CN205135618U - 小直径地层测试器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小直径地层测试器，包括设置在地表的地面系统和井下探测机构，地面系统通过若干线缆与井下探测机构连接，井下探测机构的直径为80mm，井下探测机构包括马龙头、电子节、机械液压节、测压节和平衡节；马龙头连接线缆和电子节，电子节控制动作及转换信号；机械液压节包括液压系统和推靠机构；测压节包括直流电机减速机构、轴承连接机构、丝杠传动机构和测压缸机构；平衡节采用活塞式结构。本实用新型采取小直径设计，模块化对接，直流供电技术，测压节抽吸地层容积速度可调节，抽吸能压差力能达到8000PSI，无论是高渗透率层还低渗透率层本实用新型均能准确快速的测量出地层压力和渗透率，且结构简单，易于维护，使用方便。

Description

小直径地层测试器

技术领域

本实用新型涉及石油勘探测试设备，具体涉及一种小直径地层测试器(SFT，SmalldiameterFormationTester）。

背景技术

实物提取测井技术就是通过设备提取井下实物，地面实验获得实物的物性参数，地层压力和地层温度分布数据，得到真实的地层资料，为油气的勘探开发提供可靠依据。地层测试器是实物提取测井技术中常用的一种设备，地层测试器提取的是地层流体(液体或气体)。最早的地层测试器是斯伦贝谢公司1974年研制出来的，斯伦贝谢公司称之为RFT。阿特拉斯公司和哈里伯顿公司分别研制出来功能类似的产品，分别称为FMT和SFT0各公司的仪器经过多年的发展，尽管性能各有优劣，但仪器结构和主要功能相似。地层测试器作为井下仪器，其可耐高温高压，外壳用特殊钢材制造，在裸眼井内测试，一次下井可以根据需要无数次地测取地层压力，并可以采集若干地层流体信息。地层测试器大都设有预测室，地层测试器预测压力记录包括三项不同信息，即井内静液柱压力、地层压力和预测时抽液所诱发的短暂的地层压力变化。这些信息可以用来了解地层渗透率，鉴别油藏中可流动体及气、油、水的接触面，估计油藏垂向连通性，研究油层的生产特性和油藏的递减方式等。目前我国石油行业都是引进这三大公司生产的地层测试器产品。仪器外径大、价位高、多故障、配件和服务滞后等，给使用者带来极大不便，也影响了地层测试器在国内的普及。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种小直径地层测试器，采取小直径设计，由若干功能节拼装而成，结构简单，易于维护，使用方便。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种小直径地层测试器，包括设置在地表的地面系统和井下探测机构，地面系统通过若干线缆与井下探测机构连接，所述井下探测机构的直径为80mm，井下探测机构包括马龙头、电子节、机械液压节、测压节和平衡节；所述马龙头连接线缆和电子节，所述电子节控制动作及转换信号；所述机械液压节包括液压系统和推靠机构；所述测压节包括直流电机减速机构、轴承连接机构、丝杠传动机构和测压缸机构；所述平衡节是采用活塞式结构。

所述液压系统包括微型柱塞泵，所述推靠机构包括推靠缸和推靠器，推靠器为菱形结构，液压系统与推靠缸相连接，推靠器与推靠缸相连接。

所述推靠缸包括缸筒、上缸头、下缸头、活塞、活塞杆，缸筒两端分别设有上缸头和下缸头，缸筒内设有活塞，活塞与活塞杆相连接。

所述推靠器包括力臂、支撑臂、左支撑块、右支撑块、左连接块、右连接块、上连接板、下连接板、地液管和封隔器，上连接板上设有封隔器，封隔器与地液管相连接；左连接块与左支撑块相连接，左支撑块与上连接板、下连接板之间均设有力臂和支撑臂，右支撑块与上连接板、下连接板之间均设有力臂和支撑臂，力臂和支撑臂之间设有地液管；左连接块与活塞杆相连接，右连接块与测压节相连接。

