CN117927223A - 一种油田水平井快速找水测试装置及找水方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开采机械领域，涉及一种油田水平井快速找水测试装置及找水方法。包括第一壳体，其内置有：能够在长度方向上进行伸长或收缩的第一伸缩杆、具有能够在所述管柱的径向方向上进行摆动连杆的摆度单元、第一伸缩杆在伸长状态时能够从所述第一壳体的第二端伸的出找水探头、通过开启和闭合动作实现所述第一壳体的开启和封闭的隔断机构。本发明的有益效果是：本发明的油田水平井快速找水测试装置通过第一壳体和隔断机构的设置能够保护找水探头受保护地下入井内，从而避免了下井过程中找水探头与井壁碰触造成设备损坏，并通过摆度单元能够进行多方位的找水作业，使找水探头能够在水平井内不同区域进行测试，提高了找水作业的准确率和效率。

Description

一种油田水平井快速找水测试装置及找水方法

技术领域

本发明涉及石油开采机械领域，具体而言，涉及一种油田水平井快速找水测试装置及找水方法。

背景技术

单一地质构造(或地层)因素控制下的、同一产油气面积内的油气藏总和。一个油气田可能有一个或多个油气藏。在同一面积内主要为油藏的称油田，主要为气藏的称气田。按控制产油气面积内的地质因素，将油气田分为3类：

①构造型油气田，指产油气面积受单一的构造因素控制，如褶皱和断层；

②地层型油气田，区域背斜或单斜构造背景上由地层因素控制(如地层的不整合、尖灭和岩性变化等)的含油面积；

③复合型油气田，产油气面积内不受单一的构造或地层因素控制，而受多种地质因素控制的油气田。水平井是在油井垂直或倾斜地钻达油层后，钻具沿着平行于油层的方向钻进，在油层中形成一个水平方向的井筒，从而保证在长井段的油层中钻进直至完井。传统的油井往往是垂直或倾斜地穿过油层，因此油层中的井段往往较短，采油效率较低，而水平井采油工艺通过较长的通过油层的井段，生产能力较传统油井提升明显，在最近几年的油田开采中得到了极为广泛的应用。而找水测试在油田开发中后期越来越重要。

现有技术公开号为CN204419170U的文献提供用于套管完井的电磁找水测试仪，该装置通过设置上活动铁芯、外连螺纹丝扣、偏心通孔、支撑孔、连接挡板、固定螺纹、调节槽、支撑圆帽、连接台阶槽孔、中连圆柱杆、调节弹簧、限位螺母、上活动圆槽、下活动铁芯、中间柱芯、下活动环槽、滑动横槽、圆柱滑块、连接孔、压缩槽、小弹簧、圆柱顶块、连接通孔、下凸台、圆柱探头、契合槽孔、限位孔、限位螺钉；的外连螺纹丝扣位于上活动铁芯的最上端外圈柱面上，和测试仪的最下端设备连接，的偏心通孔位于上活动铁芯的上端面中心孔的底端面上，支撑孔位于上活动铁芯以及下活动铁芯的柱面上，轴线垂直连接，虽然该装置有益效果较多，但依然存在下列问题：该装置通过圆柱探头在水平井中进行找水测试，而在伸入后，由于存在油水混合分层的情况，而探头无法进行摆动接触到测试液体，而无法准确测试，导致已达到水处，而探头停留在油处无法测试的情况。

现有技术公开号为CN202596684U的文献提供一种套管完井水平井多级分段求产、找水测试工艺管柱，该装置通过设置的多级智能开关器，在各相邻的两智能开关器之间分别通过油管依次连设有一安全接头及一封隔器，其中，封隔器为Y341或Y441型封隔器；其中，在第一级智能开关器的自由端上，通过油管连接有一锥形丝堵，套管完井水平井多级分段求产、找水测试工艺管柱，其中，在最后一级所述智能开关器的自由端上进一步设置有一连接油管，套管完井水平井多级分段求产、找水测试工艺管柱，其中，测试工艺管柱进一步包含有一杆式抽油泵，杆式抽油泵的一端连设有一抽油杆，杆式抽油泵能放置在连接油管中。虽然该装置有益效果较多，但依然存在下列问题：该装置通过该装置在伸入过程中在拐弯处是，测试仪会与水平井壁碰触，从而存在测试仪损坏的情况或精度出现问题，导致后期无法使用。

