CN112502692A - 一种井下永久式多点监测仪及使用方法 - Google Patents

一种井下永久式多点监测仪及使用方法 Download PDF

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侯光东
席仲琛
徐迎新
吴简
任斌
王科萌
王金刚
王越
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Abstract

本发明属于油气田井下作业工具领域,特别涉及一种井下永久式多点监测仪及使用方法。一种井下永久式多点监测仪,包括从上到下依次连接的多组监测仪器和油管,所述的监测仪器两端端部侧面均设有不锈钢管接头,所述的不锈钢管接头外接有承压电缆,所述的承压电缆贴在所述油管外壁,与所述油管靠电缆扎带捆扎固定;所述的承压电缆由内向外依次包括电缆芯、绝缘层、密封层、不锈钢管以及防护层,所述的承压电缆通过所述不锈钢管与所述不锈钢管接头形成金属挤压密封。本发明通过将普通承荷电缆外部盘绕的钢丝更换为不锈钢管、在电缆与仪器连接处使用不锈钢管接头形成金属密封,从而实现长期井下实时监测。

Description

一种井下永久式多点监测仪及使用方法
技术领域
本发明属于油气田井下作业工具领域,特别涉及一种井下永久式多点监测仪及使用方法。
背景技术
在油田井下测井领域中,通常的直读式测井方式为:使用普通承荷电缆将仪器从油管中送入井内,通过承荷电缆将测井数据传输至地面。这种测井方式虽然能够实现实时测井,但由于电缆与电缆头之间的密封采用橡胶套及在电缆头内填充的密封脂进行密封,同一支仪器的接头与它的外壳及其与相邻仪器连接处均使用橡胶密封方式,密封脂长期处于井下高温高压的环境中会渗入井液导致电缆头绝缘失效,长期的高温高压环境会加速橡胶密封老化,受到密封方式的制约且受到油田开采的限制不能进行长期监测,而且在仪器下井过程为高压力作业易造成人员伤亡事故。普通直读式测井方式每次测井时准备周期较长,井口需要准备吊装设备,有的油井还需要关井从而影响了油井的正常生产,并且只有在仪器下入油井后才能进行实时测量。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种井下永久式多点监测仪及使用方法,通过将普通承荷电缆外部盘绕的钢丝更换为不锈钢管、在电缆与仪器连接处使用不锈钢管接头形成金属密封,从而实现长期井下实时监测。
本发明的技术方案在于:
一种井下永久式多点监测仪,包括从上到下依次连接的多组监测仪器和油管,所述的监测仪器两端端部侧面均设有不锈钢管接头,所述的不锈钢管接头外接有承压电缆,所述的承压电缆贴在所述油管外壁,与所述油管靠电缆扎带捆扎固定;所述的承压电缆由内向外依次包括电缆芯、绝缘层、密封层、不锈钢管以及防护层,所述的承压电缆通过所述不锈钢管与所述不锈钢管接头形成金属挤压密封。
所述不锈钢管上依次设有螺母、后锥套以及前锥套,所述不锈钢管的外径等于所述不锈钢管接头的内径,所述不锈钢管接头上设有螺纹,所述不锈钢管接头端面成内锥形,所述的不锈钢管插接到所述不锈钢管接头内,所述前锥套与所述的不锈钢管接头端面内锥形接触,所述螺母与所述不锈钢管接头上的螺纹固定连接。
所述监测仪器与所述油管采用螺纹连接,所述监测仪器的数量≥1。
所述的监测仪器与所述的不锈钢管接头采用焊接连接。
所述不锈钢管采用316L不锈钢,在150℃时能够承受100MPa的外压。
所述防护层位于所述的承压电缆最外层,采用炳乙烯封装。
所述密封层位于所述不锈钢管和所述绝缘层之间,采用含氟聚合物。
所述电缆芯与所述监测仪器内部电连接器连接,为监测仪器供电和通信。
一种井下永久式多点监测仪使用方法,使用如上所述的任意一种井下永久式多点监测仪,具体过程如下:
S1:井下永久式多点监测仪组装;
根据使用要求从上到下依次连接多组监测仪器和油管,通过监测仪器两端端部侧面的不锈钢管接头与承压电缆的不锈钢管连接形成金属挤压密封,承压电缆爬在油管外壁上,使用电缆扎带将电缆与油管捆扎固定;
S2:将井下永久式多点监测仪与入井管柱连接后作为入井管柱的一部分一起送入井下预定位置,而信号传输所用到的承压电缆附在入井管柱外壁并使用电缆固定器与入井管柱固定后同样随入井管柱送入井下;
S3:承压电缆在井口通过不锈钢管接头与电缆穿越式油管头形成可靠的金属密封后引出地面;
S4:将承压电缆连接到地面数据采集系统,通过地面数据采集系统对永久式多点监测仪发送的数据进行实时显示、存储及回放。
