CN112324381A - 一种皮囊式井下可控环空封堵工具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种皮囊式井下可控环空封堵工具及方法，包括供油系统、回油系统、皮囊封堵系统和压差监测系统，供油系统包括油箱、供油管路和液压泵，油箱出口与供油管路相连通，液压泵设于供油管路上；回油系统包括回油管路，所述回油管路两端分别与供油管路及油箱相连通；皮囊封堵系统包括高压油腔体、回位弹簧和皮囊，高压油腔体进口与供油管路相连通，出口与皮囊相连通，内设有隔离活塞，回位弹簧两端分别与隔离活塞及高压油腔体的出口侧侧板固定相连；压差监测系统为压差传感器，低压口与油箱相连，高压口与液压泵的出口相连。本发明根据测试需要控制皮囊膨胀和收缩，具有很好的的适应性、通过性、安全性和防卡性。
Description
技术领域
本发明属于页岩气开发中井下测试的技术领域，尤其涉及一种皮囊式井下可控环空封堵工具及方法。
背景技术
目前，页岩气井的开发采用水平井多段压裂的方式进行开发，射孔层段多，每层产出情况差异大。目前暂无较为精准的方法对分层产量进行直接检测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种皮囊式井下可控环空封堵工具及方法，实现井下工具串环空的可控封堵功能，利用高膨胀率的皮囊，可使得工具的封隔范围从直径50mm到120mm，利用该功能可以实现气井产能的分层测试，尤其是大直径油管的环空封堵测试。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种皮囊式井下可控环空封堵工具，其特征在于，包括供油系统、回油系统、皮囊封堵系统和压差监测系统，所述供油系统包括油箱、供油管路和液压泵，所述油箱出口与所述供油管路相连通，所述液压泵设于供油管路上；
所述回油系统包括回油管路，所述回油管路两端分别与供油管路及油箱相连通；
所述皮囊封堵系统，包括高压油腔体、回位弹簧和皮囊，所述高压油腔体进口与供油管路相连通，出口与所述皮囊相连通，高压油腔体内设有隔离活塞，所述回位弹簧两端分别与所述隔离活塞及高压油腔体的出口侧侧板固定相连；
所述压差监测系统为压差传感器，所述压差传感器的低压口与油箱相连，高压口与液压泵的出口相连。
按上述方案，所述供油管路上位于液压泵之前及高压油腔体之前的位置设有过滤器。
按上述方案，所述回油管路上设有电磁开关阀。
按上述方案，还包括溢流管路，所述溢流管路两端分别于所述供油管路及油箱相连通，溢流管路上设有溢流阀。
按上述方案，所述油箱为液压油箱，液压油箱内设有液压活塞。
按上述方案，还包括电机，所述电机与液压泵相连，驱动液压泵。
按上述方案，所述电机为直流无刷伺服电机。
按上述方案，所述高压油腔体右侧预充液压油。
一种皮囊式石油井下可控环空封堵方法，其特征在于，包括如下内容：
S1)皮囊膨胀时：直流无刷伺服电机驱动液压泵将液压油从油箱输送到高压油腔体内，液压油推动隔离活塞将隔离活塞右侧的预充液压油推入到皮囊内部使皮囊膨胀，过程中电磁开关阀处于关闭状态；
S2)皮囊收缩时：电磁开关阀处于开启状态，直流无刷伺服电机停转，此时皮囊内部液体在皮囊收缩力、弹簧恢复力双重作用下推动隔离活塞左移，隔离活塞推动液压油从电磁开关阀回流至油箱，从而实现皮囊的缩回。
本发明的有益效果是：提供一种皮囊式井下可控环空封堵工具及方法，利用电控液压机构控制皮囊的膨胀与缩回，皮囊膨胀时将工具环空封堵，工具下部的气体流量将经过工具的中间流道，此时通过中间流道设置的流量计对气体流量进行采集，从而较为精确的测得下部层位的流量。
通过合理设置测点，实现气井不同井深位置的气体产量，从而精确或者两个测点中间的层位气体产量，为地层储能分析、压裂效果分析及下一步的储能管理提供精确数据支撑。通过设置高膨胀率的皮囊，实现较大范围内的环形空间封堵，提高工具的实用性和安全性。
同时通过实时监测皮囊膨胀系统的电流情况判断膨胀封隔系统的工作状态，确保分层流量采集的准确性。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
