CN115234227A - 一种排液管柱结构及基于该结构的地层测试方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种排液管柱结构及基于该结构的地层测试方法，包括：排液管柱，排液管柱上设有动力液进口；射流泵单元，位于排液管柱中段，包括泵座和泵芯；泵座上下与排液管柱内部连通，泵座侧壁设有与油套环空连通的循环孔；泵芯投入排液管柱后与泵座配接，泵芯内部设有单流阀和关井阀；单流阀位于泵芯动力液入口处，关井阀位于泵芯地层流体的入口处；压力计，设置在排液管柱底部或者泵芯底部；从动力液进口打压动力液，单流阀开启，关井阀开启，排液口排液，实现井下开井；停止打压动力液，关井阀关闭，实现井下关井。不用动管柱实现了井下开关井，不用下测试工具，实现了地层测试，操作简便，降低成本，简化测试工艺。

Description

一种排液管柱结构及基于该结构的地层测试方法

技术领域

本公开涉及地层测试技术领域，具体涉及一种排液管柱结构及基于该结构的地层测试方法。

背景技术

目前，对油气井试油常采用地层测试与外动力排液一体化工艺。地层测试主要有MFE地层测试技术和全通径压控测试技术两种方式。

MFE地层测试技术是通过上提下放作业管柱实现井下开关井的一种地层测试工艺。其主阀MFE地层测试器有一个254mm的自由行程，主要由换位机构、液压延时机构和开关阀等组成。MFE通常与作业油管、封隔器、压力计等配成作业管柱下入井下预定位置。下钻过程MFE处于关闭状态，管内可掏空。测试时先座封封隔器，使油套环空与产层隔离。其开关井操作是通过上提作业管柱，将254mm的自由行程刚好提出（自由点），然后迅速下放测试管柱加压，通过延时和换位机构的控制，使井下开关阀处于打开状态或关闭状态。这种地层测试方法的缺点是开关井操作需要动管柱，而且很难把控下放管柱的时机，经常出现操作不到位或提松封隔器等现象。

全通径压控地层测试技术是采用环空压力控制井下开关井的一种测试工艺。其主阀LPR-N阀主要由球阀开关部分、氮气补偿部分和液压计量部分组成。LPR-N阀在施工前必须根据其所下深度处的环空静液柱压力及其温度等计算出充氮压力和环空操作压力，并给氮气腔充足氮气，给液压计量部分加满液压油。LPR-N阀通常与作业油管、封隔器、压力计等配成作业管柱下入井下预定位置。下钻过程LPR-N阀的球阀处于关闭状态，管内可掏空。测试时先座封封隔器，使油套环空与产层隔离。然后给油套环空施加事先计算好的操作压力，球阀就会被打开，释放环空压力，球阀就会关闭，如此可实现多次开关井。开关井操作无需动管柱，操作简单、可靠。但工具结构复杂，制造成本高，维修保养工作量大。

总而言之，两种地层测试方法目的都是为了实现井下开关井，获取地层的流动压力和关井压力曲线，从而对地层作出解释。但是一个方法开关井操作需要动管柱，而且很难把控下放管柱的时机，经常出现操作不到位或提松封隔器等现象；另一个方法开关井操作虽然无需动管柱，操作简单、可靠。但工具结构复杂，制造成本高，维修保养工作量大。因此需要对管柱结构做出改进。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种排液管柱结构及基于该结构的地层测试方法。

第一方面，提供一种排液管柱结构，包括：排液管柱，位于套管内部，套管井上侧壁设有排液口；所述排液管柱上设有动力液进口；射流泵单元，位于所述排液管柱中段，包括泵座和泵芯；所述泵座上下与排液管柱内部连通，所述泵座侧壁设有与油套环空连通的循环孔；所述泵芯投入排液管柱后与所述泵座配接，所述泵芯内部设有单流阀和关井阀；单流阀位于泵芯动力液入口处，关井阀位于泵芯地层流体的入口处；压力计，设置在所述排液管柱底部或者所述泵芯底部；从动力液进口打压动力液，单流阀开启，关井阀开启，排液口排液，实现井下开井；停止打压动力液，关井阀关闭，实现井下关井。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述泵芯内部设有扩散管，所述泵芯侧壁设有横向孔，横向孔与扩散管内部连通；所述泵芯底部设有泵芯下接头，所述泵芯下接头侧壁开设有侧孔，侧孔与扩散管和泵芯内壁形成的环形空间连通；所述横向孔上方的泵芯外壁设有第一密封圈，所述横向孔下方、侧孔上方的泵芯外壁设有第二密封圈；第一密封圈和第二密封圈与泵座内壁密封连接，使得横向孔与泵座部分的油管环空连通。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述泵座的侧壁有循环孔,使泵座内部与油套环空连通；所述循环孔上方和下方的泵座两处侧壁有内径变小的变径处，变径处形成限位台阶，用于对泵芯进行限位；所述泵座内壁设有两组密封面，两组密封面分别位于两个变径处远离循环孔的一侧，两组密封面与泵芯的第一密封圈和第二密封圈密封配合，跨封循环孔。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述泵座对应循环孔的外壁套设有外滑套，所述外滑套通过第一剪销与泵座外壁连接；所述第一剪销一端穿过外滑套和泵座外壁，另一端设有剪销盖并卡接在外滑套的外壁；当排液管柱管外压力大于管内压力，所述外滑套位于循环孔处将泵座内部与油套环空隔断；当管内压力大于管外压力，所述外滑套下滑，泵座内部与油套环空连通。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述排液管柱上还设有取样单元，所述取样单元位于射流泵单元的下方；所述取样单元包括：取样阀，与泵座底部或者泵座底部的间隔油管连通；放样阀，所述取样阀底部与所述放样阀顶部连接一段油管形成取样腔；取样关井阀，其顶部与所述放样阀底部连通，其底部与排液管柱底部连通，取样关井阀阀芯外壁设有密封圈；位于所述排液管柱底部压力计设置在取样关井阀底部；取样单元受压状态下，取样阀打开；打压动力液，取样关井阀打开，地层流体进入取样腔中；停止打压动力液，取样关井阀关闭；取样单元受拉状态下，取样阀关闭，将部分地层流体圈闭在取样腔中。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述取样阀包括：球阀组件，包括球阀；操作臂，其数量为两个，两个操作臂的内壁中部与球阀卡接；棘爪，底部外壁与操作臂接；棘爪外筒，其底部套设在所述棘爪外壁上方，其内壁上方设有剪销；六方心轴，其上设有用于剪销插入的剪销孔；剪销在外力作用下剪断，坐封封隔器时，六方心轴受压，带动操作臂下移进而带动球阀转动，球阀组件打开，球阀上下连通；起排液管柱时，六方心轴受拉，带动操作臂上移进而带动球阀转动，球阀组件关闭，球阀上下不连通。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述泵座底部还设有托砂器，所述托砂器侧壁顶部与所述套管内壁顶接，所述托砂器从泵座至封隔器方向的直径逐渐变小。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述泵芯上设有滤网，所述滤网位于所述泵芯动力液入口处、单流阀上方。