本发明的技术效果在于:1.本发明将普通承荷电缆外盘绕的钢丝更换为不锈钢管,使电缆具有承压能力,利用不锈钢管接头将电缆外的不锈钢管与仪器接头通过金属挤压密封连接,形成了可靠的金属密封,金属密封不受井下环境的影响可以长期将仪器放置于井下,实现了长期实时多点监测油井内参数的变化;2.本发明将多点监测仪器与油管连接,仪器作为油管的一部分一起下入井内,仪器不再取出地面,避免了带压作业的危险及关井作业影响开采的问题。
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
图1为本发明一种井下永久式多点监测仪的结构示意图。
图2为本发明一种井下永久式多点监测仪的承压电缆结构示意图。
图3为本发明一种井下永久式多点监测仪的承压电缆与监测仪器密封结构示意图。
附图标记:1-监测仪器,2-油管,4-承压电缆,5-电缆扎带,6-电缆芯,7-绝缘层,8-密封层,9-不锈钢管,10-防护层,11-螺母,12-不锈钢管接头,13-后锥套,14-前锥套。
具体实施方式
实施例1
为了解决现有普通承荷电缆直读式测井仪器在长期的高温高压环境会加速橡胶密封老化、受到密封方式的制约且受到油田开采的限制不能进行长期监测的技术难题,本发明提供了如图1所示的一种井下永久式多点监测仪,本发明将普通承荷电缆外盘绕的钢丝更换为不锈钢管,使电缆具有承压能力,利用不锈钢管接头将电缆外的不锈钢管与仪器接头通过金属挤压密封连接,形成了可靠的金属密封,金属密封不受井下环境的影响可以长期将仪器放置于井下,实现了长期实时多点监测油井内参数的变化。
如图1所示,一种井下永久式多点监测仪,包括从上到下依次连接的多组监测仪器1和油管2,所述的监测仪器1两端端部侧面均设有不锈钢管接头12,所述的不锈钢管接头12外接有承压电缆4,所述的承压电缆4贴在所述油管2外壁,与所述油管2靠电缆扎带5捆扎固定;所述的承压电缆4由内向外依次包括电缆芯6、绝缘层7、密封层8、不锈钢管9以及防护层10,所述的承压电缆4通过所述不锈钢管9与所述不锈钢管接头12形成金属挤压密封。
本发明通过在监测仪器1两端端部侧面均设有不锈钢管接头12,在承压电缆4内设置不锈钢管9,通过所述不锈钢管9与所述不锈钢管接头12形成金属挤压密封,从而不受井下环境的影响可以长期将仪器放置于井下,实现了长期实时多点监测油井内参数的变化。
实施例2
优选的,在实施例1的基础上,本实施例中,优选地,所述不锈钢管9上依次设有螺母11、后锥套13以及前锥套14,所述不锈钢管9的外径等于所述不锈钢管接头12的内径,所述不锈钢管接头12上设有螺纹,所述不锈钢管接头12端面成内锥形,所述的不锈钢管9插接到所述不锈钢管接头12内,所述前锥套14与所述的不锈钢管接头12端面内锥形接触,所述螺母11与所述不锈钢管接头12上的螺纹固定连接。
实际使用中,承压电缆4需剥去一段防护层10露出不锈钢管9再插入不锈钢管接头12内孔,螺母11、后锥套13、前锥套14均套在不锈钢管9上,前锥套14靠近不锈钢管接头12,后锥套13处于前锥套后,螺母11处于后锥套后,不锈钢管9插入不锈钢管接头12后将螺母11与不锈钢管接头9螺纹旋合,螺母11将推动后锥套13而后锥套13再推动前锥套14使前锥套14锥面与不锈钢管接头12锥面挤压变形,使前锥套14与不锈钢管接头12挤压密封的同时前锥套14内孔缩小抱紧不锈钢管9使不锈钢管9不能前移,而后锥套13通过后端的螺母11与前端的前锥套14挤压使后锥套13内孔缩小并抱紧不锈钢管9,在不断拧紧螺母11的同时后锥套13使不锈钢管前移而前锥套14限制了不锈钢管前移,因此不锈钢管9在前锥套14和后锥套13之间部分会因为挤压形变后鼓起,从而与前锥套14和后锥套13内孔形成可靠的挤压密封。
优选的,所述监测仪器1与所述油管2采用螺纹连接,所述监测仪器1的数量≥1。所述的监测仪器1与所述的不锈钢管接头12采用焊接连接。
实际使用中,所述监测仪器1与所述油管2采用螺纹连接,所述监测仪器1的数量≥1。将井下永久式多点监测仪与入井管柱连接后作为入井管柱的一部分一起送入井下。所述的监测仪器1与所述的不锈钢管接头12采用焊接连接,避免了同一支仪器的接头与它的外壳及其与相邻仪器连接处均使用橡胶密封方式,密封脂长期处于井下高温高压的环境中会渗入井液导致电缆头绝缘失效。
优选的,所述不锈钢管9采用316L不锈钢,在150℃时能够承受100MPa的外压。所述防护层10位于所述的承压电缆4最外层,采用炳乙烯封装。所述密封层8位于所述不锈钢管9和所述绝缘层7之间,采用含氟聚合物。所述电缆芯6与所述监测仪器1内部电连接器连接,为监测仪器1供电和通信。