其中：油箱1、供油管路2、液压泵3、回油管路4、高压油腔体5、回位弹簧6、皮囊7、隔离活塞8、压差传感器9、过滤器10、电磁开关阀11、溢流管路12、溢流阀13、液压活塞14、电机15。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，并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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，一种皮囊式井下可控环空封堵工具，包括供油系统、回油系统、皮囊封堵系统和压差监测系统，供油系统包括油箱1、供油管路2和液压泵 3，油箱出口与供油管路相连通，液压泵设于供油管路上；回油系统包括回油管路4，回油管路两端分别与供油管路及油箱相连通；皮囊封堵系统，包括高压油腔体5、回位弹簧6和皮囊7，高压油腔体进口与供油管路相连通，出口与皮囊相连通，高压油腔体内设有隔离活塞8，回位弹簧两端分别与隔离活塞及高压油腔体的出口侧侧板固定相连；压差监测系统为压差传感器9，压差传感器的低压口与油箱相连，高压口与液压泵的出口相连。
供油管路上位于液压泵之前及高压油腔体之前的位置设有过滤器10。回油管路上设有电磁开关阀11。
还包括溢流管路12，溢流管路两端分别于供油管路及油箱相连通，溢流管路上设有溢流阀13。
油箱为液压油箱，液压油箱内设有液压活塞14。
还包括电机15，电机与液压泵相连，驱动液压泵。电机为直流无刷伺服电机。
高压油腔体右侧预充液压油。
具体工作时，电机接到控制驱动信号旋转驱动液压泵，液压泵将液压油从低压油箱泵送至高压油腔体，此时电磁开关阀处于关闭状态，溢流阀处于关闭状态，液压油将沿供油管路通过过滤器之后继续流转至高压油腔体内，在高压液压油的作用下，隔离活塞将向右运动。隔离活塞右端预充的液压油将被推送至皮囊内。在此过程中，皮囊持续膨胀，当达到预定膨胀压力后，压差传感器将检测到该压力值，此时控制系统下达关机指令，电机停转，此时高低压腔隔离，皮囊将持续处于膨胀状态直至后端的集流测量完毕。
当测量完毕需要收回皮囊时，控制系统下达指令，将电磁开关阀打开。此时皮囊内的液体在皮囊自身的收缩力、油缸右侧回位弹簧的回弹力综合作用下回流至油缸右侧腔体，并推着隔离活塞向左运动。隔离活塞推动高压油腔体内的液压油通过电磁开关阀回流至低压油箱内，最终实现整个皮囊的无动力收回。
在以上过程中溢流阀起到安全防护的作用。过滤器对系统内液压油进行过滤，保证液压系统的清洁性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种皮囊式井下可控环空封堵工具，其特征在于，包括供油系统、回油系统、皮囊封堵系统和压差监测系统，所述供油系统包括油箱、供油管路和液压泵，所述油箱出口与所述供油管路相连通，所述液压泵设于供油管路上；
所述回油系统包括回油管路，所述回油管路两端分别与供油管路及油箱相连通；
所述皮囊封堵系统，包括高压油腔体、回位弹簧和皮囊，所述高压油腔体进口与供油管路相连通，出口与所述皮囊相连通，高压油腔体内设有隔离活塞，所述回位弹簧两端分别与所述隔离活塞及高压油腔体的出口侧侧板固定相连；
所述压差监测系统为压差传感器，所述压差传感器的低压口与油箱相连，高压口与液压泵的出口相连。
2.根据权利要求1所述的一种皮囊式井下可控环空封堵工具，其特征在于，所述供油管路上位于液压泵之前及高压油腔体之前的位置设有过滤器。
3.根据权利要求1或2所述的一种皮囊式井下可控环空封堵工具，其特征在于，所述回油管路上设有电磁开关阀。
4.根据权利要求3所述的一种皮囊式井下可控环空封堵工具，其特征在于，还包括溢流管路，所述溢流管路两端分别于所述供油管路及油箱相连通，溢流管路上设有溢流阀。
5.根据权利要求1所述的一种皮囊式井下可控环空封堵工具，其特征在于，所述油箱为液压油箱，液压油箱内设有液压活塞。
6.根据权利要求4所述的一种皮囊式井下可控环空封堵工具，其特征在于，还包括电机，所述电机与液压泵相连，驱动液压泵。
7.根据权利要求6所述的一种皮囊式井下可控环空封堵工具，其特征在于，所述电机为直流无刷伺服电机。
8.根据权利要求6所述的一种皮囊式井下可控环空封堵工具，其特征在于，所述高压油腔体右侧预充液压油。
9.一种皮囊式井下可控环空封堵方法，其特征在于，包括如下内容：
S1)皮囊膨胀时：直流无刷伺服电机驱动液压泵将液压油从油箱输送到高压油腔体内，液压油推动隔离活塞将隔离活塞右侧的预充液压油推入到皮囊内部使皮囊膨胀，过程中电磁开关阀处于关闭状态；
S2)皮囊收缩时：电磁开关阀处于开启状态，直流无刷伺服电机停转，此时皮囊内部液体在皮囊收缩力、弹簧恢复力双重作用下推动隔离活塞左移，隔离活塞推动液压油从电磁开关阀回流至油箱，从而实现皮囊的缩回。
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