第二方面，提供一种基于前文所述的排液管柱结构的地层测试方法，包括如下步骤：

投入泵芯，泵芯入座至泵座；

向排液管柱打压动力液，动力液进入泵芯内部，单流阀打开，泵芯产生高速射流产生负压，泵座循环通道打开，关井阀打开，实现井下开井，地层流体进入由排液管柱进入泵芯，地层流体混合动力液从横向孔流出至泵座部分油管环空，再从循环孔进入油套环空，从排液口流出，实现初排液；

T1时间后，停止打压动力液，关井阀关闭，实现初次井下关井；

再次向排液管柱打压动力液，单流阀再次打开，地层液和动力液再次从排液口流出；

T2时间后，停止打压动力液，关井阀关闭，实现二次井下关井；

在井下开关井过程中，压力计获取T1和T2时间内地层压力和温度数据，尤其获得井下开关井和地层流体流动压力；

起泵芯取下泵芯底部的压力计或者起排液管柱取下排液管柱底部或者取样关井阀下方的压力计，获取T1时间和T2时间内压力计记录的数据；分析得到压力曲线和温度曲线，即实现地层测试。

根据本申请实施例提供的技术方案，还包括如下步骤：

停止打压动力液，关井阀或者取样关井阀关闭，实现井下关井；关井阀受反向加压而关闭，关井阀在反向加压状态下具有可靠的密封性；

井下关井后，给油套环空和单流阀施加平衡压力，保证关井阀处于反向加压状态；

测试结束后，起出泵芯，若从压力计获取的数据不满足测试要求，投入泵芯重新测试；

起排液管柱时，取样阀在受拉状态下关闭，封闭地层流体样品；起出排液管柱，打开放样阀获得地层流体样品。

由于本申请所述的排液结构，在排液管柱底部或者所述泵芯底部连接压力计，射流泵排液使井底压力下降，从而促使地层流体流动，在泵芯内部设置了单流阀和关井阀，实现井下开关井，泵芯取出或者起作业管柱时，可以获得压力计，进而得到开关井的压力和温度信息，也就得到了地层信息，实现了地层测试；与现有技术相比，我们用射流泵排液的这种非常简单的方式实现了井下开关井，不用动管柱，操作简单、可靠，通过压力计获取地层流体的流动压力和关井回复压力测试数据；不用下测试工具，简化测试工艺，省去了复杂的测试工具，节约了施工成本，提高了作业的安全性和可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请所述的排液管柱结构示意图；

图2为本申请所述的泵芯结构示意图；

图3为本申请所述的直通式泵座结构示意图；

图4为本申请所述的内压开启式泵座结构示意图；

图5为本申请所述的取样阀结构示意图；

图6为本申请所述的放样阀结构示意图；

图7为本申请所述的取样关井阀结构示意图。

附图标记说明：

1、排液管柱；

2、套管；21、排液口；22、射流孔；

3、压力计；

100、筛管段；200、封隔器；300、取样单元；400、间隔油管；500、托砂器；600、射流泵单元；700、油管段；800、油管三通；

310、取样阀；320、放样阀；330、取样关井阀；

311、取样阀下接头；312、球阀组件；313、操作臂；314、棘爪；315、棘爪外筒；316、六方心轴；317、球阀外筒；318、六方外筒；319、取样阀上接头；

3121、球座；3122、球阀；3123、碟弹簧；3124、球筒；

321、放样阀体；322、放样端口；323、阀杆；

331、取样关井阀体；332、阀芯；333、阀座；

610、泵座；620、泵芯；

611、循环孔；612、限位台阶；613、密封面；614、泵座下接头；615、外滑套；616、第一剪销； 617、剪销盖；

621、捕捞头；622、滤网；623、皮碗座；624、单流阀；625、皮碗；626、皮碗轴；627、喷嘴；628、扩散管；629、外筒；630、流动短节；631、泵芯下接头；632、关井阀；

