CN110410071A - 一种地层测试仪的探头装置 - Google Patents

Abstract

一种地层测试仪的探头装置，涉及油气井的地层测试仪技术领域，包括基体、固定套和探头组件；所述基体上设有容置部，所述固定套设于所述容置部内，所述探头组件可移动设于所述固定套内并能伸出和缩回所述容置部内，所述探头组件用于在其伸出所述容置部后座封在井壁上；所述固定套设有第一限位部，所述探头组件设有第一限位配合部，所述第一限位部与所述第一限位配合部两者面面配合用于限制所述探头组件转动。本申请实施例的地层测试仪的探头装置，采用面面配合结构来实现探头组件防转，不占用额外空间，不会使探头组件遇卡，可适用随钻地层测试仪。

Description

一种地层测试仪的探头装置

技术领域

本申请涉及油气井的地层测试仪技术领域，具体涉及一种地层测试仪的探头装置。

背景技术

地层测试仪器在地层流体取样时，采用探头装置推靠座封在井壁上，并建立仪器与地层之间的样品通路从而进行取样测试。在取样过程中，必须保证推靠探头与井壁之间的密封，如果推靠探头发生转动则不能与井壁充分贴合，则可能密封失效导致取样失败，因此，在取样过程中应保证推靠探头不转动。一些随钻地层测试仪器采用防转杆防止推靠探头转动，但是，防转杆结构占用空间大、易使探头遇卡无法收回，并且不适合于随钻地层测试仪。

发明内容

本申请一实施例提供一种地层测试仪的探头装置，包括基体、固定套和探头组件；所述基体上设有容置部，所述固定套设于所述容置部内，所述探头组件可移动设于所述固定套内并能伸出和缩回所述容置部内，所述探头组件用于在其伸出所述容置部后座封在井壁上；所述固定套设有第一限位部，所述探头组件设有第一限位配合部，所述第一限位部与所述第一限位配合部两者面面配合用于限制所述探头组件转动。

有益效果：

本申请实施例的地层测试仪的探头装置，固定套设有第一限位部，探头组件设有第一限位配合部，第一限位部与第一限位配合部两者面面配合来限制探头组件转动，这样，探头组件在推靠座封在井壁上时，可与井壁紧密贴合，保证密封效果，从而进行取样测试。并且，采用面面配合结构来实现探头组件防转，不占用额外空间，不会使探头组件遇卡，可适用随钻地层测试仪。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请一实施例的地层测试仪的探头装置在探头组件处于缩回状态的结构示意图；

图2为图1的地层测试仪的探头装置在探头组件处于伸出并推靠在井壁上状态的结构示意图；

附图标记为：1、基体，2、固定套，3、座封件，4、固定座，5、滑套，6、刺针，7、凸柱，8、第一台阶面，9、第二台阶面，10、第一活塞部，11、第一油腔，12、第二油腔，13、样品管路，14、第三台阶面，15、第四台阶面，16、第二活塞部，17、第三油腔，18、第四油腔，19、流道，20、第一密封圈，21、第二密封圈，22、第三密封圈，23、第四密封圈，24、第五密封圈，25、过油通道，26、注油通道，27、井壁，28、基台，29、探头组件。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。

如图1、图2所示，本申请实施例提供一种地层测试仪的探头装置，包括基体1、固定套2和探头组件29；所述基体1上设有容置部，所述固定套2设于所述容置部内，所述探头组件29可移动设于所述固定套2内并能伸出和缩回所述容置部内，所述探头组件29用于在其伸出所述容置部后座封在井壁27上；所述固定套2设有第一限位部，所述探头组件29设有第一限位配合部，所述第一限位部与所述第一限位配合部两者面面配合用于限制所述探头组件29转动。

本申请实施例的地层测试仪的探头装置，固定套2设有第一限位部，探头组件29设有第一限位配合部，第一限位部与第一限位配合部两者面面配合来限制探头组件29转动，这样，探头组件29在推靠座封在井壁27上时，可与井壁27紧密贴合，保证密封效果，从而进行取样测试。并且，采用面面配合结构来实现探头组件29防转，不占用额外空间，不会使探头组件29遇卡，可适用随钻地层测试仪。

