CN114934756B - 一种井内封堵结构、分层抽液量测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种井内封堵结构、分层抽液量测量装置及其测量方法，涉及井下数据测量设备领域，包括：中心杆、限位环、受轴向力挤压后中部向外突出以封堵井管通道的胶筒、运动筒以及驱动运动筒进行轴向运动的驱动机构，限位环、胶筒以及运动筒的内径均与中心杆的外径相同，限位环环设在中心杆的外壁上，运动筒以及胶筒均滑动套设在中心杆上，且胶筒位于限位环与运动筒之间；当驱动机构驱动运动筒朝向限位环运动过程中，会施加给胶筒轴向力，挤压胶筒使其向外突出变形，当胶筒变形后，会挤压井管的内壁实现对井管通道的封堵，而且胶筒与井管内壁间为柔性接触，在保证封堵效果的基础上，有效提高对井管内壁的保护效果。

Description

一种井内封堵结构、分层抽液量测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及井下数据测量设备领域，特别是涉及一种井内封堵结构、分层抽液量测量装置及其测量方法。

背景技术

铀是重要的天然放射性元素，也是最重要的核燃料，铀矿作为重要的国家战略资源和能源矿产，在国防建设和经济发展中发挥重要的作用，我国的铀矿储量规模有限，难以满足核电的长远发展需求，特别是在浅层铀矿开采殆尽后，对深层铀矿的开采已成为未来发展趋势。

地浸采铀是一种在天然埋藏条件下，通过浸出剂与矿物的化学反应选择性地溶解矿石中的铀，而不使矿石产生位移的集采、冶于一体的新型铀矿开采方法。随着地浸采生产井的开采，地层污染或近井地带堵塞，导致生产井各层出液量不一，严重影响生产井抽液量，目前只能采用笼统方式衡量生产井的产液水平，而无法实现对单一产液层位进行表征，例如申请号为“201811165057.1”，名称为“一种油井产液量的测量装置及测量方法”的发明专利公开了一种油井产液量的测量装置，但是其仅仅实现了对整体产液量的测定，不能实现对单一产液层位的产液量的测量。

申请号为“200910204971.7”，名称为“低产液油井分层产油量测井仪”的发明专利公开了一种分层产油量测井仪，可以实现分层测量产液量，但是其仅仅设置在产液层上方，其单次测量结果为其下方所有产液层的抽液量总和，想要测量单一产液层的抽液量时，需要获取其与下方若干个产液层的共同抽液量以及其下方若干个产液层的抽液量，通过减法得到该层的产液量，也即需要进行两次测量，步骤繁琐，而且其通过伞筋使集流伞撑开以实现对井管通道的封堵，其会对井管内壁形成硬性挤压，造成对井管的破坏。

因此人们亟需一种在保证封堵效果的基础上，提高对井管内壁的保护效果的可应用于测量单一产液层产液量的分层抽液量测量装置内的井内封堵结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种井内封堵结构、分层抽液量测量装置及其测量方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过挤压胶筒实现对井管通道的封堵，且在待测抽液口上下两侧位置均设置井内封堵机构，在实现对单一产液层抽液量测量以及保证封堵效果的基础上，提高对井管内壁的保护效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种井内封堵结构，包括中心杆、限位环、受轴向力挤压后中部向外突出以封堵所述井管通道的胶筒、运动筒以及驱动所述运动筒进行轴向运动的驱动机构，所述限位环、所述胶筒以及所述运动筒的内径均与所述中心杆的外径相同，所述限位环环设在所述中心杆的外壁上，所述运动筒以及所述胶筒均滑动套设在所述中心杆上，且所述胶筒位于所述限位环与所述运动筒之间。

优选的，所述限位环与所述运动筒之间设置有若干个所述胶筒，且相邻所述胶筒间设置有隔环。

优选的，所述限位环、隔环以及所述运动筒与所述胶筒接触的端部均设置有保证所述胶筒受压时正常突出的压肩。

优选的，所述限位环为调节筒，所述调节筒与所述中心杆螺纹连接。

优选的，所述中心杆的外壁上设置有防止所述运动筒滑脱的防脱部。

优选的，所述运动筒包括丝杠接头筒以及活塞筒，所述丝杠接头筒一端与驱动机构连接，另一端与所述活塞筒通过销钉连接，所述活塞筒内壁上设置有与所述防脱部相配合的凸缘。

本发明还提供一种应用上述井内封堵结构的分层抽液量测量装置，包括在测量时用于封堵井管通道对应待测抽液口上下两侧位置的第一井内封堵结构以及第二井内封堵结构，所述第一井内封堵结构以及所述第二井内封堵结构的运动筒对向设置，所述第一井内封堵结构的所述中心杆内设置有流液通道，抽油管通过所述流液通道与待测抽液口相连通，所述流液通道内设置有涡轮流量计，所述第二井内封堵结构的底端设置有用于支撑其所述中心杆的支撑尾管。

