CN109812263A - 地层压力测量系统的性能测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地层压力测量系统的性能测试装置和方法，其包括，外筒，所述外筒的内壁设有模拟地层，连接所述外筒上端的密封盖；埋设在所述模拟地层内的引压柱，所述引压柱与第一压力源连接；密封式穿过所述密封盖而延伸到所述外筒内的地层压力测试机构，所述地层压力测试机构连接第二压力源，并且构造成能够测试所述外筒内的压力；以及测试工装组件，所述测试工装组件用于密封所述地层压力测试机构的自由端，并为所述地层压力测试机构连接电控系统。本发明能够模拟井下的环境，从而提高检测地层压力测试机构的准确性。其结构简单、组建方便，并且测量结果更为准确。

Description

地层压力测量系统的性能测试装置和方法

技术领域

本发明涉及一种地层压力测量系统测试装置，以及利用这种装置来进行的地层压力测量系统测试方法。

背景技术

随钻测量工具是钻井高技术的重要组成部分，应用这些高技术产品可提高大位移井、高难度水平井的工程控制能力和地层评价能力，提高油层的钻遇率。其中，地层压力随钻测量系统能够确定压力梯度和流体界面，为及时调整钻井液密度和当量循环密度提供依据。从而在保证安全和优化钻井、有效探测高压层、开发低压油气层、修改完善地质模型等方面具有重要意义。

目前，国内的地层压力随钻测量系统都处于样机研究及试验阶段，该系统需要地面模拟测试来检验样机是否满足各项设计指标及功能完整性。地面模拟测试包括测压准确性、耐温、耐压等功能测试。现有的测试手段主要包括搭建大型的机、电、液控制的模拟井筒系统或实钻试验井眼，然而这种方法组建成本和维护成本较高，组建工作量大。另外，这些测试系统，无法满足多种尺寸需求，且难以模拟井下地层压力环境及多种压力体系。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种地层压力测量系统的性能测试装置和方法，能够检测地层压力测试系统的准确性，以及耐高温、耐高压的性能，其中装置的结构简单，组建方便，并且模拟井下压力环境，满足多种尺寸需求。

根据本发明的一个方面，提出了一种地层压力测量系统的性能测试装置，其特征在于，包括，

外筒，所述外筒的内壁设有模拟地层，

连接所述外筒上端的密封盖；

埋设在所述模拟地层内的引压柱，所述引压柱与第一压力源连接；

密封式穿过所述密封盖而延伸到所述外筒内的地层压力测试机构，所述地层压力测试机构连接第二压力源，并且构造成能够测试所述外筒内的压力；以及

测试工装组件，所述测试工装组件用于密封所述地层压力测试机构的自由端，并为所述地层压力测试机构连接电控系统。

本发明的进一步改进在于，所述地层压力测试机构包括密封式穿过所述密封盖的钻铤外壳，设置在所述钻铤外壳内的仪器芯轴，以及设置在所述钻铤外壳下部的探头；

其中，所述探头构造成能在所述仪器芯轴的控制下径向地伸缩运动，以抽取所述模拟地层中的地层流体进行测量。

本发明的进一步改进在于，所述钻铤外壳通过系统引泄压接头与所述第二压力源连接。

本发明的进一步改进在于，所述测试工装组件包括与所述钻铤外壳上端密封相连的密封头，连接所述仪器芯轴的引线筒，以及连接所述引线筒的电连线器。

本发明的进一步改进在于，所述模拟地层为环状的，在所述模拟地层均匀间隔开地埋设了多个引压柱。

本发明的进一步改进在于，各所述引压柱内均设有流道，所述流道通过设置在所述引压柱的外壁上的若干出口与所述模拟地层连通。

本发明的进一步改进在于，所述流道的端部通过地层引泄压接头与所述第一压力源连通。

本发明的进一步改进在于，所述密封盖与所述外筒的之间设置密封件。

根据本发明的另一个方面，提出了一种地层压力测量系统的性能测试方法，包括：

步骤一：提供上述地层压力测量系统测试装置；

步骤二：从所述第一压力源和第二压力源向所述引压柱和所述地层压力测试机构分别引入流体，从而在所述模拟地层内模拟井下地层的压力环境，并且在所述外筒内模拟井下环空压力环境；

步骤三：通过所述地层压力测量机构的探头进行抽吸测压功能测试。

本发明的进一步改进在于，在步骤二之前检测所述装置的密闭性能，

其中，关闭所述第一压力源但打开所述第二压力源，将流体引入所述地层压力测试机构，测试所述外筒的密闭性能。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

在本发明所述的地层压力测量系统的性能测试装置中，外筒内壁设有模拟地层，用于模拟井下的地层地质环境。模拟地层可以根据实际试验需要确定其厚度，以满足不同的尺寸需要。引压柱连接压力源，能够引入高温、高压流体，模拟井下压力环境。这样，就能够模拟井下的环境，从而提高检测地层压力测试机构的准确性。该地层压力测量系统的性能测试装置的结构简单、组装方便，并且测量结果更为准确。