现有技术公开号为CN201546710U的文献提供一种套管完井水平井分段找水测试管柱，该装置通过设置套管完井水平井分段找水测试管柱，由导向丝堵、接箍倒角油管、找水开关、封隔器、安全接头、过桥采油泵和油管组成。其特征是：在水平井的水平段套管内，自下而上连接有导向丝堵，导向丝堵的上部通过接箍倒角油管至少连接有三个找水开关，相邻两个找水开关之间通过接箍倒角油管连接封隔器，在最顶部的找水开关上部通过油管连接有安全接头。安全接头的上部连接有过桥采油泵，过桥采油泵的上部连接油管一直到井口。虽然该装置有益效果较多，但依然存在下列问题：该装置同样存在伸入过程中在拐弯处是，测试仪会与水平井壁碰触的情况，同时，在伸入使用过程中无法与外界隔开，从而使其表面附着原油，从而影响后期的测试效率，鉴于此，我们提出一种油田水平井快速找水测试装置。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种油田水平井快速找水测试装置及找水方法，其利用创新的结构实现找水探头在水平井中进行多方向摆度以提高找水效果。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种油田水平井快速找水测试装置，通过与管柱连接并被设置于水平井内实现快速找水，包括第一壳体，所述第一壳体包括与所述管柱连接的第一端和与水平井内油水接触的第二端，所述第一壳体内由第一端向第二端依次设置有：

第一伸缩杆，其被设置为能够在长度方向上进行伸长或收缩；

摆度单元，与所述第一伸缩杆连接，所述摆度单元朝向油水的一侧设置有连杆，所述连杆能够在所述管柱的径向方向上进行摆动；

找水探头，与所述连杆连接，所述第一伸缩杆在伸长状态时所述找水探头从所述第一壳体的第二端伸出；

隔断机构，设置于所述第一壳体的第二端，通过开启和闭合动作实现所述第一壳体的开启和封闭。

作为本发明的一种优选技术方案，所述摆度单元还包括U型架和十字架，所述十字架包括相互垂直的横轴和纵轴，所述U型架与所述十字架的横轴两端铰接，所述横轴和所述纵轴的一端分别垂直固定设置有第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮上分别啮合设置有第一齿条和第二齿条；所述第一齿条通过第二伸缩杆与所述U型架连接，所述连杆不与所述找水探头连接的一端设置有Z型杆，所述Z型杆包括与所述十字架的纵轴平行的连接部a，所述连接部a一端设置有与所述十字架横轴平行的连接部b，所述连接部a另一端沿所述水平井长度方向设置的连接部c，所述连接部b通过第三伸缩杆与所述第二齿条连接，所述连接部c与所述十字架的纵轴相铰接；通过所述第二伸缩杆和所述第三伸缩杆的伸缩驱动所述连杆实现横向和纵向的摆动。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第一齿条和所述第二齿条分别通过导向架与所述第一齿轮和所述第二齿轮实现啮合设置。

作为本发明的一种优选技术方案，所述横轴和所述纵轴分别贯穿所述第一齿轮和所述第二齿轮并形成柱体，所述柱体上开设有环形槽，所述导向架设置有安装环，通过所述安装环与所述环形槽配合实现所述导向架与所述十字架的转动连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述摆度单元还包括能够容纳所述U型架和所述十字架的第二壳体，所述第二壳体一端设置有开口，所述连杆穿过所述开口并进行摆动。

作为本发明的一种优选技术方案，所述隔断机构包括转动设置于所述第一壳体的第二端内的环形座，所述环形座上铰接设置若干相同形状的封隔板，所述若干个封隔板能够拼接为圆形，位于所述环形座外侧的所述第一壳体内侧设置有环形的内齿槽，所述封隔板上设置有弧形齿条，所述弧形齿条与所述内齿槽相啮合，在所述环形座转动时，所述环形座带动所述封隔板转动，所述弧形齿条在所述内齿槽上转动，由于所述弧形齿条与所述环形座的角速度不同而使所述封隔板有拼接状态变成散开状态，使所述隔断机构开启。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第一壳体的第二端内设置有内环槽，所述环形座设置有向外发散的若干支臂，所述支臂的端部卡设于所述内环槽内并能够在其中移动，所述环形座与所述第一壳体之间设置有第四伸缩杆，通过所述第四伸缩杆的伸缩驱动所述环形座在所述内环槽内进行转动。