优选的，所述第一井内封堵结构与所述第二井内封堵结构共用一个所述驱动机构，所述驱动机构包括驱动电机、减速器以及滚珠丝杠副，所述驱动电机设置在所述第一井内封堵结构的所述中心杆的内壁上，所述驱动电机的输出端通过减速器与滚珠丝杠副内的螺母外壁啮合传动，所述螺母两端均螺纹连接有丝杠，上下两个所述丝杠分别与所述第一井内封堵结构以及所述第二井内封堵结构内的所述运动筒连接。

优选的，所述驱动电机以及所述涡轮流量计均通过电缆与外界供电器连接，所述涡轮流量计上设置有供电缆穿过为所述驱动电机供电的孔道，所述孔道与电缆间密封连接。

本发明还提供一种分层抽液量测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1：将抽液量测量管柱下放到相应的产液层处，使第一井内封堵结构以及第二井内封堵结构分别对应待测产液层的抽液口的上下两侧；

S2：启动驱动电机，驱动电机通过减速器带动螺母自转，进而带动两个丝杠反向运动，丝杠推动丝杠接头筒运动，丝杠接头筒推动活塞筒运动挤压胶筒，胶筒向外变形封堵井管通道；

S3：开始抽液工作，涡轮流量计实时测量流液通道内流通的液体流量，并将数据传输至外界；

S4：测量完成后，控制驱动电机反转，进而驱动螺母反转，两个相向运动，丝杠接头筒不再挤压胶筒，井管通道的封堵解除。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明中限位环环设在中心杆的外壁上，运动筒以及胶筒均滑动套设在中心杆上，且胶筒位于限位环与运动筒之间，当驱动机构驱动运动筒朝向限位环运动过程中，会施加给胶筒轴向力，挤压胶筒使其向外突出变形，当胶筒变形后，会挤压井管的内壁实现对井管通道的封堵，而且胶筒与井管内壁间为柔性接触，在保证封堵效果的基础上，有效提高对井管内壁的保护效果。

2、本发明中通过设置若干个胶筒的方式，能够实现提高封堵效果的同时，提高对井内封堵结构的固定效果，防止其产生位置偏移。

3、本发明中在进行测量时，井管通道对应待测抽液口上下两侧位置均设置有井内封堵结构，且上方的第一井内封堵结构的中心杆内设置有流液通道，抽油管通过流液通道与待测抽液口相连通，流液通道内设置有涡轮流量计，下方的第二井内封堵结构为全封堵状态，单一产液层的抽液口内抽出的液体仅能从流液通道内流出，涡轮流量计能够实时获取该产液层的产业量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具有境内封堵结构的分层抽液量测量装置的结构示意图；

图2为图1中A处的结构放大图；

图3为本发明分层抽液量测量装置的胶筒封堵井管通道时的结构示意图；

其中，1、油管扣；2、中心杆；3、调节筒；4、涡轮流量计；5、胶筒；6、隔环；7、驱动电机；8、活塞筒；9、丝杠接头筒；10、抽油管；11、支撑尾管；12、流液通道；13、孔道；14、电缆；15、传动轴；16、减速器；17、螺母；18、丝杠；19、压肩；20、井管通道；21、抽液口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种井内封堵结构、分层抽液量测量装置及其测量方法，以解决现有技术存在的问题，通过挤压胶筒实现对井管通道的封堵，且在待测抽液口上下两侧位置均设置井内封堵机构，在实现对单一产液层抽液量测量以及保证封堵效果的基础上，提高对井管内壁的保护效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考如图1～3所示，提供一种井内封堵结构，包括中心杆2、限位环、受轴向力挤压后中部向外突出以封堵井管通道20的胶筒5、运动筒以及驱动运动筒进行轴向运动的驱动机构，限位环、胶筒5以及运动筒的内径均与中心杆2的外径相同，限位环环设在中心杆2的外壁上，运动筒以及胶筒5均滑动套设在中心杆2上，且胶筒5位于限位环与运动筒之间，中心杆2初始状态下固定可通过上接油管或者下接油管实现，上接油管时，由外界下管机或固定的抽液泵等实现对上接油管的固定，下接油管时，油管作为支撑管柱，一端抵接井底，另一端与中心杆2连接，也可以通过其他不影响运动筒挤压胶筒5的方式实现，当驱动机构驱动运动筒朝向限位环运动过程中，会施加给胶筒5轴向力，挤压胶筒5使其向外突出变形，当胶筒5变形后，会挤压井管的内壁实现对井管通道20的封堵，而且胶筒5与井管内壁间为柔性接触，在保证封堵效果的基础上，有效提高对井管内壁的保护效果。