所述直流电机减速机构包括直流电机和减速器，直流电机上方设有直流电机扶正块，直流电机通过电机结合子、减速器结合子与减速器相连接，

所述轴承连接机构包括限位套、螺母、推力球轴承和轴承套，轴承套设置在推力球轴承上，限位套分别与轴承套、减速器相连接。

所述丝杠传动机构包括传动杆、传动螺母、防转螺钉和支撑块，传动螺母与防转螺钉固定连接，传动螺母穿在传动杆上，传动杆上设有支撑块，螺母装在传动杆上。

所述测压缸机构包括测压缸缸筒、测压缸活塞杆、测压缸连接块、测压缸管接头和测压缸端盖，测压缸缸筒与测压缸端盖相连接，测压缸活塞杆穿过测压缸端盖，测压缸端盖上设有开关触头，测压缸管接头设置在测压缸连接块上，测压缸管接头上设有触发开关。

所述减速器与联轴器相连接，传动杆与联轴器相连接，传动螺母与连接杆相连接，连接杆与测压缸缸筒相连接；所述轴承套与连接骨架相连接，连接骨架与测压缸连接块相连接；支撑块与连接骨架相连接，防转螺钉滑动设置在连接骨架上。

所述地面系统包括计算机、数据采集处理模块、程控面板箱和两个直流供电面板。

本实用新型的的井下探测机构的直径为80mm，相邻功能节间通过外壳体螺纹连接，马龙头是连接7芯电缆和井下仪器的功能，电子节是控制仪器动作及转换信号，机械液压节包括液压系统和推靠机构组成，通过该节实现封隔地层，测压节是通过直流减速电机控制的测压装置检测地层流体的信息，能够完成地层测试，平衡节是采用活塞式结构能保证仪器内外的压力平衡作用。本实用新型采取小直径设计，由若干功能节拼装而成，模块化对接，每一端接最长不超过3.8米，直流供电技术，测压装置抽吸地层容积速度可调节，抽吸能压差力能达到8000PSI，抽吸速度在0-3ml/秒，无论是高渗透率层还低渗透率层本实用新型均能准确快速的测量出地层压力和渗透率，且结构简单，易于维护，使用方便。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型机械液压节的结构示意图。

图3为本实用新型测压节的内部结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例具体描述本实用新型。

本实用新型的小直径地层测试器，如图1、图2和图3所示，包括设置在地表的地面系统和井下探测机构，地面系统通过若干线缆与井下探测机构连接，井下探测机构的直径为80mm，井下探测机构包括马龙头1、电子节2、机械液压节3、测压节4和平衡节5。马龙头1连接线缆和电子节2，线缆为7芯电缆。电子节2控制整个装置动作及转换信号。机械液压节3包括液压系统和推靠机构，液压系统与推靠系统相连接，实现封隔地层。测压节4包括直流电机减速机构、轴承连接机构、丝杠传动机构和测压缸机构，实现地层的测试。平衡节5采用活塞式结构，能保证整个装置内外的压力平衡。

地面系统包括计算机、数据采集处理模块、程控面板箱和两个直流供电面板。地面系统通过若干线缆为井下探测机构供电，并把井下探测机构传送上来的信号进行收集、放大、整理，显示在地面系统的计算机上，供操作员观察和储存、打印测量曲线。

推靠机构包括推靠缸和推靠器，推靠器为菱形结构，液压系统包括微型柱塞泵，液压系统与推靠缸相连接，推靠器与推靠缸相连接。推靠缸包括缸筒3-2、上缸头3-1、下缸头3-4、活塞3-3、活塞杆3-5，缸筒3-2两端分别设有上缸头3-1和下缸头3-4，缸筒3-2内设有活塞3-3，活塞3-3与活塞杆3-5相连接，活塞杆3-5穿过下缸头3-4。

推靠器包括力臂3-15、支撑臂3-7、左支撑块3-16、右支撑块3-11、左连接块3-6、右连接块3-12、上连接板3-8、下连接板3-14、地液管3-10和封隔器3-9。上连接板3-8上设有封隔器3-9，封隔器3-9与地液管3-10相连接。活塞杆3-5通过螺纹与左连接块3-6的一端相连接，左连接块3-6另一端与左支撑块3-16相连接。左支撑块3-16与上连接板3-8、下连接板3-14之间均设有力臂3-15和支撑臂3-7，右支撑块3-11与上连接板3-8、下连接板3-14之间均设有力臂3-15和支撑臂3-7。左支撑块3-16、右支撑块3-11与上连接板3-8、下连接板3-14之间的力臂3-15长度相同，组成了菱形结构，力臂3-15外端设有支撑臂3-7，支撑臂3-7可以保护力臂3-15。力臂3-15通过销轴3-13固定在左支撑块3-16或右支撑块3-11上。力臂3-15和支撑臂3-7之间设有地液管3-10。右连接块3-12与测压节4相连接。

