一種直讀式油井分層測壓儀的製作方法

2023-12-10 14:24:12

專利名稱：一種直讀式油井分層測壓儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及油井測壓技術領域，尤其是一種直讀式油井分層測壓儀。
技術背景壓力測試是油井試井工作中的一項重要內容。目前普遍採用的壓力測試 方法為流壓測試和復壓測試。其中復壓測試是監測地層能量變化、求解地層 參數、判斷油層連通狀況的一個主要手段。在進行復壓測試時，需要關閉抽 油機，對原油產量有較大的影響。此外測試的壓力為全井壓力，是各地層壓 力的一個綜合表現，無法準確獲知某一地層的壓力恢復情況，使得測試資料 的應用價值降低，無法滿足油田開發後期精細化採油技術對資料的要求。 發明內容本發明的目的在於提供一種油井測壓儀器的結構布局形式，使得儀器不 僅能測得全井壓力的變化，而且能同時測試地層壓力的變化，並在地面實時 顯示井下全井壓力、溫度曲線和地層壓力、溫度曲線，對測試層以外的生產 層原油產量無影響，以克服目前技術的不足。本發明的技術方案是 一種直讀式油井分層測壓儀，包括用於和下井電 纜連接的馬龍頭短節及其連接的測壓部分，所述測壓部分包括地層壓力測壓 短節，所述測壓儀上還設有可控密封短節、可控定位短節以及用於控制密封、 定位短節動作的控制部分，所述控制部分包括用於採集井深信號的遙傳短節、 無線信號收發裝置及定位、密封控制裝置，所述可控密封短節上設有與地層 壓力測壓短節的感壓管相通的測壓孔。所述密封短節包括筒形外殼、成對滑動套設於筒形外殼外壁上的滑套、安 裝在筒形外殼中的滑套驅動機構、成對固定套裝於筒形外殼外壁上的密封套， 所述密封套具有碗口狀的彈性擴口 ，所述密封套的彈性擴口與滑套相對設置 並與筒形外殼之間留有可供滑套插入以撐開其彈性擴口唇邊的間隙，所述滑 套驅動機構具有成對設置的運動方向相反的兩個動力輸出端分別與成對設置 的兩個滑套對應傳動配合，所述測壓孔設置於成對的密封套之間的密封短節 的筒形外殼上。所述可控定位短節的滑套驅動機構包括電機及傳動機構，所述滑套驅動機4構由電機及與電機傳動連接的動力輸出端可沿軸向升降的絲槓螺母機構構 成，所述絲槓螺母機構包括傳動絲槓及與其螺紋配合的成對設置的傳動螺母， 成對設置的兩傳動螺母的螺紋旋向相反，所述傳動絲槓通過傳動連接件與電 機傳動連接，所述的成對設置的兩傳動螺母分別與成對設置的兩個滑套對應 連接，所述筒形外殼上開設有供傳動螺母與滑套的相連部分穿插並沿軸向移 動的軸向槽。所述密封套為皮碗，所述滑套與皮碗的相對端為可與皮碗的彈性擴口插 入配合的收口錐套。所述可控定位短節包括筒狀外殼、安裝在筒狀外殼中的定位爪驅動機構、 爪身轉動裝配於筒狀外殼中的爪端浮擺於筒狀外殼外壁上的一個或一個以上 的定位爪，所述定位爪驅動機構的動力輸出端與定位爪的擺動動作的動力輸 入端傳動配合。所述的定位爪驅動機構由電機及電機驅動的可輸出軸向動力的絲槓螺母 機構構成，所述定位爪上設有可使定位爪張開的彈簧，所述絲槓螺母機構的 動力輸出端在其軸向升降行程中可與定位爪尾端對應接觸傳動配合當絲槓 螺母機構的動力輸出端上升時可頂推定位爪尾端使定位爪的爪端回收，當絲 槓螺母機構的動力輸出端下降時不再頂推定位爪尾端，定位爪受彈簧力張開； 所述絲槓螺母機構是由與電機傳動連接的傳動螺杆及傳動螺杆上通過螺紋裝 配的傳動螺母構成，所述傳動螺母上設有限制傳動螺母旋轉的止旋限位結構， 傳動螺母的頂端設有與定位爪尾端對應配合的頂推端頭。所述的止旋限位結構為傳動螺母與筒狀外殼間的鍵、槽配合結構或非圓 軸、孔配合結構。