限位环与运动筒之间设置有若干个胶筒5，且相邻胶筒5间设置有隔环6，通过设置若干个胶筒5的方式，能够实现提高封堵效果的同时，提高对井内封堵结构的固定效果，防止其产生位置偏移，隔环6可以压住胶筒5，防止出现胶筒5脱落和不规则变形无法回缩，从而造成卡管柱不易解封的问题。

可以在若干个胶筒5中设置一个或多个硬度较高的胶筒5，提高对井管内壁的挤压力，提高封堵效果，但是应保证其能够被挤压弯折，胶筒5的材质可以采用橡胶。

由于胶筒5具有可变形性，可能出现脱出其预定位置(隔环6与限位环之间、隔环6与隔环6之间、隔环6与运动筒之间)的情况，限位环、隔环6以及运动筒与胶筒5接触的端部均设置有保证胶筒5受压时正常突出的压肩19，压肩19的存在可以放置胶筒5脱离其预定位置。

限位环为调节筒3，调节筒3与中心杆2螺纹连接，可以在下井前，通过调节调节筒3，调整胶筒5所受的压紧力。

中心杆2的外壁上设置有防止运动筒滑脱的防脱部，防脱部的具体结构为中心杆2上一体成型的凸缘。

运动筒包括丝杠接头筒9以及活塞筒8，丝杠接头筒9一端与驱动机构连接，另一端与活塞筒8通过销钉连接，活塞筒8内壁上设置有与防脱部相配合的凸缘，丝杠接头筒9与活塞筒8的销钉连接，实现了两者的可拆卸目的，实现了便捷运输。

丝杠接头筒9远离中心杆2的端部可为平面状或直径渐缩的锥台状。

本发明中还提供一种应用上述井内封堵结构的分层抽液量测量装置，包括在测量时用于封堵井管通道20对应待测抽液口21上下两侧位置的第一井内封堵结构以及第二井内封堵结构，第一井内封堵结构以及第二井内封堵结构的运动筒对向设置，第一井内封堵结构的中心杆2内设置有流液通道12，抽油管10通过流液通道12与待测抽液口21相连通，抽油管10外接固定的抽液泵，抽油管10通过油管扣1与中心杆2连接，流液通道12内设置有涡轮流量计4，第二井内封堵结构的底端设置有用于支撑其中心杆2的支撑尾管11，支撑尾管11一端抵接井底，另一端与中心杆2连接，支撑尾管11通过油管扣1与中心杆2连接，在进行测量时，井管通道20对应待测抽液口21上下两侧位置均设置有井内封堵结构，且上方的第一井内封堵结构的中心杆2内设置有流液通道12，抽油管10通过流液通道12与待测抽液口21相连通，流液通道12内设置有涡轮流量计4，下方的第二井内封堵结构为全封堵状态，单一产液层的抽液口21内抽出的液体仅能从流液通道12内流出，涡轮流量计4能够实时获取该产液层的产业量。

丝杠接头筒9上开设有通口，便于抽液口21抽出的液体进入到流液通道12内。

在实际使用时，可利用空心的中心杆2或者筒状结构代替第二井内封堵结构内的中心杆2，可以减轻整体装置的重量，当采用筒状结构时，需对其内通道进行封堵，避免液体流出，封堵的方式可选用丝堵封堵。

当设置有油管扣1时，调节筒3可螺纹连接在油管扣1上。

第一井内封堵结构与第二井内封堵结构共用一个驱动机构，驱动机构包括驱动电机7、减速器16以及滚珠丝杠18副，驱动电机7设置在第一井内封堵结构的中心杆2的内壁上，驱动电机7的输出端通过传动轴15以及减速器16与滚珠丝杠18副内的螺母17外壁啮合传动，螺母17两端均螺纹连接有丝杠18，上下两个丝杠18分别与第一井内封堵结构以及第二井内封堵结构内的运动筒的丝杠接头筒9连接，仅利用一个驱动装置实现对两个井内封堵结构的运动筒的丝杠接头筒9的驱动，有利于减少整体重量。

由于驱动电机7设置在第一井内封堵结构的中心杆2的流通通道内部，且驱动电机7以及涡轮流量计4均需要供电，因此设置驱动电机7以及涡轮流量计4均通过电缆14与外界供电器连接，涡轮流量计4上设置有供电缆14穿过为驱动电机7供电的孔道13，孔道13与电缆14间密封连接，防止液体从孔道13流出，提高涡轮流量计4检测的精确度。