液压系统的微型柱塞泵为推靠缸提供动力，使活塞杆3-5在活塞3-3的带动下其一端在缸筒3-2内水平移动。随着活塞杆3-5的向下移动，左支撑块3-16和右支撑块3-11之间的距离减少，力臂3-15和支撑臂3-7拱起，将上连接板3-8和下连接板3-14推靠在井壁上，从而将整个装置固定在井壁上。由于上连接板3-8与井壁挤压，封隔器3-9与井壁紧接触，阻断泥浆进入封隔器3-9封隔地层，其内孔通道与地层连通，从而将地层流体进入通道。同理，随着活塞杆3-5的向上移动，左支撑块3-16和右支撑块3-11之间的距离增大，实现菱形推靠器的收拢。

测压节4包括直流电机减速机构、轴承连接机构、丝杠传动机构和测压缸机构。直流电机减速机构包括直流电机4-2和减速器4-5，直流电机4-2上方设有直流电机扶正块4-1，直流电机扶正块4-1用于支撑测压节4的外壳。直流电机4-2通过电机结合子4-3和减速器结合子4-4与减速器4-5相连接。轴承连接机构包括限位套4-7、螺母4-8、推力球轴承4-9和轴承套4-10。轴承套4-10设置在推力球轴承4-9上，限位套4-7分别与轴承套4-10、减速器4-5相连接，从而实现保持限制推力球轴承4-9与减速器4-5之间的距离。丝杠传动机构包括传动杆4-22、传动螺母4-12、防转螺钉4-13、支撑块4-14。防转螺钉4-13固定在传动螺母4-12，传动螺母4-12穿在传动杆4-22上，传动螺母4-12可在传动杆4-22上水平运动，防转螺钉4-13防止传动螺母4-12在传动杆4-22上转动。传动杆4-22上固定设有支撑块4-14。螺母4-8装在传动杆4-22上，防止传动杆4-22水平移动。传动螺母4-12在传动杆4-22移动会对传动杆4-22产生作用力，推力球轴承4-9将该水平作用力转化为推力球轴承4-9的转动力。测压缸机构包括测压缸缸筒4-16、测压缸活塞杆4-17、测压缸连接块4-18、测压缸管接头4-19和测压缸端盖4-21。测压缸缸筒4-16与测压缸端盖4-21相连接，测压缸活塞杆4-17穿过测压缸端盖4-21。测压缸端盖4-21上设有开关触头4-20，测压缸管接头4-19上设有触发开关，测压缸管接头4-19设置在测压缸连接块4-18上。

测压缸管接头4-19通过管路与地液管3-10相连接，从而将抽吸的流体送入测压缸缸筒4-16。减速器4-5与联轴器4-6相连接，传动杆4-22与联轴器4-6相连接，实现传动杆4-22的转动。传动螺母4-12与连接杆4-15相连接，连接杆4-15与测压缸缸筒4-16相固定连接。传动杆4-22转动，传动螺母4-12相对于传动杆4-22水平运动，在连接杆4-15的带动下测压缸缸筒4-1水平移动，测压缸缸筒4-16与测压缸活塞杆4-17相对运动，增大了测压缸缸筒4-16的容积。轴承套4-10与连接骨架4-11相连接，连接骨架4-11与测压缸连接块4-18相连接，连接骨架4-11固定轴承套4-10与轴承套4-10。支撑块4-14与连接骨架4-11相连接，用于支撑连接骨架4-11，防转螺钉4-13滑动设置在连接骨架4-11上。当传动螺母4-12相对于传动杆4-22移动时，防转螺钉4-13在连接骨架4-11上移动，防转螺钉4-13防止传动螺母4-12在传动杆4-22转动。通过直流电机4-20控制测压缸机构可以检测地层流体的信息，能够完成地层测试。

