解封电动推杆分别远离坐封流道和解封流道的一端安装有一密封接头。

上接头与密封接头连接处安装有密封圈，坐封电动推杆和解封电动推杆与上接头的连接处安装有O型密封圈，上接头与空气室外筒的连接处设置有多个密封圈，连接接头与压差心轴和空气室外筒的连接处均设置有密封圈，上通径规和下接头与主心轴的连接处设置有密封圈。

胶筒设置有两个，两个胶筒之间设置有隔环，隔环套设在主心轴上。

解封容腔的面积S2大于坐封容腔的面积S1。

泄压阀包括有上接头a，上接头a内安装有电动推杆，上接头a通过螺纹连接有筒状的空气室外筒a，空气室外筒a的内壁套接有剪切心轴，剪切心轴远离上接头a的一端还套接有下接头a，下接头a还与空气室外筒a的内壁通过螺纹连接，空气室外筒a内壁为台阶面，剪切心轴的外壁为台阶面，空气室外筒a内壁与剪切心轴外壁靠近上接头a的一端通过台阶面形成一限位腔，剪切心轴上位于限位腔内靠近下接头a的一侧套有减震垫，空气室外筒a内壁与剪切心轴外壁靠近下接头a的一侧通过台阶面形成一压差腔，剪切心轴与下接头a套接处靠近上接头a的一端还通过剪销a连接，剪切心轴的外侧壁靠近下接头a的一端开设有环形槽，下接头a上位于剪销a和环形槽之间的部分还开设矩形槽，矩形槽内放置有锁块，下接头a上还开设有排液孔，排液孔对应下接头a远离上接头a的一端，上接头a上设置有流体流道，流体流道经上接头a和空气室外筒a与压差腔连通，电动推杆伸入流体流道内；

上接头a连接压力计托筒，下接头a与下电动封隔器连接。

上接头a上位于电动推杆远离流体流道的一端还安装有密封接头a。

上接头a与密封接头a、电动推杆以及空气室外筒a的连接处均安装有密封圈，剪切心轴的外壁与空气室外筒a的内壁接触处均安装有密封圈，剪切心轴与下接头a的连接处安装有密封圈，下接头a与空气室外筒a的连接处安装有密封圈，锁块与矩形槽底部之间设置有密封圈。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的一种电缆分层快速测试管柱通过电动推杆实现坐封、解封以及排液，节约测试周期及成本；

(2)环空排液利用重力作用，将环空液体流入容积筒，管柱排布取消排液泵装置，降低费用；

(3)封隔器的坐封和解封、泄压阀的打开均依靠环空液柱压力，性能可靠；

(4)管柱排布各工具连接方便，满足井场现场保养，可快速进行二次下井作业。

附图说明

图1是本发明一种电缆分层快速测试管柱的结构示意图；

图2是本发明一种电缆分层快速测试管柱中上电动封隔器和下电封隔器的结构示意图；

图3是本发明一种电缆分层快速测试管柱中上接头的结构示意图；

图4是本发明一种电缆分层快速测试管柱中上电动封隔器和下电封隔器的局部细节图；

图5是本发明一种电缆分层快速测试管柱中泄压阀的结构示意图；

图6是本发明一种电缆分层快速测试管柱中上接头a的结构示意图；

图7是本发明一种电缆分层快速测试管柱的局部细节图。

图中，1.上电动封隔器，2.压力计托筒，3.泄压阀，4.下电动封隔器，5.取样器，6.容积筒，7.泄流阀，8.坐封电动推杆，9.解封电动推杆，10.压差心轴，11.电动推杆，12剪切心轴，13.密封接头，14.上接头，15.坐封流道，16.解封流道，17.空气室外筒，18.坐封容腔，19.解封容腔，20.主心轴，21.剪销，22.连接接头，23.上通径规，24.胶筒，25.隔环，26.下接头，27.密封接头a，28.上接头a，29.流体流道，30.空气室外筒a，31.减震垫，32.剪销a，33.锁块，34.下接头a，35.限位腔，36.压差腔，37.环形槽，38.排液孔，39.套管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种电缆分层快速测试管柱，适用于套管井，结构如图1所示，包括有上电动封隔器1，上电动封隔器1的下端依次连接有压力计托筒2、泄压阀3、下电动封隔器4、取样器5以及容积筒6，压力计托筒2筒体外壁上设置有压力计，上电动封隔器1、压力计托筒2、泄压阀3、下电动封隔器4、取样器5以及容积筒6依次为直接通过螺纹连接或者当跨距大时通过油管进行连接。