电缆14采用7-8芯电缆，可承受7-8吨拉力，完全满足使用要求。

本发明中还提供一种分层抽液量测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1：抽液量测量管柱的第一井内封堵结构的中心杆2与抽油管10连接，且第二井内封堵结构的中心杆2与支撑尾管11连接后，将抽液量测量管柱下放到相应的产液层处，使第一井内封堵结构以及第二井内封堵结构分别对应待测产液层的抽液口21的上下两侧；

S2：启动驱动电机7，驱动电机7通过减速器16带动螺母17自转，进而带动两个丝杠18反向运动，丝杠18推动丝杠接头筒9运动，丝杠接头筒9推动活塞筒8运动挤压胶筒5，胶筒5向外变形封堵井管通道20；

S3：启动外界的抽液泵开始抽液工作，涡轮流量计4实时测量流液通道12内流通的液体流量，并将数据通过无线的方式或通过电缆14传输至外界；

S4：待涡轮流量计4测量数据较为稳定后即代表测量完成，测量完成后，控制驱动电机7反转，进而驱动螺母17反转，两个相向运动，丝杠接头筒9不再挤压胶筒5，井管通道20的封堵解除。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种应用井内封堵结构的分层抽液量测量装置，其特征在于，包括在测量时用于封堵井管通道对应待测抽液口上下两侧位置的第一井内封堵结构以及第二井内封堵结构，所述第一井内封堵结构、所述第二井内封堵结构均包括中心杆、限位环、受轴向力挤压后中部向外突出以封堵所述井管通道的胶筒、运动筒以及驱动所述运动筒进行轴向运动的驱动机构，所述限位环、所述胶筒以及所述运动筒的内径均与所述中心杆的外径相同，所述限位环环设在所述中心杆的外壁上，所述运动筒以及所述胶筒均滑动套设在所述中心杆上，且所述胶筒位于所述限位环与所述运动筒之间；

所述第一井内封堵结构的运动筒以及所述第二井内封堵结构的运动筒对向设置，所述第一井内封堵结构的所述中心杆内设置有流液通道，抽油管通过所述流液通道与待测抽液口相连通，所述流液通道内设置有涡轮流量计，所述第二井内封堵结构的底端设置有用于支撑其所述中心杆的支撑尾管；

所述第一井内封堵结构与所述第二井内封堵结构共用一个所述驱动机构，所述驱动机构包括驱动电机、减速器以及滚珠丝杠副，所述驱动电机设置在所述第一井内封堵结构的所述中心杆的内壁上，所述驱动电机的输出端通过减速器与滚珠丝杠副内的螺母外壁啮合传动，所述螺母两端均螺纹连接有丝杠，上下两个所述丝杠分别与所述第一井内封堵结构的运动筒以及所述第二井内封堵结构内的运动筒连接；

所述驱动电机以及所述涡轮流量计均通过电缆与外界供电器连接，所述涡轮流量计上设置有供电缆穿过为所述驱动电机供电的孔道，所述孔道与电缆间密封连接。

2.根据权利要求1所述的应用井内封堵结构的分层抽液量测量装置，其特征在于，所述限位环与所述运动筒之间设置有若干个所述胶筒，且相邻所述胶筒间设置有隔环。

3.根据权利要求2所述的应用井内封堵结构的分层抽液量测量装置，其特征在于，所述限位环、隔环以及所述运动筒与所述胶筒接触的端部均设置有保证所述胶筒受压时正常突出的压肩。

4.根据权利要求1所述的应用井内封堵结构的分层抽液量测量装置，其特征在于，所述限位环为调节筒，所述调节筒与所述中心杆螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的应用井内封堵结构的分层抽液量测量装置，其特征在于，所述中心杆的外壁上设置有防止所述运动筒滑脱的防脱部。

6.根据权利要求5所述的应用井内封堵结构的分层抽液量测量装置，其特征在于，所述运动筒包括丝杠接头筒以及活塞筒，所述丝杠接头筒一端与驱动机构连接，另一端与所述活塞筒通过销钉连接，所述活塞筒内壁上设置有与所述防脱部相配合的凸缘。

7.一种基于权利要求6所述的应用井内封堵结构的分层抽液量测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将抽液量测量管柱下放到相应的产液层处，使第一井内封堵结构以及第二井内封堵结构分别对应待测产液层的抽液口的上下两侧；

S2：启动驱动电机，驱动电机通过减速器带动螺母自转，进而带动两个丝杠反向运动，丝杠推动丝杠接头筒运动，丝杠接头筒推动活塞筒运动挤压胶筒，胶筒向外变形封堵井管通道；

S3：开始抽液工作，涡轮流量计实时测量流液通道内流通的液体流量，并将数据传输至外界；

S4：测量完成后，控制驱动电机反转，进而驱动螺母反转，两个相向运动，丝杠接头筒不再挤压胶筒，井管通道的封堵解除。