作为本发明的一种优选技术方案，所述隔断机构还包括设置与所述第一壳体的第二端的挡环，所述封隔板在拼接状态时所述挡环与所述封隔板形成密封。

作为本发明的一种优选技术方案，所述弧形齿条为圆弧形结构，其两端切线方向的交角为120°，所述环形座上设置有与所述封隔板数量相同的销轴，通过销轴与封隔板形成铰接。

本发明还公开了一种利用上述的测试装置实现的油田水平井快速找水方法，包括以下步骤：

S1、将管柱带动测试装置伸入井内，在其达到水平井位置时通过封隔器封隔油套环空；

S2、当测试装置达到水平井预定位置时，开启隔断机构；

S3、控制第一伸缩杆将摆度单元和找水探头向前推进，使所述找水探头伸出第一壳体；

S4、控制第二伸缩杆、第三伸缩杆使连杆带动找水探头在竖直方向和水平方向进行摆动，使所述找水探头可以达到不同的液层区域进行找水。

本发明的有益效果是：

本发明的油田水平井快速找水测试装置通过第一壳体和隔断机构的设置能够保护找水探头受保护地下入井内，从而避免了下井过程中找水探头与井壁碰触造成设备损坏，并通过摆度单元能够进行多方位的找水作业，使找水探头能够在水平井内不同区域进行测试，提高了找水作业的准确率和效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的整体的内部结构示意图；

图3为本发明实施例的摆度单元的结构示意图；

图4为本发明实施例的摆度单元中十字架等部分的结构示意图；

图5为本发明实施例的导向架的安装方式示意图；

图6为本发明实施例的隔断机构的结构爆炸图；

图7为图6中的A部放大图。

图中：

1：第一壳体；2：管柱；3：第一伸缩杆；4：摆度单元；5：找水探头；6：隔断机构；7：连杆；8：U型架；9：十字架；10：横轴；11：纵轴；12：第一齿轮；13：第二齿轮；14：第一齿条；15：第二齿条；16：第二伸缩杆；17：Z型杆；18：连接部a；19：连接部b；20：连接部c；21：第三伸缩杆；22：导向架；23：柱体；24：环形槽；25：安装环；26：第二壳体；27：环形座；28：封隔板；29：内齿槽；30：弧形齿条；31：内环槽；32：支臂；33：第四伸缩杆；34：挡环；35：销轴；36：水平井；37：封隔器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其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，而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。

本发明实施例的应用场景是在石油开采领域的水平井中，由于水平井存在含水量上升产油量下降的情况，因此需要对水平井内的流体进行测试，通过流体性质得出水平井的裂缝发育状况，以判断断层性质。现有技术中，使用具有多种传感器的找水探头进行找水作业目前较为普遍，本发明实施例所欲达到的技术目的即是利用找水探头在水平井内通过一定的运动而提高找水效果。

参见附图1和图2所示，一种油田水平井快速找水测试装置，包括第一壳体1，所述第一壳体1包括与管柱2连接的第一端和与水平井36内油水接触的第二端，所述第一壳体1内由第一端向第二端依次设置有：第一伸缩杆3、摆度单元4、找水探头5、隔断机构6。

第一伸缩杆3能够在长度方向上进行伸长或收缩，所述第一伸缩杆3以及后文的第二伸缩杆、第三伸缩杆、第四伸缩杆的功能相同，均为可控制的伸缩结构的杆体，一般可采用电动推杆、丝杠、气缸等类似装置；

摆度单元4与所述第一伸缩杆3连接，所述摆度单元4朝向油水的一侧设置有连杆7，所述连杆7能够在所述管柱2的径向方向上进行摆动，具体而言，所述管柱2的径向方向是以水平面为参考物，连杆7能够在上下左右方向进行摆动，当然，也可以通过偏置摆度单元4使连杆7在左上、左下、右上、右下方向进行摆动；

找水探头5，其具体结构属于现有技术，原理是集成多个传感器实现对液体进行信号采集，其在本实施例中与所述连杆7连接，当进行找水作业时，所述第一伸缩杆3伸长推动所述找水探头5从所述第一壳体1的第二端伸出而与井内液体接触；

隔断机构6，设置于所述第一壳体1的第二端，通过开启和闭合动作实现所述第一壳体1的开启和封闭，主要作用是使找水探头5处于封闭环境中，防止下井使受到磕碰，当需要进行找水作业时，隔断机构6被控制而开启。

