CN113931885A - 一种油气井用电液坐封工具及行程检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种油气井用电液坐封工具及行程检测方法，坐封工具包括二位四通阀和后端开口的缸筒，缸筒内从前至后依次设有可滑动的活塞杆、固定的隔板和可滑动的活塞，将缸筒的内腔分隔为装满液压油的第一油腔、第二油腔、第三油腔和无油的空腔，活塞杆的一端伸出缸筒的前端，第三油腔通过二位四通阀与第一油腔和第二油腔相连通；通过切换二位四通阀的连通状态，液压油可实现推动活塞杆向前与向后滑动的切换，空腔内设有活动端与活塞相连接的行程传感器，可通过测量活塞的位移计算出活塞杆的行程，通过采用前述技术方案的本发明，可利用普通行程传感器间接测得活塞杆的行程数据，大幅降低了电液坐封工具成本，安装、布线简单。

Description

一种油气井用电液坐封工具及行程检测方法
技术领域
本发明涉及油气井射孔技术领域，具体涉及一种油气井用电液坐封工具及行程检测方法。
背景技术
桥塞是用于油气井中对不同油气井层位的封隔工具，便于对不同油气层进行分期开采，具有施工工序少、周期短、卡封位置准确的特点。桥塞坐封是指通过一定的工具，将桥塞输送至油气井的某个位置，并释放桥塞使其固定于油气井中。桥塞坐封工具是指将桥塞输送至井下要求的位置，并将桥塞释放，是桥塞的辅助推送坐封工具。
油气井用电液坐封工具常用于油气井开采时对桥塞进行坐封，在桥塞坐封时由液压驱动装置推动活塞杆向前伸出以完成坐封工序，对于活塞杆行程的检测可以较好的帮助井上操作人员判断坐封工序是否完成，但由于电液坐封工具直径受到限制，且在坐封时工作油腔压力较高，最大时能达到100MP；如果直接使用行程传感器测量活塞杆的行程，就需要在油腔内安装能承受100MP压力的行程传感器，这种传感器不但价格高，而且会大幅增加电液坐封工具长度；而且由于直接测量活塞杆行程的传感器安装在油腔内，使得传感器安装、布线复杂，造成坐封工具设计、制造难度加大。所以，传统的电液坐封工具不具备活塞杆行程检测功能，仅检测坐封时工作电流变化趋势来判断坐封是否完成，此判断方式不能直观地显示出坐封完成情况，如果坐封时出现卡阻，还可能误判。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对目前的电液坐封工具在测量活塞杆行程时，需在油腔内安装能承受高压强的行程传感器，成本较高且安装、布线复杂的问题，提供一种油气井用电液坐封工具及行程检测方法。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种油气井用电液坐封工具，技术方案为：
一种油气井用电液坐封工具，包括二位四通阀和后端开口的缸筒，所述缸筒内从前至后依次设有可滑动的活塞杆、固定的隔板和可滑动的活塞，所述活塞杆的一端伸出所述缸筒的前端，所述活塞杆、隔板和活塞将所述缸筒的内腔分隔为装满液压油的第一油腔、第二油腔、第三油腔和无油的空腔，所述第三油腔通过所述二位四通阀与所述第一油腔和第二油腔相连通；通过切换所述二位四通阀的连通状态，所述液压油可在所述第一油腔、第二油腔和第三油腔之间流动以实现推动所述活塞杆向前滑动与向后滑动的切换，所述空腔内设有行程传感器，所述行程传感器的活动端与所述活塞相连接。
采用前述技术方案的本发明，由于第一油腔与第二油腔截面积不相等，液压油流动推动活塞杆移动的过程中，会引起第三油腔体积变化，进而造成的活塞移动，使用行程传感器检测活塞移动位移的方法间接的测量出活塞杆行程，相比于现有技术中电液坐封工具在测量活塞杆行程时，需在油腔内安装能承受高压强的行程传感器，成本较高且安装、布线复杂的问题，本发明由于行程传感器安装在无油腔内，无需承受高压，使用普通的行程传感器就能达到要求，大幅降低了电液坐封工具成本，且安装、布线简单。