如图1、图2所示，本实施例中，所述基体1可以是随钻地层测试仪的钻铤。钻铤可为圆柱状，钻铤为钻井仪器的主体零件，作为钻井仪器的主要承受各种载荷的零件，并为随钻仪器的各功能模块的载体，也可作为随钻测试仪器探头装置的载体。所述容置部可以是沿基体1径向开设的凹槽，用来容置探头组件29等。为便于容置部内部件的安装，容置部的形状可以是圆柱形槽，相应地固定套2的外壁也为圆柱形。容置部的形状也可以是矩形、不规则形状等。所述固定套2可将探头组件29连接在容置部内，可与探头组件29滑动配合，实现探头组件29在基体1径向上的伸缩动作。探头组件29伸出后，探头组件29的伸出端在一定压力下抵接在井壁27上，实现座封。

所述第一限位部包括所述固定套2的内壁上设置的防转面，所述第一限位配合部包括所述探头组件29的外壁上设置的防转配合面；所述防转面与所述防转配合面滑动配合，并且两者均为椭圆形环面或多边形环面。其中，椭圆形环面的横截面为椭圆，多边形环面的横截面可以是四边形、五边形等。由于固定套2与探头组件29两者滑动配合的面为椭圆形环面或多边形环面，这样，探头组件29只能沿固定套2轴向滑动，而不能在周向上转动，从而探头组件29在伸出后与井壁27密封贴合，保证良好密封。

所述固定套2还可以设有第二限位部，所述探头组件29设有第二限位配合部，所述第二限位部与所述第二限位配合部配合以限制所述探头组件29的伸出长度，这样，探头组件29伸出动作到位，可保证探头组件29的座封压力，提高座封效果。其中，所述第二限位部可以包括所述固定套2的内壁上设置的第一台阶面8，所述第二限位配合部包括所述探头组件29的外壁上设置的第二台阶面9；所述探头组件29移动至所述第一台阶面8与第二台阶面9抵接时被阻挡不能继续伸出动作。

所述探头组件29的伸缩运动可以依靠液压驱动。比如，所述探头组件29的一端设有与所述固定套2的内壁滑动配合的第一活塞部10；所述第一活塞部10的一端面可以为所述第二台阶面9，并与所述固定套2之间形成第一油腔11，所述第一活塞部10的另一端面与所述基体1之间设有第二油腔12。所述第一油腔11用于在其内通入的液压油作用下驱动所述探头组件29做缩回动作，所述第二油腔12用于在其内通入的液压油作用下驱动所述探头组件29做伸出动作。其中，所述第一活塞部10的一端面充当所述第二台阶面9，在其他实施例中，所述第二台阶面9也可以设置在探头组件29的其他位置。固定套2为两端开口状，其轴向沿基体1的径向延伸，固定套2的周向外壁与容置部的周向内壁相适配，两者的横截面可以为圆形，便于固定套2安装。固定套2的周向外壁与容置部的周向内壁之间采用密封圈密封，以防止第二油腔12内的液压油从两者的周向环缝中泄漏。固定套2的周向内壁的横截面可以椭圆形，与其内设置的探头组件29滑动配合。所述探头组件29的横截面为椭圆形，与固定套2的周向内壁相适配。

本实施例的地层测试仪的探头装置还包括刺针6和样品管路13。所述刺针6可移动设置在所述探头组件29内，所述刺针6内设有样品通道，所述刺针6用于在所述探头组件29完成座封后伸出所述探头组件29并刺入地层，使地层与所述样品通道连通。所述样品管路13设于所述基体1内，并与所述样品通道连通。其中，所述探头组件29整体可为两端开口的套状结构，刺针6设于其内部的轴向通道内，刺针6的外壁与探头组件29的内壁滑动配合，实现刺针6的伸缩动作。

所述探头组件29与刺针6之间可以设置限位结构，以限制刺针6的伸出长度。比如，所述探头组件29的内壁上设有第三台阶面14，所述刺针6的外壁上设有第四台阶面15，所述刺针6移动至所述第四台阶面15与第三台阶面14抵接时被阻挡不能继续伸出动作。

所述刺针6可以设有与所述探头组件29的内壁滑动配合的第二活塞部16，所述第二活塞部16的一端面与所述探头组件29之间设有第三油腔17，所述第二活塞部16的另一端面与所述基体1之间设有第四油腔18。所述第三油腔17用于在其内通入的液压油作用下驱动所述刺针6做缩回动作，所述第四油腔18用于在其内通入的液压油作用下驱动所述刺针6做伸出动作。其中，第三油腔17可以与上文中的第一油腔11通过过油通道25连通，第四油腔18可以与上文中的第二油腔12相通(两者可看作同一个油腔，均在容置部的底部)。第一油腔11可通过固定套2上设置的注油通道26与外部的液压油路连通，实现供油或回油。第四油腔18或第二油腔12可直接与液压油路连通，实现供油或回油。液压油路可设置在基体1内。