减速器4-5输出轴通过联轴器4-6与传动杆4-11连接，将旋转运动传递给丝杠传动机构。传动杆4-11转动，设置在传动杆4-11上的传动螺母4-12在防转螺钉4-13的作用下只能直线运动，传动螺母4-12的直线运动带动连接杆4-15的直线运动，从而带动测压缸缸筒4-16直线运动，测压缸缸筒4-16相对于测压缸活塞杆4-17运动，增大了测压缸缸筒4-16的容积，方便对测压缸缸筒4-16内的流体进行测压。测压缸缸筒4-16相对于测压缸连接块4-18运动，测压缸端盖4-21上安装的开关触头4-20随测压缸端盖4-21直线运动。开关触头4-20的直线运动表现为远离和靠近设置在测压缸管接头4-19上的触发开关。当开关触头4-20移动接触到触发开关时，测压缸缸筒4-16停止移动。开关触头4-20和触发开关的设置，保证了当测压缸活塞杆4-17与测压缸缸筒4-16的距离达到最小极限值时，停止直流电机4-2，从而保护测压缸缸筒4-16和直流电机4-2，减少功耗。

本实用新型通过电气控制可实现对直流电机4-2和减速器4-5的正反双向转动和转动速度的快慢的调节。轴承连接机构连接在直流电机减速机构和丝杠传动机构之间，将直流电机减速机构的旋转运动传递给丝杠传动机构，轴承连接机构的存在可以防止直流减速机构轴向双向受力。丝杠传动机构将直流电机减速机构的旋转运动转换为直线运动，利用防转螺钉4-13可以实现自锁功能，可精确的停在某位置。测压缸机构在丝杠传动机构的带动下，测压缸缸筒4-16相对于测压缸连接块4-18直线运动，测压缸端盖4-21上的开关触头4-20接近和远离测压缸管接头4-19上的触发开关，从而控制本实用新型的停止。本实用新型抽吸压差能力能达到8000PSI以上，抽吸速度在0-3ml/秒。无论是高渗透率层还低渗透率层本实用新型均能准确快速的测量出地层压力和渗透率。

测压节4采用直流电机，依靠丝杠传动机构传动，完成了测压缸缸筒室的抽吸，该测压缸容积和抽吸速度可调，采用霍尔计数的元件，能准确的控制电机转动的位置，从而能准确地反映出测压活塞的位置；其中该节有信息采集电路，能准确的采集到流体信息。

本实用新型是一种专门用于测量地层压力的地层测试器。其最大直径为80mm，更大范围的满足不同井眼的测试需求；使用高精度石英压力传感器，可精确测量地层压力；抽吸力巨大可达到10000psi，可有效区分不同的低孔隙度、低渗透率地层；预测试室容积双向可调及预测试室抽吸速度可调，解决高低渗透率地层压力曲线完整，地层渗透率计算准确问题；电子节2内置自然伽马探测器，可独立校深；地面配备独立的深度张力系统，可独立测井；推靠器为菱形推靠器，安全可靠，保证了复杂井况下仪器可靠出井。本实用新型具有强大的抽吸力（最高可达到10000psi）,加上其独特的双向可逆调容调速设计，可保证高渗地层、低渗地层等绝大部分复杂地层的地层压力测量工作。根据本实用新型获取的地层压力资料，可以建立地层压力剖面、分析地层渗透率、评价地层产能，为勘探开发提供经济、可靠、快捷的地层评价手段，有利于降低勘探开发成本，提高勘探开发水平。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.小直径地层测试器，包括设置在地表的地面系统和井下探测机构，地面系统通过若干线缆与井下探测机构连接，其特征在于：所述井下探测机构的直径为80mm，井下探测机构包括马龙头（1）、电子节（2）、机械液压节（3）、测压节（4）和平衡节（5）；所述马龙头（1）连接线缆和电子节（2），所述电子节（2）控制动作及转换信号；所述机械液压节（3）包括液压系统和推靠机构；所述测压节（4）包括直流电机减速机构、轴承连接机构、丝杠传动机构和测压缸机构；所述平衡节（5）采用活塞式结构。