对于摆度单元4，具体结构参见附图3、附图4，所述摆度单元4还包括U型架8和十字架9，所述十字架9相对于第一伸缩杆3的输出端是固定不动的，其包括相互垂直的横轴10和纵轴11，所述U型架8与所述十字架9的横轴10两端铰接，所述横轴10和所述纵轴11的一端分别垂直固定设置有第一齿轮12和第二齿轮13，所述第一齿轮12和所述第二齿轮13上分别啮合设置有第一齿条14和第二齿条15；所述第一齿条14通过第二伸缩杆16与所述U型架8连接，所述连杆7不与所述找水探头5连接的一端设置有Z型杆17，所述Z型杆17包括与所述十字架9的纵轴11平行的连接部a18，所述连接部a18一端设置有与所述十字架9横轴10平行的连接部b19，所述连接部a18另一端沿所述水平井36长度方向设置的连接部c20，所述连接部b19通过第三伸缩杆21与所述第二齿条15连接，所述连接部c20与所述十字架9的纵轴11相铰接；通过所述第二伸缩杆16和所述第三伸缩杆21的伸缩推动第一齿条14和第二齿条15，使齿条在齿轮上进行移动，带动U型架8和Z型杆17运动，最终实现所述连杆7的横向和纵向的摆动。

在上述实施例中，为了实现所述第一齿条14和所述第二齿条15与所述第一齿轮12和所述第二齿轮13时刻保持啮合，在第一齿轮12和第二齿轮13处分别设置有导向架22，如附图5所示，具体设置方式是所述横轴10和所述纵轴11分别贯穿所述第一齿轮12和所述第二齿轮13并形成柱体23，所述柱体23上开设有环形槽24，所述导向架22设置有安装环25，通过所述安装环25与所述环形槽24配合实现所述导向架22与所述十字架9的转动连接。

进一步的，所述摆度单元4还包括能够容纳所述U型架8和所述十字架9的第二壳体26，所述第二壳体26一端设置有开口，所述连杆7穿过所述开口并进行摆动。

参见附图6和附图7，在上述实施例中，所述隔断机构6包括转动设置于所述第一壳体1的第二端内的环形座27，所述环形座27上铰接设置若干相同形状的封隔板28，具体形状如图所示，为类似扇形且边缘为弧形的结构，所述若干个封隔板28能够拼接为圆形，为了提高相邻的封隔板28拼接时的密封性能，可以在相邻的封隔板28的接触端面处设置橡胶条等密封件，实现更好的密封效果。位于所述环形座27外侧的所述第一壳体1内侧设置有环形的内齿槽29，所述封隔板28上设置有弧形齿条30，所述弧形齿条30与所述内齿槽29相啮合，在所述环形座27转动时，所述环形座27带动所述封隔板28转动，所述弧形齿条30在所述内齿槽29上转动，由于所述弧形齿条30与所述环形座27的角速度不同而使所述封隔板28有拼接状态变成散开状态，使所述隔断机构6开启。

更为具体的，为了实现环形座27的转动，所述第一壳体1的第二端内设置有内环槽31，所述环形座27设置有向外发散的若干支臂32，所述支臂32的端部卡设于所述内环槽31内并能够在其中移动，所述环形座27与所述第一壳体1之间设置有第四伸缩杆33，通过所述第四伸缩杆33的伸缩驱动所述环形座27在所述内环槽31内进行转动。所述隔断机构6还包括设置与所述第一壳体1的第二端的挡环34，所述封隔板28在拼接状态时所述挡环34与所述封隔板28形成密封。所述弧形齿条30为圆弧形结构，其两端切线方向的交角为120°，所述环形座27上设置有与所述封隔板28数量相同的销轴35，通过销轴35与封隔板28形成铰接。

本发明实施例还公开了一种利用上述的测试装置实现的油田水平井36快速找水方法，包括以下步骤：

S1、将管柱2带动测试装置伸入井内，在其达到水平井36位置时通过封隔器37封隔油套环空；

S2、当测试装置达到水平井36预定位置时，开启隔断机构6；

S3、控制第一伸缩杆3将摆度单元4和找水探头5向前推进，使所述找水探头5伸出第一壳体1；

S4、控制第二伸缩杆16、第三伸缩杆21使连杆7带动找水探头5在竖直方向和水平方向进行摆动，使所述找水探头5可以达到不同的液层区域进行找水。

以上对本发明的较佳实施例进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应属于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种油田水平井快速找水测试装置，通过与管柱连接并被设置于水平井内实现快速找水，其特征在于，包括第一壳体，所述第一壳体包括与所述管柱连接的第一端和与水平井内油水接触的第二端，所述第一壳体内由第一端向第二端依次设置有：