6281、中心孔；6282、边孔；

6301、横向孔；6302、纵向孔；

6311、侧孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

现有技术中不管是通过MFE还是环空打压方式进行地层测试，必须要下测试工具，但是测试工具结构复杂，制造成本高，因此地层测试的成本也比较高。

但是地层测试的工作一般是由专门的测试公司进行，测试公司传统理念是如果要进行地层测试必须要下放测试工具，并获得地层信息。但是他们进行地层测试时需要开采公司预先下放的套管中进行。而采油公司虽然可以下放排液管柱或者开采油管，但是即使能够获得地层压力信息，无法对这些信息进行分析，进而得知地层信息。

本申请对排液管柱以及其上的射流泵的结构进行了改进，使其可以地层排液的基础上实现井下开关井，不用动用管柱，操作简单可靠，获得地层压力，实现地层测试，不用测试工具，降低制造和维护成本；还设置了取样单元，一方面可以采集地层流体真实样品，另一方面本申请采用射流泵排液，在射流泵下放压力计，记录开关井的压力信息，另一方面取样关井阀与关井阀单一作用或者共同作用实现井下关井，密封更好。

实施例一

一种排液管柱结构，包括：排液管柱1，位于套管2内部，套管2井上侧壁设有排液口；所述排液管柱1上设有动力液进口：射流泵单元600，位于所述排液管柱1中段，包括泵座610和泵芯620；所述泵座610上下与排液管柱1内部连通，所述泵座610侧壁设有与油套环空连通的循环孔611；所述泵芯620投入排液管柱1后与所述泵座610配接，所述泵芯620内部设有单流阀624和关井阀632；单流阀624位于泵芯620动力液入口处，关井阀632位于泵芯620地层流体的入口处；压力计3，设置在所述排液管柱1底部或者所述泵芯620底部；从动力液进口打压动力液，单流阀624开启，关井阀632开启，排液口排液，实现井下开井；停止打压动力液，关井阀632关闭，实现井下关井。

具体地，如图1所示，所述排液管柱1位于套管2中，所述套管2位于采油井中，所述套管2位于井上的侧壁设有排液口21，所述排液管柱1包括：筛管段100，位于所述排液管柱1井下部分底部，所述筛管段100侧壁设有开孔，使得筛管段100内部与油套环空连通；封隔器200，套设在所述排液管柱1的外壁，其外壁与套管2内壁顶接，位于所述筛管段100上方；射流泵单元600，包括泵座610和泵芯620；所述泵座610位于筛管段100上方并与筛管段100连通；油管段700，位于所述泵座上方并与泵座连通；所述泵芯620从油管段700顶部开口投入油管段700内部后底部与所述泵座610配接；所述油管段700井上部分侧壁通过油管挂710与套管2内壁连接；所述油管段700顶部开口与堵头810配接，所述堵头810将排液管柱1顶部封堵，所述堵头810底部设有捕捉器820，所述捕捉器820用于捕捉泵芯620；所述油管段700井上部分侧壁设有动力液进口，用于动力液注入排液管柱1内部。

具体地，如图1所示，井眼准备好后，套管2下放，水泥紧固。可以在套管2侧壁底部开设射流孔22，套管底部为螺眼。地层流体可以从射流孔22或者螺眼进入油套环空。

下排液管柱，坐封封隔器，在井口安装油管挂；封隔器200与油管挂710同时对排液管柱1起到支撑作用，将排液管柱1设置在套管2内部。

同时，所述封隔器200将油套环空分隔成不连通的两段，保证位于套环环空的地层流体位于封隔器200下方，并从开孔处进入筛管段100。地层流体先进入套管环空，经过开孔进入筛管段100，即进入排液管柱1内部。

油管段700上方设有油管三通800，具有三个端口，其底部端口与油管段700顶部连通；其顶部端口用于与堵头810配接，所述堵头810将排液管柱1顶部封堵；其侧壁端口即为动力液进口，与动力泵连通，用于动力液注入排液管柱1内部。

所述泵芯620底部连接压力计3，从油管三通800顶部端口投入排液管柱1内部，与泵座610配接好；启动动力泵，从所述油管三通800的侧壁端口打压动力液，在泵芯620用下，地层流体和部分动力液从泵座610处进入套管环空，进而从套管2的排液口21流出地面；动力泵关闭，停止打压动力液，排液口21停止排液，泵芯上升并被捕捉器820抓住。泵芯可用水力方式泵送到井下泵座，并与泵座配合实现正循环排液，反循环起出泵芯。排液时动力液从管柱内部输入，从油套环空返出，同时将地层液吸入动力液循环通道，与动力液一起从油套环空返出地面。起泵时动力液从油套环空输入，将泵芯起出泵座并反冲到井口，由井口捕捉器捕捉后取出泵芯。测试时地面泵停泵后关井阀受反向加压而关闭，该关井阀在反向加压状态下具有可靠的密封性，从而可实现井下关井。

堵头810设置在排液管柱1顶部，底部设有捕捉器820，取下堵头810时，连同泵芯620起出。

具体地，在泵芯620下方或者筛管下方连接压力计3，是两种获取数据的方式。在泵芯620下方连接压力计3，通过泵座610和泵芯620内的关井阀实现井下开关井来录取资料；该方法起出泵芯和压力计3就可以得到测试结果，比较快速且不动管柱；如果测试结果不合格还可以再次投入井下重新测试。在筛管段100下方或者取样关井阀330下方设置压力计3，随作业管柱一起入井，用取样关井阀330实现井下开关井来录取资料；该方法只有起出作业管柱才能得到测试结果，比较滞后且无法补救；但压力计3和井下开关阀更接近目的层，所取资料更准确。施工时可根据不同井况和作业要求选择其中一种或两种获取资料的方法。一般应选两种方法更保险。