容积筒6底部设置有泄流阀7。

如图2-图4所示，上电动封隔器1和下电动封隔器4结构相同，均包括有上接头14，上接头14内安装有坐封电动推杆8和解封电动推杆9，上接头14通过螺纹连接有筒状的空气室外筒17，空气室外筒17的内壁通过螺纹连接有主心轴20，主心轴20上套设有压差心轴10，压差心轴10还与空气室外筒17的内壁密封接触，压差心轴10远离上接头14的一端还套接有连接接头22，压差心轴10和连接接头22还通过剪销21连接，连接接头22还通过螺纹连接空气室外筒17的内壁，压差心轴10、连接接头22及空气室外筒17之间形成解封容腔19，压差心轴10远离解封容腔19的一端与空气室外筒17形成坐封容腔18，连接接头22远离空气室外筒17的一端还套接有上通径规23，上通径规23还用过螺纹连接压差心轴10，上通径规23远离压差心轴10的一端面还依次设置有胶筒24和下接头26，上通径规23、胶筒24套设在主心轴20上，下接头26通过螺纹连接在主心轴20上，上接头14上还设有与外部连通的坐封流道15和解封流道16，坐封流道15依次经过上接头14、空气室外筒17通向坐封容腔18，解封流道16依次经过上接头14、空气室外筒17通向解封容腔19，坐封电动推杆8和解封电动推杆9分别伸入坐封流道15和解封流道16中，上电动封隔器1的下接头26和下电动封隔器4的下接头26分别连接压力计托筒2和泄压阀3，下电动封隔器4的上接头14连接取样器5，上接头14上位于坐封电动推杆8和解封电动推杆9分别远离坐封流道15和解封流道16的一端安装有一密封接头13；上接头4延其中心轴开有中心通孔，两个分别开有坐封电动推杆8和解封电动推杆9的安装孔，坐封电动推杆8和解封电动推杆9分别安装在各自的安装孔内，密封接头13也安装在安装孔内，用于密封该安装孔，主心轴20为空心轴，下接头26同样也开设有延其中心轴的中心通孔，坐封流道15和解封流道16均与上电动封隔器1或下电动封隔器4外部接通。

上接头14与密封接头13连接处安装有密封圈，坐封电动推杆8和解封电动推杆9与上接头14的连接处安装有O型密封圈，上接头14与空气室外筒17的连接处设置有多个密封圈，连接接头22与压差心轴10和空气室外筒17的连接处均设置有密封圈，上通径规23和下接头26与主心轴20的连接处设置有密封圈。