进一步的，还包括高压泵，所述高压泵设于所述第三油腔内，当所述二位四通阀处于第一状态时，所述高压泵泵送液压油从所述第三油腔进入所述第二油腔，以推动所述活塞杆向前伸出；当所述二位四通阀处于第二状态时，所述高压泵泵送液压油从所述第三油腔进入所述第一油腔，以推动所述活塞杆向后缩回，通过切换二位四通阀状态控制液压油流动方向实现活塞杆的伸出与缩回，实施方式简单，容易实现。
根据本发明的第二方面，本发明提供一种采用上述油气井用电液坐封工具行程检测的方法，技术方案为：
当检测所述活塞杆向前伸出行程时，包括如下步骤：
(1)调整所述二位四通阀处于第一状态，启动所述高压泵，记录所述行程传感器的读数L1；
(2)按照公式计算所述活塞杆的行程：
Figure BDA0003302090630000031
其中：S1为所述第一油腔的截面积，S2为所述第二油腔的截面积，S3为所述第三油腔的截面积；
当检测所述活塞杆向后缩回行程时，包括如下步骤：
(1)调整所述二位四通阀处于第二状态，启动所述高压泵，记录所述行程传感器的读数L1；
(2)按照公式计算所述活塞杆的行程：
Figure BDA0003302090630000032
其中：S1为所述第一油腔的截面积，S2为所述第二油腔的截面积，S3为所述第三油腔的截面积。
采用前述技术方案的本发明，在活塞杆向前伸出以及向后缩回的过程中，可根据行程传感器的读数很容易的计算出活塞杆的行程，便于井上操作人员判断坐封工序是否完成。
进一步的，所述第一油腔的截面积S1、所述第二油腔的截面积S2和所述第三油腔的截面积S3满足S3＞S2-S1，可以选用低于活塞杆行程的位移传感器，从而缩短电液坐封工具的长度。
进一步的，所述第二油腔的截面积S2和所述第三油腔的截面积S3满足S3＝S2，缸筒为等截面缸筒，容易制造。
本发明的有益效果是：提供一种油气井用电液坐封工具及行程检测方法，使得利用普通的行程传感器就能间接测得活塞杆的行程数据，大幅降低了电液坐封工具成本，安装、布线简单，便于井上操作人员判断坐封工序是否完成。
附图说明：
图1为本发明的剖面图；
图中标记：1-缸筒，2-活塞杆，3-隔板，4-活塞，5-行程传感器，6-第一油腔，7-第二油腔，8-第三油腔，9-空腔。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种油气井用电液坐封工具，如图1所示，包括缸筒1、活塞杆2、隔板3、活塞4、行程传感器5以及高压泵和二位四通阀(图中未示出)。缸筒1后端开口，缸筒1内从前至后依次设有可滑动的活塞杆2、固定的隔板3和可滑动的活塞4，活塞杆2的一端伸出缸筒1的前端，活塞杆2、隔板3和活塞4将缸筒1的内腔分隔为装满液压油的第一油腔6、第二油腔7、第三油腔8和无油的空腔9。
第三油腔8通过二位四通阀与第一油腔6和第二油腔7相连通；空腔9内设有行程传感器5，行程传感器5的活动端与活塞4相连接；高压泵设于第三油腔8内，二位四通阀包括两个可切换的状态，当二位四通阀处于第一状态时，高压泵泵送液压油从第三油腔8进入第二油腔7，以推动活塞杆2向前伸出；当二位四通阀处于第二状态时，高压泵泵送液压油从第三油腔8进入第一油腔6，以推动活塞杆2向后缩回。
当二位四通阀处于第一状态时，第三油腔8内的液压油进入第二油腔7，第二油腔7的体积增大，第一油腔6内的液压油回流入第三油腔8，第一油腔6的体积减小；当二位四通阀处于第二状态时，第三油腔8内的液压油进入第一油腔6，第一油腔6的体积增大，第二油腔7内的液压油回流入第三油腔8，第二油腔7的体积减小，由于第一油腔6和第二油腔7的截面积不相等，液压油流动推动活塞杆2移动的过程中，会引起第三油腔8体积变化，进而造成的活塞4移动，根据缸筒1内液压油总量保持不变的特性，行程传感器5读数L1、第一油腔6截面积S1、第二油腔7截面积S2、第三油腔8截面积S3、活塞杆2行程L几者关系式为：
Figure BDA0003302090630000051
据此提供一种采用上述油气井用电液坐封工具进行活塞杆行程检测的方法，当检测活塞杆2向前伸出行程时，包括如下步骤：
(1)调整二位四通阀处于第一状态，启动高压泵，记录行程传感器5的读数L1；