由于本申请所述的管柱结构，在排液管柱底部或者所述泵芯底部连接压力计，在泵芯内部设置了单流阀和关井阀，实现井下开关井，泵芯取出或者起作业管柱时，可以获得压力计，进而得到开关井的压力和温度信息，也就得到了地层信息，实现了地层测试；与现有技术相比，我们用射流泵排液的这种非常简单的方式实现了井下开关井，不用动管柱，操作简单、可靠，通过压力计获取地层流体的流动压力和关井恢复压力测试数据；不用下测试工具，简化测试工艺，省去了复杂的测试工具，节约了施工成本，提高了作业的安全性和可靠性。

在本申请一实施方式中，所述泵芯620内部设有扩散管628，所述泵芯620侧壁设有横向孔6301，横向孔6301与扩散管628内部连通；所述泵芯620底部设有泵芯下接头631，所述泵芯下接头631侧壁开设有侧孔6311，侧孔6311与扩散管628和泵芯620内壁形成的环形空间连通；所述横向孔6301上方的泵芯620外壁设有第一密封圈，所述横向孔6301下方、侧孔6311上方的泵芯620外壁设有第二密封圈；第一密封圈和第二密封圈与泵座610内壁密封连接，使得横向孔6301与泵座部分的油管环空连通。

具体地，如图2所示，所述泵芯620包括：滤网622，位于泵芯620侧壁顶部或者说泵芯620动力液入口处，使得油管内部与油管环空连通；皮碗座623，其内部与滤网622内部连通，其内部卡设有单流阀624；单流阀624上方受到压力大于下方受到的压力，单流阀624打开，单流阀624上下连通；单流阀624下方受到的压力大于上方的压力，单流阀624关闭，单流阀624上下不连通；皮碗轴626，其上端外壁与皮碗座623下端内壁配接，配接处设有皮碗625；喷嘴627，位于皮碗轴626内壁下方，用于动力液的高速喷射；扩散管628，其顶部设有中心孔6281和边孔6282，中心孔6281和边孔6282与喷嘴627底部连通；外筒629，套设皮碗轴626、喷嘴627和扩散管628外壁，与扩散管628外壁形成环形空间；流动短节630，其上端内壁与扩散管628内壁底部配接，其上端外侧壁与外筒629内壁底部配接，其侧壁中部设有横向孔6301，与油管环空连通；其内部设有纵向孔6302；其内部底部设有关井阀632；流动短节630内部底部、纵向孔6302、环形空间与边孔6282连通；横向孔6301、扩散管628内部与中心孔6281连通；泵芯下接头631，其上端外壁与流动短节630下端外壁配接，其上端内壁与关井阀632配接，其侧壁底部设有侧孔6311；所述关井阀632上方压力大于下方压力，与泵芯下接头631配接密封；所述关井阀上方压力小于下方压力，向上移动，泵芯下接头631内部与流动短节630纵向孔6302连通；所述流动短节630外壁设有密封圈，所述下接头外壁、侧孔6311上方设有密封圈，两组密封圈位于泵座循环孔的上下两端。

具体地，所述流动短节630外壁设有的两组密封圈，也即第一密封圈和第二密封圈位于泵座循环孔611的上下两端。

如图2所示，所述泵芯620还包括捕捞头621；捕捞头621底部与所述滤网622顶部连接，捕捞头621用于起泵芯时与捕捉器820配接。

排液时，将泵芯投入井下，泵芯入座后，两组密封圈跨接泵座的一组循环孔611。

此时动力液通过滤网622过滤后只能通过喷嘴627喷出。

由于喷嘴627内径很小，约3mm，从而产生一高速射流，在高速射流周围形成一个负压抽吸区，将地层流体从下接头上的侧孔6311吸入、打开关井阀632、从流动短节630内的纵向孔6302进入扩散管628外围的环形空间，从边孔6282通过与高速射流的动力液混合后进入扩散管628内进行扩径降压，最后从流动短节630的横向孔6301进入油套环空，进而排出地面。

需要关井时只需停泵，然后给管内外同时附加一个平衡压力，使关井阀一直处于反向加压状态就可以了，操作非常简单、可靠。

反循环起泵时单流阀624关闭，封堵通往管内的泄压通道，可将泵芯从泵座内顺利起出，反洗到井口时由捕捉器820将泵芯捕捉，卸掉堵头810取出泵芯和压力计3，回放压力计3数据可尽快了解测试结果。

在本申请一实施方式中，所述泵座610的侧壁有循环孔611,使泵座610内部与油套环空连通；所述循环孔611上方和下方的泵座610两处侧壁有内径变小的变径处，变径处形成限位台阶612，用于对泵芯620进行限位；所述泵座610内壁设有两组密封面613，两组密封面613分别位于两个变径处远离循环孔611的一侧，两组密封面613与泵芯620的第一密封圈和第二密封圈密封配合，跨封循环孔611。