胶筒24设置有两个，两个胶筒24之间设置有隔环25，隔环25套设在主心轴20上。

解封容腔19的面积S2大于坐封容腔18的面积S1。

如图5-图7所示，泄压阀3包括有上接头a28，上接头a28内安装有电动推杆11，上接头a28通过螺纹连接有筒状的空气室外筒a30，空气室外筒a30的内壁套接有剪切心轴12，剪切心轴12远离上接头a28的一端还套接有下接头a34，下接头a34还与空气室外筒a30的内壁通过螺纹连接，空气室外筒a30内壁为台阶面，剪切心轴12的外壁为台阶面，空气室外筒a30内壁与剪切心轴12外壁靠近上接头a28的一端通过台阶面形成一限位腔35，剪切心轴12上位于限位腔35内靠近下接头a34的一侧固定有减震垫31，空气室外筒a30内壁与剪切心轴12外壁靠近下接头a34的一侧通过台阶面形成一压差腔36，剪切心轴12与下接头a34套接处靠近上接头a28的一端还通过剪销a32连接，剪切心轴12的外侧壁靠近下接头a34的一端开设有环形槽37，下接头a34上位于剪销a32和环形槽37之间的部分还开设矩形槽，矩形槽内放置有锁块33，下接头a34上还开设有排液孔38，排液孔38对应下接头a34远离上接头a28的一端，上接头a28上设置有流体流道29，流体流道29经上接头a28和空气室外筒a30与压差腔36连通，电动推杆11伸入流体流道29内；上接头a28上位于电动推杆11远离流体流道29的一端还安装有密封接头a27；上接头a28和下接头a34分别与压力计托筒2和下电动封隔器4连接；上接头a28和下接头a34均延其中心轴开有中心通孔，流体流道29与上接头a28的中心通孔接通，上接头a28一侧还开设有电动推杆11的安装孔，密封接头a27也安装在该安装孔内，用于密封该安装孔；如图7所示，剪切心轴12靠近上接头a28一端为空心轴，靠近下接头a34的一端为实心轴。

上接头a28与密封接头a27、电动推杆11以及空气室外筒a30的连接处均安装有密封圈，剪切心轴12的外壁与空气室外筒a30的内壁接触处均安装有密封圈，剪切心轴12与下接头a34的连接处安装有密封圈，下接头a34与空气室外筒a30的连接处安装有密封圈，锁块33与矩形槽底部之间设置有密封圈。

本发明一种电缆分层快速测试管柱的工作原理为：采用电缆输送方式，将管柱上所有工具下放至测试层，先坐封上电动封隔器1，再坐封下电动封隔器4，隔开测试层，打开泄压阀3，将两个封隔器之间的环空压井液流入容积筒6中，待测试层地层流体流出后，外置测外压的压力计托筒2记录测试层压力，取样器5在流体流动过程中取样，作业完成后解封两个封隔器，起出井下工具，在地面对取样器5中样品进行放样，打开泄流阀7，泄放掉容积筒6中的液体；

电缆分层快速测试管柱中部件的功能如下：

1.上电动封隔器1、下电动封隔器4：主要为隔开测试层段，坐封力及解封力来自于环空液柱压力；

2.泄压阀3：封隔器坐封后，打开泄压阀3，为两个封隔器之间的环空液体流入容积筒6建立泄流通道，泄压阀3的操作力也来自于环空液柱压力；

3.外置测外压的压力计托筒2：测取测试层压力；

4.取样器5：取测试层样品，在地面进行放样；

5.容积筒6：存储两个封隔器之间的环空液体，容积筒6最初为空气筒，容积筒6的体积可以根据需要进行设计，泄压阀3打开后，环空压井液在重力作用下流入容积筒6内，待两个封隔器之间的压井液流完后，测试层产物流出；

6.泄流阀7：机械操作，在地面对容积筒6中的液体进行排泄；

7.下电动封隔器4中上接头的中心孔、主心轴以及下接头的中心孔、取样器5、及容积筒6均为两个封隔器坐封后，环空液体排泄的空间；

其中，上电动封隔器1和下电动封隔器4工作原理为：封隔器初装完成时，坐封电动推杆8和解封电动推杆9处于伸长状态，坐封电动推杆8上的O型圈关闭坐封流道15，解封电动推杆9在密封圈的辅助下关闭解封流道16；

坐封时，通电启动坐封电动推杆8，使坐封电动推杆8收缩，打开坐封流道15，坐封电动推杆2断电，保持在推杆收缩状态，环空液体沿着坐封流道15到达坐封容腔18，在差压心轴10上产生向其下接头26方向的运动力，差压心轴10及上通径规23一起向其下接头26的方向运动，先剪断剪销21，继续向其下接头26的方向运动，压缩胶筒24至完全坐封，液柱压力一直存在，所以此时封隔器可以一直保持在坐封状态；

解封时，通电启动解封电动推杆9，使解封电动推杆9收缩，打开解封流道16，解封电动推杆9断电，保持在推杆收缩状态，环空液体沿着解封流道16到达解封容腔19，由于解封容腔19面积大于坐封容腔18面积，在压差心轴10上产生向其上接头14方向运动的力，压差心轴10及上通径规23一起向其上接头14方向运动，上通径规23完全抵在连接接头22上不能移为止，使胶筒24达到完全解封状态，液柱压力一直存在，所以此时封隔器可以一直保持在解封状态；