本发明所述的地层压力测量系统的性能测试装置中，地层压力测量机构的钻铤外壳连接压力源，并能够引入高压流体，从而为外筒内模拟井下提供高压环境。而系统引泄压接头能够释放高压流体，这样便于控制外筒内部的压力，从而精确控制压力的大小。密封盖以及密封件为试验提供稳定的密封环境，进一步保证试验结果的准确性。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方案的地层压力测量系统的性能测试装置的示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、外筒，2、地层压力测试机构，3、测试工装组件，11、密封盖，12、模拟地层，13、引压柱，14、流道，15、出口，16、系统引泄压接头，17、密封件，21、钻铤外壳，22、仪器芯轴，23、探头，24、地层引泄压接头，31、密封头，32、引线筒，33、电连线器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1示意性地显示了根据本发明的一种地层压力测量系统的性能测试装置。根据本发明的地层压力测量系统的性能测试装置尤其能够用于在模拟地层12压力环境下检测压力测试系统的性能。

如图1所示，本实施例中的地层压力测量系统的性能测试装置，包括外筒1。在本实施例中所示外筒1的主体为圆筒形，其底部设置圆形的底座。外筒1的主体内壁设有模拟地层12。模拟地层12在本实施例中采用泥饼掺伴其他材料配置并浇筑而成。本实施例所述的性能测试装置还包括连接在外筒1上端的密封盖11。所述密封盖11为所述外筒1内提供密封环境。本实施例所述装置还包括引压柱13，所述引压柱13埋设在所述模拟地层12内，并且所述引压柱13连接第一压力源。所述第一压力源用于提供高温、高压流体。

本实施例所述装置还包括地层压力测试机构2。所述地层压力测试机构2密封式地穿过所述密封盖11，并且延伸到所述外筒1内。所述地层压力测试机构2还连接第二压力源。所述地层压力测试机构2构造成能够测试外筒1内的压力。本实施例所述装置还包括测试工装组件3。所述测试工装组件3用于密封所述地层压力测试机构2的自由端，并为所述地层压力测试机构2连接电控系统。

在使用根据本实施例所述的地层压力测量系统的性能测试装置时，地层压力测试机构2通过第二压力源引入高压流体进入外筒1内，从而使外筒1内处于高压环境。根据外筒1内的压力是否变化就能够检测筒内的密封性等性能。此外，本实施例中的地层压力测试机构2和引压柱13均能够引入压力源。地层压力测试机构2引入压力流体后，地层压力测试机构2和模拟地层12之间形成高温、高压环境，从而模拟井下环空的环境。引压柱13引入压力流体后，模拟地层12则模拟井下地层的压力环境。地层压力测试机构2进行抽吸测压功能测试。

在一个实施例中，所述地层压力测试机构2包括钻铤外壳21。优选地，钻铤外壳21为筒形，并且穿过所述密封盖11，从而延伸到外筒1内部。其上端密封式连接在密封盖11上，下部位于外筒1内。所述钻铤外壳21内设置仪器芯轴22，所述仪器芯轴22上端连接测试工装组件3。所述钻铤外壳21下部设置探头23，所述探头23连接芯轴。其中，探头23能够在所述仪器芯轴22的控制下伸缩并接触到模拟地层12，以抽取所述模拟地层12中的地层流体进行测量。

优选地，所述钻铤外壳21通过系统引泄压接头16与所述第二压力源连接。所述系统引泄压接头16在测试时能够引入高压流体，当测试结束后通过系统引泄压接头16释放高压流体。

在使用根据本实施例所述的地层压力测量系统的性能测试装置时，钻铤外壳21连接压力源，并能够引入高压流体。从而为外筒1内模拟井下提供高压环境。仪器芯轴22内设置有液压系统，可控制探头23伸出钻铤外壁并推靠至模拟地层12上，当测试结束时，可控制探头23收回。探头23内部有流道，在控制系统控制下，抽吸地层流体，并完成对地层流体压力的测量。

在一个实施例中，所述测试工装组件3包括密封头31，所述密封头31密封连接在钻铤外壳21上端。在密封头31内部还设置引线筒32，所述引线筒32连接仪器芯轴22。所述测试工装组件3还包括连接所述引线筒32的电连线器33。电连线器33用于连接电控系统，操作人员通过电控系统控制芯轴，从而控制探头23进行测量。

在一个实施例中，所述模拟地层12为环状的，在所述模拟地层12均匀间隔开地埋设了多个引压柱13。优选地，所述引压柱13数量为四个，以外筒1横截面的圆心为中心间隔开90度均匀布置在外筒1内。

在一个实施例中，所述引压柱13内设置流道14，并且所述流道14通过设置在所述引压柱13的外壁上的若干出口15与所述模拟地层12连通。所述流道14的连通所述外筒1的外部的第一压力源。优选地，所述流道14的端部设有地层引泄压接头24。