具体地，如图3所示，此时泵座610为直通式泵座。

具体地，如图3所示，所述直通式泵座外壁上端和下端车有内外螺纹，方便与上方的油管段700和下方的托砂器500或者取样单元300或者筛管段100连接。

泵芯620入座后，泵芯620上的两组密封和分别与泵座上的两个密封面613形成密封配合，跨封泵座上的循环孔611，上密封面613的内径大于下密封面613的内径，通过限位台阶612对泵芯620进行限位。

泵芯620入座后排液时，动力液和地层流体通过泵座上的循环孔611进入套管环空，实现地层排液。

在本申请一实施方式中，所述泵座610对应循环孔611的外壁套设有外滑套615，所述外滑套615通过第一剪销616与泵座610外壁连接；所述第一剪销616一端穿过外滑套615和泵座610外壁，另一端设有剪销盖617并卡接在外滑套615的外壁；当管外压力大于管内压力，所述外滑套615位于循环孔611处将泵座内部与油套环空隔断；当排液管柱1管内压力大于管外压力，所述外滑套615下滑，泵座内部与油套环空连通。

具体地，如图4所示，此时泵座610为内压开启式泵座。

具体地，如图4所示，所述内压开启式泵座设有两处内径从上到下变小的变径处，也即所述上密封面613的外径大于所述下密封面613的外径。这样当管外液压力大于管内液压力时外滑套615具有向上的合力，泵座上的循环孔611不会被打开。需要打开时需从管内憋压，使管内的液压力大于管外的液压力，外滑套615才有向下的合力，剪断剪销后外滑套615下行，泵座上的循环孔611被打开，投入泵芯后才可进行排液。

所述外滑套615内壁与圆筒结构外壁设有密封圈，密封圈有两组，分别位于循环孔611的上方和下方；密封圈将泵座上的循环孔611密封封闭。

通过设置第一剪销616的数量可以控制外滑套615打开时的操作压力。

所述泵座体下方外壁套设泵座下接头614，所述泵座下接头614用于与下方的油管连通。

所述内压开启式泵座适用于需要管内掏空的前期作业，例如与负压射孔、测试联作。

所述内压开启式泵座与所述直通式泵座的内部结构和尺寸相同，相同尺寸的泵芯适用相同尺寸的内压开启式泵座与直通式泵座。

在本申请一实施方式中，所述排液管柱1上还设有取样单元300，所述取样单元300位于射流泵单元600的下方；所述取样单元300包括：取样阀310，与泵座610底部或者泵座底部的间隔油管400连通；放样阀320，所述取样阀310底部与所述放样阀320顶部连接一段油管形成取样腔；取样关井阀330，其顶部与所述放样阀320底部连通，其底部与排液管柱1底部连通，取样关井阀330阀芯外壁设有密封圈；位于所述排液管柱1底部压力计设置在取样关井阀330底部；取样单元300受压状态下打开，取样阀310打开；打压动力液，取样关井阀330打开，地层流体进入取样腔中；停止打压动力液，取样关井阀330关闭；取样单元300受拉状态下，取样阀310关闭，将部分地层流体圈闭在取样腔中。

具体地，如图1所示，所述射流泵单元600与所述筛管段100中间还设有取样单元300，用于在起排液管柱的过程中圈闭部分地层流体样品。

具体地，如图1所示，可以根据套管2长度在泵座底部增设间隔油管400。

具体地，如图1所示，取样阀310为全通径井下开关阀，入井时可以设置为打开状态，也可以设置为关闭状态。当设置为关闭状态入井时可实现排液管柱1内掏空。

采用一段油管形成取样腔，可以根据需要增加长度以获取较多的地层流体样品。

具体地，解封起排液管柱1时，取样阀310和取样关井阀330同时关闭，并圈闭一定的地层流体样品，起初井口后通过放样阀320将地层流体样品放出并回收。

由于本申请所述的排液管柱1结构还设计了取样单元300，取样关井阀330同时起到井下关井的作用，并且还能在回收排液管柱时将真实的地层流体样品带出地面并获取地层流体的真实样品。

在本申请一实施方式中，所述取样阀310包括：球阀组件312，包括球阀3122；操作臂313，其数量为两个，两个操作臂313的内壁中部与球阀3122卡接；棘爪314，底部外壁与操作臂313卡接；棘爪外筒315，其底部套设在所述棘爪314外壁上方，其内壁上方设有剪销；六方心轴316，其上设有用于剪销插入的剪销孔；剪销在外力作用下剪断，下排液管柱1时，六方心轴316受压，带动操作臂313下移进而带动球阀3122转动，球阀组件312打开，球阀3122上下连通；起排液管柱1时，六方心轴316受拉，带动操作臂313上移进而带动球阀3122转动，球阀组件312关闭，球阀3122上下不连通。

具体地，如图5所示，所述取样阀310还包括取样阀下接头311，用于与取样阀310下方的油管连通。

六方心轴316顶部外壁套设取样阀上接头319，取样阀上接头319用于与取样阀310上方的油管连通。

所述取样阀310还包括：棘爪314，其内壁下方与球阀组件312外壁配接，其外壁下方与操作臂313卡接；棘爪外筒315，其内壁下方套设在所述棘爪314外壁上方，其内壁上方设有剪销；六方心轴316，其中部外壁套设六方外筒318，剪销穿过棘爪六方外筒318和六方心轴316将二者固定；球阀外筒317，套设在球阀组件312外部，其内壁上端与棘爪314外壁底部配接，其内壁下端与取样阀下接头311外壁配接，其与球阀组件312之间具有操作臂313上下移动的空间；剪销在外力作用下剪断时，球阀组件312全开状态；起排液管柱1时，操作臂313下移进而带动球阀组件312关闭。