泄压阀3工作原理：泄压阀3初装完成时，泄压阀的电动推杆11处于伸长状态，泄压阀的电动推杆11在密封圈的辅助下密封关闭流体通道29，待上电动封隔器1和下电动封隔器4坐封后，通电启动泄压阀电动推杆11，使泄压阀电动推杆11收缩，打开流体通道29，泄压阀电动推杆11断电，保持在推杆收缩状态，环空液压沿着流体通道29到达剪切心轴12压差腔36，在剪切心轴12上产生向其上接头a28方向运动的力，剪切心轴12向其上接头a28方向运动，先剪断剪销32，继续向其上接头a28方向运动，直到移动到靠近其上接头a28一端不能再移动，此时由于剪切心轴12整体移动，锁块33落在剪切心轴12外圆环形槽37中，锁定剪切心轴12位置，此时剪切心轴12右端面让开下接头34上四个排液孔38，两个封隔器之间的液体从下接头34上的排液孔流入下电动封隔器4通径及取样器5和容积筒6中；

外置测外压的压力计托筒2的工作原理：外置测外压的压力计托筒2在此管柱中设置在两个封隔器之间，压力计外置在托筒体上，可以直接记录环空压力变化情况；

取样器5的工作原理：环空液体在流入容积筒6时经过取样器5，取样器5最终自动取测试层样品；

容积筒6的工作原理：最初管柱入井时，容积筒6是空气室，体积根据测试层跨距可以增、减，需要排空两个封隔器之间的环空液体时，泄流阀3为容积筒6打开通道，环空液体流入容积筒6中；

泄流阀7的工作原理：在容积筒6起出地面后，通过泄流阀7上的泄流装置，排放掉容积筒6中流体。

Claims (8)

1.一种电缆分层快速测试管柱，其特征在于，适用于套管井，包括有上电动封隔器（1），所述上电动封隔器（1）的下端依次连接有压力计托筒（2）、泄压阀（3）、下电动封隔器（4）、取样器（5）以及容积筒（6），所述压力计托筒（2）筒体外壁上设置有压力计；

所述上电动封隔器（1）和下电动封隔器（4）结构相同，均包括有上接头（14），所述上接头（14）内安装有坐封电动推杆（8）和解封电动推杆（9），所述上接头（14）通过螺纹连接有筒状的空气室外筒（17），所述空气室外筒（17）的内壁通过螺纹连接有主心轴（20），所述主心轴（20）上套设有压差心轴（10），所述压差心轴（10）还与所述空气室外筒（17）的内壁密封接触，所述压差心轴（10）远离上接头（14）的一端还套接有连接接头（22），所述压差心轴（10）和连接接头（22）还通过剪销（21）连接，所述连接接头（22）还通过螺纹连接所述空气室外筒（17）的内壁，所述压差心轴（10）、连接接头（22）及空气室外筒（17）之间形成解封容腔（19），所述压差心轴（10）远离所述解封容腔（19）的一端与空气室外筒（17）形成坐封容腔（18），所述连接接头（22）远离空气室外筒（17）的一端还套接有上通径规（23），所述上通径规（23）还用过螺纹连接所述压差心轴（10），所述上通径规（23）远离压差心轴（10）的一端面还依次设置有胶筒（24）和下接头（26），所述上通径规（23）、胶筒（24）套设在所述主心轴（20）上，所述下接头（26）通过螺纹连接在所述主心轴（20）上，所述上接头（14）上还设有与外部连通的坐封流道（15）和解封流道（16），所述坐封流道（15）依次经过上接头（14）、空气室外筒（17）通向所述坐封容腔（18），所述解封流道（16）依次经过上接头（14）、空气室外筒（17）通向所述解封容腔（19），所述坐封电动推杆（8）和解封电动推杆（9）分别伸入所述坐封流道（15）和解封流道（16）中，所述上电动封隔器（1）的下接头（26）和下电动封隔器（4）的下接头（26）分别连接所述压力计托筒（2）和泄压阀（3），所述下电动封隔器（4）的上接头（14）连接所述取样器（5）；