所述定位爪成對設置，所述彈簧頂裝於成對的兩定位爪的爪端的相對內側 之間。所述測壓部分還包括全井壓力測壓短節。由於採用了上述技術方案，本發明的結構布局形式具有以下特點a) 可在地面控制電動定位短節和電動密封短節中的電機的轉動，撐開 定位爪和皮碗，實現測試層位的準確定位和密封，隔離了地層壓力 和全井壓力，實現了地層壓力的長期監測；b) 分層壓力值的獲得為地質部門提供了有較高價值的資料，使得地質部門能採取正確、有效的措施，最大限度地提高原油採收率。 本發明的油井分層測壓儀適用於普通油、水井壓力測試的場合。


圖1是本發明的在工作時的結構示意圖；圖2是本發明的電動密封短節的結構示意圖；圖3是圖2的A-A剖視圖；圖4是本發明的電動定位短節的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發明包括和電纜27連接的馬龍頭短節21、磁定位遙傳 短節22、電動定位短節23、地層壓力測壓短節24、電動密封短節25和全 井壓力測壓短節26。本發明的測壓儀在使用時，在地面釋放電纜27將測壓儀吊入井下的分 層測壓工作筒17中，其中馬龍頭短節21、磁定位遙傳短節22以及地層壓 力測壓短節24、全井壓力測壓短節26採用已有技術，此處不再詳述。本發 明的創新之處在於測壓儀的電動定位短節23上的定位爪38和電動密封 短節25上的皮碗7、 9與分層測壓工作筒17的內壁可進行可控定位和密封 配合，從而能夠在不同井深處停留和密封，實現對不同深度的地層壓力的 分層測試。分層測壓工作筒17的筒壁上設有對應不同深度地層的地層出液 孔29，該地層出液孔29可與測壓儀的電動密封短節25外筒壁上的測壓孔 15導通。如圖2、圖3所示，本發明的電動密封短節，其中地層壓力測壓短節24、 感壓管11和分層測壓工作筒17的引入是為了便於說明本發明的電動密封短 節的工作原理。本發明的電動密封短節包括筒形外殼14，還包括電機l、聯 軸器2、輸出軸3、傳動軸4、右旋傳動螺母5、滑套6、 16、皮碗7、 9、傳動 螺杆8、左旋傳動螺母IO、傳動螺釘12。筒形外殼14內的下端設置電機1， 上端與地層壓力測壓短節24連接，地層壓力測壓短節24通過感壓管11與筒 形外殼14的中部開設的測壓孔15連通，電機1通過聯軸器2、輸出軸3、傳動 軸4與傳動螺杆8傳動連接，筒形外殼14的筒壁上於測壓孔15的上、下方分 別滑動套裝有兩個滑套16、 6，筒形外殼14的筒壁上於兩滑套16、 6靠近測 壓孔15的一端對應固定套裝有皮碗7、 9。皮碗7、 9與滑套6、 16的相對端為分別為碗口結構與錐套結構，皮碗7、 9與筒形外殼14之間留有可供滑套6、 16插入以撐開皮碗7、 9唇邊的間隙，皮碗7、 9的碗口端的唇邊可被插入的 滑套6、 16從內部擠壓而向外翻出，從而徑向密封筒形外殼14與分層測壓工 作筒17之間的間隙。滑套6通過徑向的傳動螺釘12與右旋傳動螺母5固連， 右旋傳動螺母5旋裝在傳動螺杆8上，滑套6則通過傳動螺釘與旋裝在傳動螺 杆8上的左旋傳動螺母10固連。上述實施例中電動密封短節的皮碗是一種密封套，當然也可以選擇其 他的具有彈性擴口的密封套；上述實施例中的皮碗、滑套也可在測壓儀外 筒上設置多對，而在測壓儀外筒上形成多個密封段；上述實施例中的滑套 驅動機構由電機及絲槓螺母機構構成，由絲槓螺母機構的動力輸出端連接 帶動滑套實現驅動，其傳動配合方式為連接傳動。當然也可以替換為由電 機帶動的其他傳動機構，例如齒輪機構、蝸輪蝸杆機構、鉸鏈機構、皮帶 機構等，與滑套連接傳動或接觸傳動。如圖4所示，本發明的電動定位短節包括筒狀外殼39、電機31、聯軸 器32、輸出軸33、傳動螺杆34、傳動螺母35、彈簧36、轉動軸37和定位 爪38。