具体地，如图5所示，所述球阀组件312包括球座3121以及球座内部密封连接的球阀3122，球座3121位于取样阀上接头319的上方，球阀3122底部与球座3121之间设有碟弹簧3123，所述球阀3122上设有两个卡接孔；所述球座3121外壁上方与球筒3124内壁下方与配接，所述球筒3124外壁上方与棘爪314内壁下方配接。

两个操作臂313的内壁中部与球阀3122两个卡接孔卡接。

当球阀3122在受压状态时，操作臂313下移，操作臂313带动球阀3122转动使得取样阀310上下连通；当球阀3122在受拉状态时，操作臂313上移带动球阀3122转动，取样阀310上下不连通。

具体地，如图5所示，取样阀上接头319和六方心轴316、棘爪外筒315和六方心轴316、球阀外筒317与棘爪外筒315和取样阀下接头311等部件配接处必要的地方设有密封圈，实现部件的可靠密封。

取样阀310在拉升状态下球阀3122处于关闭状态，在压缩状态下球阀3122处于打开状态。下钻过程中可通过剪销的安装位置将球阀3122控制在打开状态或关闭状态，但无论将球阀3122设定在什么状态，封隔器200坐封加压后都会将剪销剪断，从而使球阀3122处于全开状态。解封起管柱时球阀3122同步关闭，与其下的取样关井阀330一起圈闭一定的地层流体样品。起出井口后通过放样阀320将地层流体样品放出并回收。

在本申请一实施方式中，所述放样阀320包括：放样阀体321，顶部与取样腔连通，底部与取样关井阀连通；放样端口322，位于阀体侧壁，与阀体内部连通；阀杆323，穿过阀体侧壁并伸入所述放样端口322中，将阀体内部封闭；

所述取样关井阀330包括：取样关井阀体331，具有中空腔体，其顶部与所述放样阀320体连通；阀芯332，位于取样关井阀体331内部；阀座333，位于所述阀芯332外周侧壁底部；其内壁与所述阀芯332配接，配接处设有密封圈；其外壁与所述阀体内壁底部配接，配接处设有密封圈；阀芯332外力下向上移动，将取样关井阀体与筛管段100连通；阀芯332外力作用下向下移动，将取样关井阀体封闭。

具体地，如图6所示，所述放样阀320包括放样阀体321、阀杆323和密封圈。放样时，将采样树连接到放样端口322上，左旋阀杆323，使得阀杆323一端密封退出放样端口322，就可以将取样腔的地层流体样品方式，阀杆323另一端密封保持有效。

具体地，如图7所述，所述取样关井阀330为上流通式单流阀624，排液时地层流体向上流动进入射流泵单元600；反向加压后阀芯332向下移动，实现井下关井。阀芯332上的密封圈保证反向加压后密封的可靠性。

解封或者说取出排液管柱1时，与取样阀310一起将地层流体圈闭在放样阀320和取样阀310之间并带出地面。

具体地，取样单元300各结构设有密封圈，取样阀310和取样关井阀330同时起到井下关井作用，本申请排液管柱1密封可靠。

在本申请一实施方式中，所述泵座底部还设有托砂器500，所述托砂器500侧壁顶部与所述套管2内壁顶接，所述托砂器500从泵座至封隔器200方向的直径逐渐变小。

托砂器500可防止地层出砂沉积到封隔器200上方造成砂埋封隔器200。

在本申请一实施方式中，所述泵芯620上设有滤网622，所述滤网622位于泵芯620动力液入口处、单流阀624上方。

如图2所示，动力液经过滤网的过滤后再到喷嘴，滤网622避免动力液或者附着在排液管柱1内壁上的机械杂质进入泵芯堵塞喷嘴627，提高了排液过程中的可靠性。

实施例二

一种基于前文所述的排液管柱结构的地层测试方法，包括如下步骤：

投入泵芯，泵芯入座至泵座；

向排液管柱打压动力液，动力液进入泵芯内部，单流阀打开，泵芯产生高速射流产生负压，泵座循环通道打开，关井阀打开，实现井下开井，地层流体进入由排液管柱进入泵芯，地层流体混合动力液从横向孔流出至泵座部分油管环空，再从循环孔进入油套环空，从排液口流出，实现初排液；

T1时间后，停止打压动力液，关井阀关闭，实现初次井下关井；

再次向排液管柱打压动力液，单流阀再次打开，地层液和动力液再次从排液口流出；

T2时间后，停止打压动力液，关井阀关闭，实现二次井下关井；

在井下开关井过程中，压力计获取T1和T2时间内地层压力和温度数据，尤其获得井下开关井和地层流体流动压力；

起泵芯取下泵芯底部的压力计或者起排液管柱取下排液管柱底部或者取样关井阀下方的压力计，获取T1时间和T2时间内压力计记录的数据；分析得到压力曲线和温度曲线，即实现地层测试。

具体地，从油管三通侧方端口注入动力液，可以理解的是，向排液管柱打压动力液前，已经向排液管柱内部投入泵芯，且泵芯入座到位。

也可以在套管上方设置套管三通，套管三通侧方开口即为排液口。

施工时需根据不同井况和施工要求对排液管柱1进行合理设计，在本申请一实施例中自上而下设置为：油管段700，泵座610，托砂器500，间隔油管400，取样阀310，取样油管，放样阀320，取样关井阀330，封隔器200，筛管段100，压力计3。在其他实施例中，如需与射孔联作，还应包括射孔枪及其引爆装置。