所述容积筒（6）底部设置有泄流阀（7）。

2.根据权利要求1所述的一种电缆分层快速测试管柱，其特征在于，所述上接头（14）上位于坐封电动推杆（8）和解封电动推杆（9）分别远离坐封流道（15）和解封流道（16）的一端安装有一密封接头（13）。

3.根据权利要求2所述的一种电缆分层快速测试管柱，其特征在于，所述上接头（14）与所述密封接头（13）连接处安装有密封圈，所述坐封电动推杆（8）和解封电动推杆（9）与所述上接头（14）的连接处安装有O型密封圈，所述上接头（14）与所述空气室外筒（17）的连接处设置有多个密封圈，所述连接接头（22）与压差心轴（10）和空气室外筒（17）的连接处均设置有密封圈，所述上通径规（23）和下接头（26）与所述主心轴（20）的连接处设置有密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种电缆分层快速测试管柱，其特征在于，所述胶筒（24）设置有两个，两个所述胶筒（24）之间设置有隔环（25），所述隔环（25）套设在所述主心轴（20）上。

5.根据权利要求1所述的一种电缆分层快速测试管柱，其特征在于，所述解封容腔（19）的面积S2大于坐封容腔（18）的面积S1。

6.根据权利要求1所述的一种电缆分层快速测试管柱，其特征在于，所述泄压阀（3）包括有上接头a（28），所述上接头a（28）内安装有电动推杆（11），所述上接头a（28）通过螺纹连接有筒状的空气室外筒a（30），所述空气室外筒a（30）的内壁套接有剪切心轴（12），所述剪切心轴（12）远离上接头a（28）的一端还套接有下接头a（34），所述下接头a（34）还与所述空气室外筒a（30）的内壁通过螺纹连接，所述空气室外筒a（30）内壁为台阶面，所述剪切心轴（12）的外壁为台阶面，所述空气室外筒a（30）内壁与所述剪切心轴（12）外壁靠近上接头a（28）的一端通过台阶面形成一限位腔（35），所述剪切心轴（12）上位于所述限位腔（35）内靠近下接头a（34）的一侧固定有减震垫（31），所述空气室外筒a（30）内壁与所述剪切心轴（12）外壁靠近下接头a（34）的一侧通过台阶面形成一压差腔（36），所述剪切心轴（12）与所述下接头a（34）套接处靠近上接头a（28）的一端还通过剪销a（32）连接，所述剪切心轴（12）的外侧壁靠近下接头a（34）的一端开设有环形槽（37），所述下接头a（34）上位于剪销a（32）和环形槽（37）之间的部分还开设矩形槽，所述矩形槽内放置有锁块（33），所述下接头a（34）上还开设有排液孔（38），所述排液孔（38）对应所述下接头a（34）远离上接头a（28）的一端，所述上接头a（28）上设置有流体流道（29），所述流体流道（29）经上接头a（28）和空气室外筒a（30）与压差腔（36）连通，所述电动推杆（11）伸入所述流体流道（29）内；

所述上接头a（28）和下接头a（34）分别与所述压力计托筒（2）和与下电动封隔器（4）连接。

7.根据权利要求6所述的一种电缆分层快速测试管柱，其特征在于，所述上接头a（28）上位于电动推杆（11）远离流体流道（29）的一端还安装有密封接头a（27）。

8.根据权利要求7所述的一种电缆分层快速测试管柱，其特征在于，所述上接头a（28）与所述密封接头a（27）、电动推杆（11）以及空气室外筒a（30）的连接处均安装有密封圈，所述剪切心轴（12）的外壁与所述空气室外筒a（30）的内壁接触处均安装有密封圈，所述剪切心轴（12）与所述下接头a（34）的连接处安装有密封圈，所述下接头a（34）与所述空气室外筒a（30）的连接处安装有密封圈，所述锁块（33）与矩形槽底部之间设置有密封圈。