第一伸缩杆，其被设置为能够在长度方向上进行伸长或收缩；

摆度单元，与所述第一伸缩杆连接，所述摆度单元朝向油水的一侧设置有连杆，所述连杆能够在所述管柱的径向方向上进行摆动；

找水探头，与所述连杆连接，所述第一伸缩杆在伸长状态时所述找水探头从所述第一壳体的第二端伸出；

隔断机构，设置于所述第一壳体的第二端，通过开启和闭合动作实现所述第一壳体的开启和封闭。

2.根据权利要求1所述的油田水平井快速找水测试装置，其特征在于，所述摆度单元还包括U型架和十字架，所述十字架包括相互垂直的横轴和纵轴，所述U型架与所述十字架的横轴两端铰接，所述横轴和所述纵轴的一端分别垂直固定设置有第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮上分别啮合设置有第一齿条和第二齿条；所述第一齿条通过第二伸缩杆与所述U型架连接，所述连杆不与所述找水探头连接的一端设置有Z型杆，所述Z型杆包括与所述十字架的纵轴平行的连接部a，所述连接部a一端设置有与所述十字架横轴平行的连接部b，所述连接部a另一端沿所述水平井长度方向设置的连接部c，所述连接部b通过第三伸缩杆与所述第二齿条连接，所述连接部c与所述十字架的纵轴相铰接；通过所述第二伸缩杆和所述第三伸缩杆的伸缩驱动所述连杆实现横向和纵向的摆动。

3.根据权利要求2所述的油田水平井快速找水测试装置，其特征在于，所述第一齿条和所述第二齿条分别通过导向架与所述第一齿轮和所述第二齿轮实现啮合设置。

4.根据权利要求3所述的油田水平井快速找水测试装置，其特征在于，所述横轴和所述纵轴分别贯穿所述第一齿轮和所述第二齿轮并形成柱体，所述柱体上开设有环形槽，所述导向架设置有安装环，通过所述安装环与所述环形槽配合实现所述导向架与所述十字架的转动连接。

5.根据权利要求2所述的油田水平井快速找水测试装置，其特征在于，所述摆度单元还包括能够容纳所述U型架和所述十字架的第二壳体，所述第二壳体一端设置有开口，所述连杆穿过所述开口并进行摆动。

6.根据权利要求1所述的油田水平井快速找水测试装置，其特征在于，所述隔断机构包括转动设置于所述第一壳体的第二端内的环形座，所述环形座上铰接设置若干相同形状的封隔板，所述若干个封隔板能够拼接为圆形，位于所述环形座外侧的所述第一壳体内侧设置有环形的内齿槽，所述封隔板上设置有弧形齿条，所述弧形齿条与所述内齿槽相啮合，在所述环形座转动时，所述环形座带动所述封隔板转动，所述弧形齿条在所述内齿槽上转动，由于所述弧形齿条与所述环形座的角速度不同而使所述封隔板有拼接状态变成散开状态，使所述隔断机构开启。

7.根据权利要求6所述的油田水平井快速找水测试装置，其特征在于，所述第一壳体的第二端内设置有内环槽，所述环形座设置有向外发散的若干支臂，所述支臂的端部卡设于所述内环槽内并能够在其中移动，所述环形座与所述第一壳体之间设置有第四伸缩杆，通过所述第四伸缩杆的伸缩驱动所述环形座在所述内环槽内进行转动。

8.根据权利要求6所述的油田水平井快速找水测试装置，其特征在于，所述隔断机构还包括设置与所述第一壳体的第二端的挡环，所述封隔板在拼接状态时所述挡环与所述封隔板形成密封。

9.根据权利要求6所述的油田水平井快速找水测试装置，其特征在于，所述弧形齿条为圆弧形结构，其两端切线方向的交角为120°，所述环形座上设置有与所述封隔板数量相同的销轴，通过销轴与封隔板形成铰接。

10.一种利用权利要求1～9任一项所述的测试装置实现的油田水平井快速找水方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将管柱带动测试装置伸入井内，在其达到水平井位置时通过封隔器封隔油套环空；

S2、当测试装置达到水平井预定位置时，开启隔断机构；

S3、控制第一伸缩杆将摆度单元和找水探头向前推进，使所述找水探头伸出第一壳体；

S4、控制第二伸缩杆、第三伸缩杆使连杆带动找水探头在竖直方向和水平方向进行摆动，使所述找水探头可以达到不同的液层区域进行找水。