为防止第一油腔11内液压油泄漏，第一油腔11的两端分别设有第一密封圈20和第二密封圈21，第一密封圈20可设置在靠近所述第一台阶面8的固定套2内壁上，第二密封圈21可设置在第一活塞部10的外壁上。为防止第三油腔17内液压油泄漏，第三油腔17的两端分别设有第三密封圈22和第四密封圈23，第三密封圈22可设置在探头组件29的内壁上，第四密封圈23可设置在第二活塞部16的外壁上。其中，第一密封圈20、第二密封圈21、第三密封圈22和第四密封圈23可以根据需要采用T型密封圈。图1和图2中，黑色小方块为T型密封圈，黑色实心小圆圈为O型密封圈。

所述刺针6可以包括管状本体，所述管状本体的管腔形成所述样品通道。所述容置部内设有凸柱7，所述凸柱7自所述容置部的底部延伸至所述管腔内，所述凸柱7的外壁与所述管腔的内壁滑动密封配合，所述凸柱7内设有连通所述管腔和所述样品管路13的流道19，流道19可延伸至凸柱7的顶部端面，其中，所述刺针6的管状本体其横截面可以为圆环状并两端开口，凸柱7的周向外壁为与所述管腔的内壁相适配的圆形。凸柱7从所述管状本体的下端口伸入其管腔内，为防止吸入刺针6管腔内的地层流体样品从刺针6管腔下端泄漏，所述管状本体的内壁与凸柱7的外壁之间设有第五密封圈24。

所述凸柱7的底部可以设有基台28，基台28设置在容置部的底面上，可以为底部直径较大的圆锥台形，这样，探头组件29和刺针6在缩回至极限位置时，两者的内壁与下端面相接的部位可以抵接在圆锥台形的所述基台28上，使探头组件29和刺针6两者的下端面与容置部的底部之间具有一定距离并形成所述第二油腔12和所述第四油腔18。

所述探头组件29的伸出端设有柔性材料制成的座封件3，所述座封件3的座封面(即座封时抵接在井壁27上的面)的形状与所述井壁27的形状一致，这样，探头组件29在座封时座封件3的座封面可与井壁27紧紧贴合，提高密封效果。例如，井壁27为圆柱形，则座封件3的座封面可以为圆柱面的一部分，两者形状一致，则可增大两者的贴合面积，座封时座封件3变形均匀，从而提高座封成功率。所述探头组件29在完全缩回后，座封件3可以完全缩回到容置部内不凸出于基体1的外壁，可以与基体1的外壁共面，固定套2的端部也不凸出于基体1的外壁，这样可避免磨损。通过限制探头组件29转动，则探头组件29在伸出和缩回时，座封件3的座封面始终与井壁27、基体1的外壁平行，这样，探头组件29在伸出进行座封时，座封件3的座封面与井壁27之间的贴合面积不会变小，仍能与井壁27紧密贴合实现座封；而探头组件29在缩回状态下，座封件3的座封面不会出现一部分凸出于基体1外壁而造成磨损。钻铤在钻井过程中，高出部分的橡胶座封件3会很快磨损掉。

本实施例中，所述探头组件29可以包括滑套5、固定座4和所述座封件3，三者均为两端开口的套状结构。座封件3采用橡胶等柔性材料制成并具有一定的硬度，固定座4作为座封件3的硬质底座，座封件3和固定座4可采用压注的方式牢固粘连在一起。固定座4则通过螺纹连接于滑套5的伸缩端。当橡胶材料的座封件3损坏无法座封时，可直接拆下固定座4，清除剩余胶体后重新压注橡胶，并安装。座封件3、固定座4和滑套5三者固定在一起形成所述探头组件29，探头组件29整体为两端开口的套状结构。

所述的第一活塞部10设于所述滑套5靠近容置部底部的一端，第一活塞部10的周向侧壁凸出于滑套5的其他部分。滑套5的一端通过第一活塞部10与固定套2内壁的第一环面滑动配合，为使探头组件29的伸缩动作更加平稳，滑套5的另一端与固定套2内壁的第二环面滑动配合，所述第一环面和所述第二环面两者相接处形成所述第一台阶面8。所述第一环面和所述第二环面两者可以均为椭圆形环面，相应地，滑套5的第一活塞部10的外壁为椭圆形环面，滑套5的其余部分的外壁也为椭圆形环面，以实现探头组件29的防转。