将设计好的排液管柱1下到井下预定位置。然后座封封隔器200，并在井口安装油管挂710、油管三通800或采油树等，将排液管柱1连接固定。连接好地面注入系统。打开射流泵泵座的循环通道。将射流泵泵芯620下接压力计3投入到排液管柱1内，泵芯620送到射流泵泵座内，与泵座形成紧密配合，继续增压由喷嘴627产生高速射流，通过喉管与扩散管628的配合将地层流体抽吸到油套环空，与动力液一起返出地面。此为初流动。助排一段时间，即T1时间后，T1为30~60分钟停泵，此时地层压力已降低，泵芯关井阀632和取样关井阀330都将处于反向加压状态，从而实现井下关井，此为初关井。

初关井可获取原始地层压力。初关一段时间后先打开油套环空，再启动地面动力泵进行排液，为二次流动。二次流动结束后再停泵、打平衡压力，进行二次关井。二次关井时间即T2,需要地层流体排液量足够，以使地层波及范围更广，一般T2为2-3天。

本申请考虑到地层测试需要跟外动力排液结合，大部分井在未附加压力的情况下，二次开井地层排出的液体必须要足够量才能满足要求。

二次井下关井后，三次或者四次注入动力液并停止注入动力液，实现三次或者四次井下开关井；如此可实现多次井下开关井。井下压力计3将记录施工过程中每一时刻的压力和温度变化。开关井时间的长短可根据地质设计确定。

排液结束后反循环起出泵芯，然后再起出排液管柱1。通过放样阀320将取样单元300内的地层流体样品放出。回放压力计3数据，获取地层流体流动和关井压力恢复数据或曲线，获得通过地层流体的流动和关井恢复压力，从而对地层做出解释。

在本申请一实施方式中，还包括如下步骤：

停止打压动力液，关井阀或者取样关井阀关闭，实现井下关井；关井阀受反向加压而关闭，关井阀在反向加压状态下具有可靠的密封性；

井下关井后，给油套环空和单流阀施加平衡压力，保证关井阀处于反向加压状态；

二次排液即测试结束后，起出泵芯，若从压力计获取的数据不满足测试要求，投入泵芯重新测试；

起排液管柱时，取样阀在受拉状态下关闭，封闭地层流体样品；起出排液管柱，打开放样阀获得地层流体样品。

为防止地层压力恢复后期超过环空静液柱压力而将关井阀打开，停泵后可尽快给油套环空和管内同时施加一定的平衡压力并保持，以保证井下关井阀一直处于反向加压状态。平衡压力的大小需根据地层的压力系数、井深等估算。一般为10~15Mpa。

可以通过将排液口关闭，从排液管柱侧方的动力液进口注入10~15Mpa动力液的方式，来对关井阀实施平衡压力。

本申请不用地层测试工具，采用排液实现井下开关井，获取地层数据，实现地层测试，简化工艺、降低成本、提高施工安全性和可靠性。

经过分析地层测试主要就是获得开关井压力和地层流体压力，本申请对射流泵的结构进行了改造，将井下射流泵设计为分体结构，由泵芯和泵座组成。并根据不同的作业要求将泵座设计为直通式泵座和内压开启式泵座两种形式。泵芯设计为正循环排液反循环起泵方式，也就是正排反起式泵芯。并在泵芯内设置了单流阀和关井阀，使其在排液时打开，反向加压后关闭，并能可靠密封，以实现井下关井。

由于射流泵排液为混合排液，动力液和地层产液是混合在一起排出的，如遇含水层则地层液性难以判断。为此在封隔器上方射流泵下方设置了取样单元，以获取真实的地层流体样品。

为实现井下关井，本发明在泵芯内和取样单元下方都设置了反向关井阀，可根据不同井况及施工要求进行选择。如不需要取样，则可通过泵芯关井阀实现井下关井；如需取样，则选择取样关井阀实现井下关井，或两者都用更可靠。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的但不限于具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种排液管柱结构，其特征在于，包括：

排液管柱（1），位于套管（2）内部，套管（2）井上侧壁设有排液口；所述排液管柱（1）上设有动力液进口；

射流泵单元（600），位于所述排液管柱（1）中段，包括泵座（610）和泵芯（620）；所述泵座（610）上下与排液管柱（1）内部连通，所述泵座（610）侧壁设有与油套环空连通的循环孔（611）；所述泵芯（620）投入排液管柱（1）后与所述泵座（610）配接，所述泵芯（620）内部设有单流阀（624）和关井阀（632）；单流阀（624）位于泵芯（620）动力液入口处，关井阀（632）位于泵芯（620）地层流体的入口处；

压力计（3），设置在所述排液管柱（1）底部或者所述泵芯（620）底部；

从动力液进口打压动力液，单流阀（624）开启，关井阀（632）开启，排液口排液，实现井下开井；停止打压动力液，关井阀（632）关闭，实现井下关井。

2.根据权利要求1所述的一种排液管柱结构，其特征在于，所述泵芯（620）内部设有扩散管（628），所述泵芯（620）侧壁设有横向孔（6301），横向孔（6301）与扩散管（628）内部连通；

所述泵芯（620）底部设有泵芯下接头（631），所述泵芯下接头（631）侧壁开设有侧孔（6311），侧孔（6311）与扩散管（628）和泵芯（620）内壁形成的环形空间连通；