電機31通過聯軸器32和輸出軸33與傳動螺杆34傳動連接，傳動螺 杆34上通過螺紋裝配有傳動螺母35，傳動螺母35的頂端具有頂推端頭30， 所述傳動螺母35通過止旋限位結構實現在傳動螺杆34轉動時傳動螺母35 僅能在軸向升降移動，止旋限位結構可通過傳動螺母35與筒狀外殼39內壁 的鍵、槽配合或非圓軸、孔配合實現。兩定位爪38的爪身通過轉動軸37轉 動裝配在筒狀外殼39中，兩定位爪38的爪端的相對內側之間頂裝有彈簧36， 彈簧36從傳動螺母35的中部通過。兩定位爪38的尾端內側所在位置與所 述傳動螺母35的頂推端頭30的軸向升降移動行程對應配合當頂推端頭30 上升時可頂推定位爪38尾端使定位爪的爪端回收，當頂推端頭30下降時不 再頂推定位爪38尾端，定位爪38受彈簧力張開。上述實施例中電動定位短節的定位爪驅動機構由電機31及絲槓螺母機構 構成，由絲槓螺母機構的動力輸出端頂推定位爪38實現驅動，其傳動配合的 方式接觸傳動。當然也可以替換為由電機帶動的其他傳動機構，例如齒輪機 構、蝸輪蝸杆機構、鉸鏈機構、皮帶機構等，與定位爪38連接傳動或接觸傳 動。本發明在工作時，馬龍頭短節21連接電纜和磁定位遙傳短節22，並對電 纜接頭進行絕緣密封，實現通訊信號的可靠密封；磁定位遙傳短節22的功能 是採集磁定位深度信號，將井下測試數據編碼傳輸到地面控制儀埠上，接 收地面控制儀傳送下來的指令，並控制相應短節動作；電動定位短節23的功 能是接受磁定位遙傳短節22傳送下來的地面控制指令，控制定位爪的撐開和 收攏，實現與分層測壓工作筒17定位槽的精確定位；地層壓力測壓短節24 和全井壓力測壓短節26的功能是採集和處理地層和全井的壓力、溫度信號； 電動密封短節25的功能是接受磁定位遙傳短節22傳送下來的地面控制指令， 控制皮碗的撐開和收攏，實現與分層測壓工作筒17內孔的密封。當電動定位短節23接收到地面控制信號後，電機31的軸開始轉動，通過 聯軸器32和輸出軸33將轉動傳遞到傳動螺杆34上。傳動螺杆34加工有右旋螺 紋。當傳動螺杆34逆時針方向(俯視)轉動時，帶動傳動螺母35向上做直線 運動，推動定位爪38向內轉動，收攏到其外殼的直徑範圍內，使測壓儀可在 井下分層測壓工作筒17中自由升降；當測壓儀抵達需停留位置處，電動定位 短節23接收到地面控制信號，傳動螺杆34順時針方向(俯視)轉動，帶動傳 動螺母35向下做直線運動，在彈簧36彈力作用下，定位爪38向外撐開到最大， 定位爪38撐開後可卡入井下分層測壓工作筒17內壁上預設的環形定位槽中， 定位爪38與環形定位槽互扣限位配合實現下井工具與井下分層測壓工作筒17 的軸向定位。當測壓儀的電動密封短節接收到地面控制信號後，電機l的軸開始轉動， 通過聯軸器2、輸出軸3和傳動軸4將轉動傳遞到傳動螺杆8上。傳動螺杆8 下端加工右旋螺紋，上端加工左旋螺紋。當傳動螺杆8逆時針方向(俯視) 轉動時，帶動右旋傳動螺母5和左旋傳動螺母10向測壓儀中部做直線運動， 通過傳動螺釘帶動滑套6、 16也向測壓儀中部做直線運動，從而擠壓皮碗7、 9的碗口唇邊向外翻出，與分層測壓工作筒17的內孔形成過盈密封，從而實 現了地層壓力的密封。地層壓力通過感壓管11的測壓孔15引入到地層壓力 測壓短節24上，實現了地層壓力的測試。當電機1帶動傳動螺杆8順時針方 向(俯視)轉動時，帶動右旋傳動螺母5和左旋傳動螺母10向測壓儀外端做 直線運動，通過傳動螺釘帶動滑套6、 16也向外端做直線運動，皮碗7、 9的 碗口唇邊在彈性作用下，收攏到測壓儀的最大直徑範圍內，使測壓儀與分層則壓工作筒17解封.