本实施例的地层测试仪的探头装置，在地层流体取样的实际应用中，通过液压系统向第二油腔12内通入液压油，则探头组件29在液压力作用下沿基体1径向伸出容置部，伸出到位后，探头组件29伸出端的座封件3在液压力作用下抵接在井壁27上，实现座封。之后，刺针6在第四油腔18(与第二油腔12连通)内液压油的液压力作用下伸出探头组件29，其伸出端刺入地层，从而建立地层与基体1内部样品管路13之间的流体通路，通过样品管路13上设置的取样泵的抽吸作用，将地层流体抽入到样品管路13内并收集，则完成样品的取样。随后，液压系统向第一油腔11(与第三油腔17连通)内通入液压油，在液压力作用下探头组件29和刺针6缩回。探头组件29的座封，使得座封件3利用其自身弹性紧贴在井壁27上，将刺针6内的样品通道与井内的泥浆环境隔离，实现刺针6周边边缘的密封，从而实现取样。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”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；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

Claims (10)

1.一种地层测试仪的探头装置，其特征在于：包括基体、固定套和探头组件；

所述基体上设有容置部，所述固定套设于所述容置部内，所述探头组件可移动设于所述固定套内并能伸出和缩回所述容置部内，所述探头组件用于在其伸出所述容置部后座封在井壁上；

所述固定套设有第一限位部，所述探头组件设有第一限位配合部，所述第一限位部与所述第一限位配合部两者面面配合用于限制所述探头组件转动。

2.如权利要求1所述的地层测试仪的探头装置，其特征在于：所述第一限位部包括所述固定套的内壁上设置的防转面，所述第一限位配合部包括所述探头组件的外壁上设置的防转配合面；

所述防转面与所述防转配合面滑动配合，并且两者均为椭圆形环面或多边形环面。

3.如权利要求1所述的地层测试仪的探头装置，其特征在于：所述固定套设有第二限位部，所述探头组件设有第二限位配合部，所述第二限位部与所述第二限位配合部配合以限制所述探头组件的伸出长度。

4.如权利要求3所述的地层测试仪的探头装置，其特征在于：所述第二限位部包括所述固定套的内壁上设置的第一台阶面，所述第二限位配合部包括所述探头组件的外壁上设置的第二台阶面；

所述探头组件移动至所述第一台阶面与第二台阶面抵接时被阻挡不能继续伸出动作。

5.如权利要求4所述的地层测试仪的探头装置，其特征在于：所述探头组件的一端设有与所述固定套的内壁滑动配合的第一活塞部；

所述第一活塞部的一端面为所述第二台阶面，并与所述固定套之间形成第一油腔，所述第一活塞部的另一端面与所述基体之间设有第二油腔；

所述第一油腔用于在其内通入的液压油作用下驱动所述探头组件做缩回动作，所述第二油腔用于在其内通入的液压油作用下驱动所述探头组件做伸出动作。

6.如权利要求1所述的地层测试仪的探头装置，其特征在于：还包括刺针和样品管路；

所述刺针可移动设置在所述探头组件内，所述刺针内设有样品通道，所述刺针用于在所述探头组件完成座封后伸出所述探头组件并刺入地层，使地层与所述样品通道连通；

所述样品管路设于所述基体内，并与所述样品通道连通。

7.如权利要求6所述的地层测试仪的探头装置，其特征在于：所述探头组件的内壁上设有第三台阶面，所述刺针的外壁上设有第四台阶面，所述刺针移动至所述第四台阶面与第三台阶面抵接时被阻挡不能继续伸出动作。

8.如权利要求6所述的地层测试仪的探头装置，其特征在于：所述刺针设有与所述探头组件的内壁滑动配合的第二活塞部，所述第二活塞部的一端面与所述探头组件之间设有第三油腔，所述第二活塞部的另一端面与所述基体之间设有第四油腔；

所述第三油腔用于在其内通入的液压油作用下驱动所述刺针做缩回动作，所述第四油腔用于在其内通入的液压油作用下驱动所述刺针做伸出动作。

9.如权利要求6所述的地层测试仪的探头装置，其特征在于：所述刺针包括管状本体，所述管状本体的管腔形成所述样品通道；

所述容置部内设有凸柱，所述凸柱自所述容置部的底部延伸至所述管腔内，所述凸柱的外壁与所述管腔的内壁滑动密封配合，所述凸柱内设有连通所述管腔和所述样品管路的流道。

10.如权利要求1所述的地层测试仪的探头装置，其特征在于：所述探头组件的伸出端设有柔性材料制成的座封件，所述座封件的座封面的形状与所述井壁的形状一致。