所述横向孔（6301）上方的泵芯（620）外壁设有第一密封圈，所述横向孔（6301）下方、侧孔（6311）上方的泵芯（620）外壁设有第二密封圈；

第一密封圈和第二密封圈与泵座（610）内壁密封连接，使得横向孔（6301）与泵座部分的油管环空连通。

3.根据权利要求2所述的一种排液管柱结构，其特征在于，所述泵座（610）的侧壁有循环孔（611）,使泵座（610）内部与油套环空连通；所述循环孔（611）上方和下方的泵座（610）两处侧壁有内径变小的变径处，变径处形成限位台阶（612），用于对泵芯（620）进行限位；所述泵座（610）内壁设有两组密封面（613），两组密封面（613）分别位于两个变径处远离循环孔（611）的一侧，两组密封面（613）与泵芯（620）的第一密封圈和第二密封圈密封配合，跨封循环孔（611）。

4.根据权利要求3所述的一种排液管柱结构，其特征在于，

所述泵座（610）对应循环孔（611）的外壁套设有外滑套（615），所述外滑套（615）通过第一剪销（616）与泵座（610）外壁连接；所述第一剪销（616）一端穿过外滑套（615）和泵座（610）外壁，另一端设有剪销盖（617）并卡接在外滑套（615）的外壁；

当排液管柱（1）管外压力大于管内压力，所述外滑套（615）位于循环孔（611）处将泵座内部与油套环空隔断；当管内压力大于管外压力，所述外滑套（615）下滑，泵座内部与油套环空连通。

5.根据权利要求1所述的一种排液管柱结构，其特征在于，所述排液管柱（1）上还设有取样单元（300），所述取样单元（300）位于射流泵单元（600）的下方；所述取样单元（300）包括：

取样阀（310），与泵座（610）底部或者泵座底部的间隔油管（400）连通；

放样阀（320），所述取样阀（310）底部与所述放样阀（320）顶部连接一段油管形成取样腔；

取样关井阀（330），其顶部与所述放样阀（320）底部连通，其底部与排液管柱（1）底部连通，取样关井阀（330）阀芯外壁设有密封圈；位于所述排液管柱（1）底部压力计设置在取样关井阀（330）底部；

取样单元（300）受压状态下，取样阀（310）打开；打压动力液，取样关井阀（330）打开，地层流体进入取样腔中；停止打压动力液，取样关井阀（330）关闭；取样单元（300）受拉状态下，取样阀（310）关闭，将部分地层流体圈闭在取样腔中。

6.根据权利要求5所述的一种排液管柱结构，其特征在于，所述取样阀（310）包括：

球阀组件（312），包括球阀（3122）；

操作臂（313），其数量为两个，两个操作臂（313）的内壁中部与球阀（3122）卡接；

棘爪（314），底部外壁与操作臂（313）卡接；

棘爪外筒（315），其底部套设在所述棘爪（314）外壁上方，其内壁上方设有剪销；

六方心轴（316），其上设有用于剪销插入的剪销孔；

剪销在外力作用下剪断，坐封封隔器时，六方心轴（316）受压，带动操作臂（313）下移进而带动球阀（3122）转动，球阀组件（312）打开，球阀（3122）上下连通；起排液管柱（1）时，六方心轴（316）受拉，带动操作臂（313）上移进而带动球阀（3122）转动，球阀组件（312）关闭，球阀（3122）上下不连通。

7.根据权利要求1所述的一种排液管柱结构，其特征在于，所述泵座（610）底部还设有托砂器（500），所述托砂器（500）侧壁顶部与所述套管（2）内壁顶接，所述托砂器（500）从泵座至封隔器（200）方向的直径逐渐变小。

8.根据权利要求1所述的一种排液管柱结构，其特征在于，所述泵芯（620）上设有滤网（622），所述滤网（622）位于所述泵芯（620）动力液入口处、单流阀（624）上方。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的排液管柱结构的地层测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

投入泵芯，泵芯入座至泵座；

向排液管柱打压动力液，动力液进入泵芯内部，单流阀打开，泵芯产生高速射流产生负压，泵座循环通道打开，关井阀打开，实现井下开井，地层流体进入由排液管柱进入泵芯，地层流体混合动力液从横向孔流出至泵座部分油管环空，再从循环孔进入油套环空，从排液口流出，实现初排液；

T1时间后，停止打压动力液，关井阀关闭，实现初次井下关井；

再次向排液管柱打压动力液，单流阀再次打开，地层液和动力液再次从排液口流出；

T2时间后，停止打压动力液，关井阀关闭，实现二次井下关井；

在井下开关井过程中，压力计获取T1和T2时间内地层压力和温度数据，尤其获得井下开关井和地层流体流动压力；

起泵芯取下泵芯底部的压力计或者起排液管柱取下排液管柱底部或者取样关井阀下方的压力计，获取T1时间和T2时间内压力计记录的数据；分析得到压力曲线和温度曲线，即实现地层测试。

10.根据权利要求9所述的一种基于排液管柱结构的地层测试方法，其特征在于，还包括如下步骤：

停止打压动力液，关井阀或者取样关井阀关闭，实现井下关井；关井阀受反向加压而关闭，关井阀在反向加压状态下具有可靠的密封性；

井下关井后，给油套环空和单流阀施加平衡压力，保证关井阀处于反向加压状态；

二次排液后，起泵芯，若从压力计获取的数据不满足测试要求，投入泵芯重新测试；

起排液管柱时，取样阀受拉状态下关闭，封闭地层流体样品；起出排液管柱，打开放样阀获得地层流体样品。

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