在一个优选实施例中，所述密封盖11与所述外筒1的之间设置密封件17。密封件17能够进一步提高外筒1内的密闭性。这样在试验时，能够使外筒1内的高温、高压环境保持稳定，从而保证试验结果的准确性。

根据本发明的另一个方面，提供了一种地层压力测量系统的性能测试方法，包括以下步骤。

在步骤一中，组装根据上述地层压力测量系统测试装置。首先将外筒1固定在地面上。然后配制模拟地层12的原料，并在外筒1内壁浇筑模拟地层12，并且使其完全包覆引压柱13。最后静置使其凝固成模拟地层12。其中所述模拟地层12可根据井下地层的各参数，如渗透率、泥饼厚度等进行调整。

在步骤二中，从所述第一压力源和第二压力源向所述引压柱13和所述地层压力测试机构2分别引入流体，从而在所述模拟地层12内模拟井下地层的压力环境，并且在所述外筒1内模拟井下环空压力环境。

在步骤三中进行压力测试，通过所述地层压力测量机构2的探头23进行抽吸测压功能测试。首先通过电控系统控制地层压力测试机构2的仪器芯轴22推动探头23伸出，推靠至模拟井壁，进行抽吸测压功能测试，检测其测压的准确性。

在一个优选实施例中，在进行模拟井下压力环境之前(即在步骤一和二之间)，检测装置的密闭性能。检测密封性能的步骤如下：首先所述地层压力测试机构2通过压力源引入高温、高压流体，然后所述地层压力测试机构2测试外筒1在高温、高压环境下的密闭性能。测量完成后释放高温、高压流体。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种地层压力测量系统的性能测试装置，其特征在于，包括，

外筒(1)，所述外筒(1)的内壁设有模拟地层(12)，

连接所述外筒(1)上端的密封盖(11)；

埋设在所述模拟地层(12)内的引压柱(13)，所述引压柱(13)与第一压力源连接；

密封式穿过所述密封盖(11)而延伸到所述外筒(1)内的地层压力测试机构(2)，所述地层压力测试机构(2)连接第二压力源；以及

测试工装组件(3)，所述测试工装组件(3)用于密封所述地层压力测试机构(2)的自由端，并为所述地层压力测试机构(2)连接电控系统。

2.根据权利要求1所述的地层压力测量系统的性能测试装置，其特征在于，所述地层压力测试机构(2)包括密封式穿过所述密封盖(11)的钻铤外壳(21)，设置在所述钻铤外壳(21)内的仪器芯轴(22)，以及设置在所述钻铤外壳(21)下部的探头(23)；

其中，所述探头(23)构造成能在所述仪器芯轴(22)的控制下径向地伸缩运动，以抽取所述模拟地层(12)中的地层流体进行测量。

3.根据权利要求2所述的地层压力测量系统的性能测试装置，其特征在于，所述钻铤外壳(21)通过系统引泄压接头(16)与所述第二压力源连接。

4.根据权利要求2或3所述的地层压力测量系统的性能测试装置，其特征在于，所述测试工装组件(3)包括与所述钻铤外壳(21)上端密封相连的密封头(31)，连接所述仪器芯轴(22)的引线筒(32)，以及连接所述引线筒(32)的电连线器(33)。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的地层压力测量系统的性能测试装置，其特征在于，所述模拟地层(12)为环状的，在所述模拟地层(12)均匀间隔开地埋设了多个引压柱(13)。

6.根据权利要求5所述的地层压力测量系统的性能测试装置，其特征在于，各所述引压柱(13)内均设有流道(14)，所述流道(14)通过设置在所述引压柱(13)的外壁上的若干出口(15)与所述模拟地层(12)连通。

7.根据权利要求6所述的地层压力测量系统的性能测试装置，其特征在于，所述流道(14)的端部通过地层引泄压接头(24)与所述第一压力源连通。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的地层压力测量系统的性能测试装置，其特征在于，在所述密封盖(11)与所述外筒(1)之间设有密封件(17)。

9.一种地层压力测量系统的性能测试方法，其特征在于，包括：

步骤一：提供根据权利要求1到8中任一项所述地层压力测量系统测试装置；

步骤二：从所述第一压力源和第二压力源向所述引压柱(13)和所述地层压力测试机构(2)分别引入流体，从而在所述模拟地层(12)内模拟井下地层的压力环境，并且在所述外筒(1)内模拟井下环空压力环境；

步骤三：通过所述地层压力测量机构(2)的探头(23)进行抽吸测压功能测试。

10.根据权利要求9所述的地层压力测量系统测试方法，其特征在于，在步骤二之前检测所述装置的密闭性能，

其中，关闭所述第一压力源但打开所述第二压力源，将流体引入所述地层压力测试机构(2)，测试所述外筒(1)的密闭性能。