2.根据权利要求1所述的小直径地层测试器，其特征在于，所述液压系统包括微型柱塞泵，所述推靠机构包括推靠缸和推靠器，推靠器为菱形结构，液压系统与推靠缸相连接，推靠器与推靠缸相连接。

3.根据权利要求2所述的小直径地层测试器，其特征在于，所述推靠缸包括缸筒（3-2）、上缸头（3-1）、下缸头（3-4）、活塞（3-3）、活塞杆（3-5），缸筒（3-2）两端分别设有上缸头（3-1）和下缸头（3-4），缸筒（3-2）内设有活塞（3-3），活塞（3-3）与活塞杆（3-5）相连接。

4.根据权利要求3所述的小直径地层测试器，其特征在于，所述推靠器包括力臂（3-15）、支撑臂（3-7）、左支撑块（3-16）、右支撑块（3-11）、左连接块（3-6）、右连接块（3-12）、上连接板（3-8）、下连接板（3-14）、地液管（3-10）和封隔器（3-9），上连接板（3-8）上设有封隔器（3-9），封隔器（3-9）与地液管（3-10）相连接；左连接块（3-6）与左支撑块（3-16）相连接，左支撑块（3-16）与上连接板（3-8）、下连接板（3-14）之间均设有力臂（3-15）和支撑臂（3-7），右支撑块（3-11）与上连接板（3-8）、下连接板（3-14）之间均设有力臂（3-15）和支撑臂（3-7），力臂（3-15）和支撑臂（3-7）之间设有地液管（3-10）；左连接块（3-6）与活塞杆（3-5）相连接，右连接块（3-12）与测压节（4）相连接。

5.根据权利要求1所述的小直径地层测试器，其特征在于，所述直流电机减速机构包括直流电机（4-2）和减速器（4-5），直流电机（4-2）上方设有直流电机扶正块（4-1），直流电机（4-2）通过电机结合子（4-3）、减速器结合子（4-4）与减速器（4-5）相连接。

6.根据权利要求5所述的小直径地层测试器，其特征在于，所述轴承连接机构包括限位套（4-7）、螺母（4-8）、推力球轴承（4-9）和轴承套（4-10），轴承套（4-10）设置在推力球轴承（4-9）上，限位套（4-7）分别与轴承套（4-10）、减速器（4-5）相连接。

7.根据权利要求6所述的小直径地层测试器，其特征在于，所述丝杠传动机构包括传动杆（4-22）、传动螺母（4-12）、防转螺钉（4-13）和支撑块（4-14），传动螺母（4-12）与防转螺钉（4-13）固定连接，传动螺母（4-12）穿在传动杆（4-22）上，传动杆（4-22）上设有支撑块（4-14），螺母（4-8）装在传动杆（4-22）上。

8.根据权利要求7所述的小直径地层测试器，其特征在于，所述测压缸机构包括测压缸缸筒（4-16）、测压缸活塞杆（4-17）、测压缸连接块（4-18）、测压缸管接头（4-19）和测压缸端盖（4-21），测压缸缸筒（4-16）与测压缸端盖（4-21）相连接，测压缸活塞杆（4-17）穿过测压缸端盖（4-21），测压缸端盖（4-21）上设有开关触头（4-20），测压缸管接头（4-19）设置在测压缸连接块（4-18）上，测压缸管接头（4-19）上设有触发开关。

9.根据权利要求8所述的小直径地层测试器，其特征在于，所述减速器（4-5）与联轴器（4-6）相连接，传动杆（4-22）与联轴器（4-6）相连接，传动螺母（4-12）与连接杆（4-15）相连接，连接杆（4-15）与测压缸缸筒（4-16）相连接；所述轴承套（4-10）与连接骨架（4-11）相连接，连接骨架（4-11）与测压缸连接块（4-18）相连接；支撑块（4-14）与连接骨架（4-11）相连接，防转螺钉（4-13）滑动设置在连接骨架（4-11）上。

10.根据权利要求1所述的小直径地层测试器，其特征在于，所述地面系统包括计算机、数据采集处理模块、程控面板箱和两个直流供电面板。