实际使用中,所述不锈钢管9在150℃时能够承受100MPa的外压,不锈钢管9为电缆耐压层,有效保护了内部的电缆芯6;所述防护层10位于所述的承压电缆4最外层,采用炳乙烯封装,具有防腐耐磨性能,保护内部不锈钢管9不被磨损和腐蚀;所述密封层8位于所述不锈钢管9和所述绝缘层7之间,采用含氟聚合物,有良好的粘接性,防止流体从电缆一端窜至另一端。
实施例3
在实施例2的基础上,一种井下永久式多点监测仪使用方法,使用如上所述的任意一种井下永久式多点监测仪,具体过程如下:
S1:井下永久式多点监测仪组装;
根据使用要求从上到下依次连接多组监测仪器1和油管2,通过监测仪器1两端端部侧面的不锈钢管接头12与承压电缆4的不锈钢管9连接形成金属挤压密封,承压电缆4爬在油管2外壁上,使用电缆扎带5将电缆4与油管2捆扎固定;
S2:将井下永久式多点监测仪与入井管柱连接后作为入井管柱的一部分一起送入井下预定位置,而信号传输所用到的承压电缆4附在入井管柱外壁并使用电缆固定器与入井管柱固定后同样随入井管柱送入井下;
S3:承压电缆4在井口通过不锈钢管接头与电缆穿越式油管头形成可靠的金属密封后引出地面;
S4:将承压电缆4连接到地面数据采集系统,通过地面数据采集系统对永久式多点监测仪发送的数据进行实时显示、存储及回放。
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,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种井下永久式多点监测仪,其特征在于:包括从上到下依次连接的多组监测仪器(1)和油管(2),所述的监测仪器(1)两端端部侧面均设有不锈钢管接头(12),所述的不锈钢管接头(12)外接有承压电缆(4),所述的承压电缆(4)贴在所述油管(2)外壁,与所述油管(2)靠电缆扎带(5)捆扎固定;所述的承压电缆(4)由内向外依次包括电缆芯(6)、绝缘层(7)、密封层(8)、不锈钢管(9)以及防护层(10),所述的承压电缆(4)通过所述不锈钢管(9)与所述不锈钢管接头(12)形成金属挤压密封。
2.根据权利要求1所述一种井下永久式多点监测仪,其特征在于:所述不锈钢管(9)上依次设有螺母(11)、后锥套(13)以及前锥套(14),所述不锈钢管(9)的外径等于所述不锈钢管接头(12)的内径,所述不锈钢管接头(12)上设有螺纹,所述不锈钢管接头(12)端面成内锥形,所述的不锈钢管(9)插接到所述不锈钢管接头(12)内,所述前锥套(14)与所述的不锈钢管接头(12)端面内锥形接触,所述螺母(11)与所述不锈钢管接头(12)上的螺纹固定连接。
3.根据权利要求1所述一种井下永久式多点监测仪,其特征在于:所述监测仪器(1)与所述油管(2)采用螺纹连接,所述监测仪器(1)的数量≥1。
4.根据权利要求1所述一种井下永久式多点监测仪,其特征在于:所述的监测仪器(1)与所述的不锈钢管接头(12)采用焊接连接。
5.根据权利要求1所述一种井下永久式多点监测仪,其特征在于:所述不锈钢管(9)采用316L不锈钢,在150℃时能够承受100MPa的外压。
6.根据权利要求1所述一种井下永久式多点监测仪,其特征在于:所述防护层(10)位于所述的承压电缆(4)最外层,采用炳乙烯封装。
7.根据权利要求1所述一种井下永久式多点监测仪,其特征在于:所述密封层(8)位于所述不锈钢管(9)和所述绝缘层(7)之间,采用含氟聚合物。
8.根据权利要求1所述一种井下永久式多点监测仪,其特征在于:所述电缆芯(6)与所述监测仪器(1)内部采用电连接器连接,所述电缆芯(6)为监测仪器(1)供电和通信。
9.根据权利要求1-8所述的任意一种井下永久式多点监测仪的使用方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:井下永久式多点监测仪组装;
根据使用要求从上到下依次连接多组监测仪器(1)和油管(2),通过监测仪器(1)两端端部侧面的不锈钢管接头(12)与承压电缆(4)的不锈钢管(9)连接形成金属挤压密封,承压电缆(4)爬在油管(2)外壁上,使用电缆扎带(5)将电缆(4)与油管(2)捆扎固定;
S2:将井下永久式多点监测仪与入井管柱连接后作为入井管柱的一部分一起送入井下预定位置,而信号传输所用到的承压电缆(4)附在入井管柱外壁并使用电缆固定器与入井管柱固定后同样随入井管柱送入井下;
S3:承压电缆(4)在井口通过不锈钢管接头与电缆穿越式油管头形成可靠的金属密封后引出地面;
S4:将承压电缆(4)连接到地面数据采集系统,通过地面数据采集系统对永久式多点监测仪发送的数据进行实时显示、存储及回放。
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