(2)按照公式计算活塞杆2的行程：
Figure BDA0003302090630000052
其中：S1为第一油腔6的截面积，S2为第二油腔7的截面积，S3为第三油腔8的截面积；
当检测活塞杆2向后缩回行程时，包括如下步骤：
(1)调整二位四通阀处于第二状态，启动高压泵，记录行程传感器5的读数L1；
(2)按照公式计算所述活塞杆2的行程：
Figure BDA0003302090630000061
其中：S1为第一油腔6的截面积，S2为第二油腔7的截面积，S3为第三油腔8的截面积。
第一油腔6的截面积S1、第二油腔7的截面积S2和第三油腔8的截面积S3满足S3＞S2-S1。
第二油腔7的截面积S2和第三油腔8的截面积S3满足S3＝S2。
采用前述技术方案的本发明，使用行程传感器检测活塞移动位移的方法间接的测量出活塞杆行程，相比于现有技术中电液坐封工具在测量活塞杆行程时，需在油腔内安装能承受高压强的行程传感器，成本较高且安装、布线复杂的问题，本发明由于行程传感器安装在无油腔内，无需承受高压，使用普通的行程传感器就能达到要求，大幅降低了电液坐封工具成本，且安装、布线简单。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种油气井用电液坐封工具，其特征在于，包括二位四通阀和后端开口的缸筒(1)，所述缸筒(1)内从前至后依次设有可滑动的活塞杆(2)、固定的隔板(3)和可滑动的活塞(4)，所述活塞杆(2)的一端伸出所述缸筒(1)的前端，所述活塞杆(2)、隔板(3)和活塞(4)将所述缸筒(1)的内腔分隔为装满液压油的第一油腔(6)、第二油腔(7)、第三油腔(8)和无油的空腔(9)，所述第三油腔(8)通过所述二位四通阀与所述第一油腔(6)和第二油腔(7)相连通；通过切换所述二位四通阀的连通状态，所述液压油可在所述第一油腔(6)、第二油腔(7)和第三油腔(8)之间流动以实现推动所述活塞杆(2)向前滑动与向后滑动的切换，所述空腔(9)内设有行程传感器(5)，所述行程传感器(5)的活动端与所述活塞(4)相连接。
2.根据权利要求1所述的油气井用电液坐封工具，其特征在于，还包括高压泵，所述高压泵设于所述第三油腔(8)内，当所述二位四通阀处于第一状态时，所述高压泵泵送液压油从所述第三油腔(8)进入所述第二油腔(7)，以推动所述活塞杆(2)向前伸出；当所述二位四通阀处于第二状态时，所述高压泵泵送液压油从所述第三油腔(8)进入所述第一油腔(6)，以推动所述活塞杆(2)向后缩回。
3.一种采用权利要求2所述的油气井用电液坐封工具的行程检测的方法，其特征在于，当检测所述活塞杆(2)向前伸出行程时，包括如下步骤：
(1)调整所述二位四通阀处于第一状态，启动所述高压泵，记录所述行程传感器(5)的读数L1；
(2)按照公式计算所述活塞杆(2)的行程：
Figure FDA0003302090620000011
其中：S1为所述第一油腔(6)的截面积，S2为所述第二油腔(7)的截面积，S3为所述第三油腔(8)的截面积；
当检测所述活塞杆(2)向后缩回行程时，包括如下步骤：
(1)调整所述二位四通阀处于第二状态，启动所述高压泵，记录所述行程传感器(5)的读数L1；
(2)按照公式计算所述活塞杆(2)的行程：
Figure FDA0003302090620000021
其中：S1为所述第一油腔(6)的截面积，S2为所述第二油腔(7)的截面积，S3为所述第三油腔(8)的截面积。
4.根据权利要求3所述的油气井用电液坐封工具的行程检测的方法，其特征在于，所述第一油腔(6)的截面积S1、所述第二油腔(7)的截面积S2和所述第三油腔(8)的截面积S3满足S3＞S2-S1。
5.根据权利要求3所述的油气井用电液坐封工具的行程检测的方法，其特征在于，所述第二油腔(7)的截面积S2和所述第三油腔(8)的截面积S3满足S3＝S2。
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