權利要求
1、一種直讀式油井分層測壓儀，包括用於和下井電纜連接的馬龍頭短節及其連接的測壓部分，所述測壓部分包括地層壓力測壓短節，其特徵在於所述測壓儀上還設有可控密封短節、可控定位短節以及用於控制密封、定位短節動作的控制部分，所述控制部分包括用於採集井深信號的遙傳短節、無線信號收發裝置及定位、密封控制裝置，所述可控密封短節上設有與地層壓力測壓短節的感壓管相通的測壓孔。
2、 根據權利要求1所述的測壓儀，其特徵在於所述密封短節包括筒形外 殼、成對滑動套設於筒形外殼外壁上的滑套、安裝在筒形外殼中的滑套 驅動機構、成對固定套裝於筒形外殼外壁上的密封套，所述密封套具有 碗口狀的彈性擴口 ，所述密封套的彈性擴口與滑套相對設置並與筒形外 殼之間留有可供滑套插入以撐開其彈性擴口唇邊的間隙，所述滑套驅動 機構具有成對設置的運動方向相反的兩個動力輸出端，分別與成對設置 的兩個滑套對應傳動配合，所述測壓孔設置於成對的密封套之間的密封 短節的筒形外殼上。
3、 根據權利要求2所述的測壓儀，其特徵在於所述滑套驅動機構由電機 及與電機傳動連接的動力輸出端可沿軸向升降的絲槓螺母機構構成，所 述絲槓螺母機構包括傳動絲槓及與其螺紋配合的成對設置的傳動螺母， 成對設置的兩傳動螺母的螺紋旋向相反，所述傳動絲槓通過傳動連接件 與電機傳動連接，所述的成對設置的兩傳動螺母分別與成對設置的兩個 滑套對應連接，所述筒形外殼上開設有供傳動螺母與滑套的相連部分穿 插並沿軸向移動的軸向槽。
4、 根據權利要求3所述的測壓儀，其特徵在於所述密封套為皮碗，所述 滑套與皮碗的相對端為可與皮碗的彈性擴口插入配合的收口錐套。
5、 根據權利要求1 4中任意一項所述的測壓儀，其特徵在於所述可控定位短節包括筒狀外殼、安裝在筒狀外殼中的定位爪驅動機構、爪身轉 動裝配於筒狀外殼中的爪端浮擺於筒狀外殼外壁上的一個或一個以上 的定位爪，所述定位爪驅動機構的動力輸出端與定位爪的擺動動作的動 力輸入端傳動配合。
6、 根據權利要求5所述的測壓儀，其特徵在於所述的定位爪驅動機構由電機及電機驅動的可輸出軸向動力的絲槓螺母機構構成，所述定位爪上 設有可使定位爪張開的彈簧，所述絲槓螺母機構的動力輸出端在其軸向 升降行程中可與定位爪尾端對應接觸傳動配合，其配合關係為當絲槓 螺母機構的動力輸出端上升時可頂推定位爪尾端使定位爪的爪端回收， 當絲槓螺母機構的動力輸出端下降時不再頂推定位爪尾端，定位爪受彈 簧力張開；所述絲槓螺母機構是由與電機傳動連接的傳動螺杆及傳動螺 杆上通過螺紋裝配的傳動螺母構成，所述傳動螺母上設有限制傳動螺母 旋轉的止旋限位結構，傳動螺母的頂端設有與定位爪尾端對應配合的頂 推端頭。
7、 根據權利要求6所述的測壓儀，其特徵在於所述的止旋限位結構為傳 動螺母與筒狀外殼間的鍵、槽配合結構或非圓軸、孔配合結構。
8、 根據權利要求7所述的測壓儀，其特徵在於所述定位爪成對設置，所 述彈簧頂裝於成對的兩定位爪的爪端的相對內側之間。
9、 根據權利要求1所述的測壓儀，其特徵在於所述測壓部分還包括全井 壓力測壓短節。
全文摘要
本發明公開了一種直讀式油井分層測壓儀，包括用於和下井電纜連接的馬龍頭短節及其連接的測壓部分，所述測壓部分包括地層壓力測壓短節，所述測壓儀上還設有可控密封短節、可控定位短節以及用於控制密封、定位短節動作的控制部分，所述控制部分包括用於採集井深信號的遙傳短節、無線信號收發裝置及定位、密封控制裝置，所述可控密封短節上設有與地層壓力測壓短節相通的測壓孔；本發明可在地面控制電動定位短節和電動密封短節中的電機的轉動，實現測試層位的準確定位和密封，隔離了地層壓力和全井壓力，實現了地層壓力的長期監測；分層壓力值的獲得為地質部門提供了有較高價值的資料，使得地質部門能採取正確、有效的措施，提高原油採收率。
文檔編號E21B47/06GK101403297SQ200810230560
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月23日 優先權日2008年10月23日
發明者丁連民, 馮貴洪, 輝 朱, 華 楊, 謝冬梅, 郭旭光, 魏紅燕 申請人:中國石油化工股份有限公司河南油田分公司石油工程技術研究院;貴州航天凱山石油儀器有限公司