專利名稱：套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地層測(cè)試器，具體地說(shuō)，涉及一種應(yīng)用于套管井中，用于測(cè)量?jī)?chǔ)層(油氣層)流體性質(zhì)、物性特征和儲(chǔ)層能量的測(cè)試器。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及的地層測(cè)試器應(yīng)用于套管井中，用測(cè)井電纜傳輸?shù)骄拢瑢?duì)儲(chǔ)層進(jìn)行定位、封隔，用抽吸泵(柱塞泵)對(duì)儲(chǔ)層流體進(jìn)行抽吸，進(jìn)而對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行各種參數(shù)測(cè)量的地層測(cè)試器。
背景技術(shù)：
在石油勘探開發(fā)過(guò)程中，為了進(jìn)一步掌握儲(chǔ)層(油氣層)的流體性質(zhì)、物性特征和儲(chǔ)層能量，就需要對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。目前通用的方法就是對(duì)地層進(jìn)行測(cè)試；根據(jù)不同的情況和目的對(duì)地層的測(cè)試方法可以是裸眼井地層測(cè)試和套管井地層測(cè)試。
套管井地層測(cè)試有兩大類，一類是鉆柱地層測(cè)試法，一類是電纜地層測(cè)試法。
鉆柱地層測(cè)試法是用鉆柱或油管把地層測(cè)試器傳輸?shù)骄拢诘孛嫱ㄟ^(guò)提放式或壓控式操作地層測(cè)試器，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行封隔、打開或關(guān)閉測(cè)試閥，使地層流體進(jìn)行流動(dòng)，對(duì)流體流動(dòng)過(guò)程中的壓力和溫度隨時(shí)間的變化進(jìn)行跟蹤記錄，并對(duì)流體進(jìn)行取樣，進(jìn)而對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。該方法技術(shù)成熟，解釋資料可靠性程度高。然而，其不足之處是施工周期長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，定位操作復(fù)雜，安全控制性差，尤其是在深井或海上鉆井平臺(tái)上進(jìn)行施工，這一方法的缺點(diǎn)更為突出。
電纜地層測(cè)試法是指用電纜把地層測(cè)試器傳輸、定位到井下，通過(guò)地面操作面板發(fā)出控制信號(hào)，使井下測(cè)試器對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行推靠封隔，對(duì)地層流體進(jìn)行小體積量抽吸和取樣，并對(duì)壓力和溫度進(jìn)行跟蹤記錄，進(jìn)而達(dá)到對(duì)油氣層進(jìn)行評(píng)價(jià)的目的。該方法使地層測(cè)試電氣化成為可能。然而，由于該方法所使用的封隔器不是全部把油層井段封隔，而是封隔井壁上的一個(gè)“點(diǎn)”，因而所求得的儲(chǔ)層資料普遍性較差。再者，由于其抽吸泵在同一次封隔“點(diǎn)”處只能抽吸一次且抽吸量較小，因而其探測(cè)范圍較小，高壓物性取樣也不真實(shí)，其原因是未能消除污染帶的干擾。故，所得的解釋結(jié)果不能較準(zhǔn)確地反映油氣層的真實(shí)面貌。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服鉆柱地層測(cè)試施工周期長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，定位操作復(fù)雜，安全控制性差的不足，也為了克服電纜地層測(cè)試中封隔器是對(duì)井壁上的“點(diǎn)”進(jìn)行封隔，對(duì)封隔點(diǎn)抽吸量過(guò)小、取樣不真實(shí)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于套管井中的、用測(cè)井電纜傳輸?shù)骄?、可?duì)儲(chǔ)油層或儲(chǔ)油層段進(jìn)行定位、封隔、抽吸、進(jìn)而對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的地層測(cè)試器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器，它主要由地面電氣控制部分和安裝在套管井內(nèi)的井下測(cè)試部分構(gòu)成；地面電氣控制部分與井下測(cè)試部分之間通過(guò)測(cè)井電纜相連；所述地面電氣控制部分通過(guò)測(cè)井電纜向所述井下測(cè)試部分提供電源，操控井下測(cè)試部分的動(dòng)作，接收、分析、處理井下測(cè)試部分上傳的各種數(shù)據(jù)；所述井下測(cè)試部分是用測(cè)井電纜下放在套管井內(nèi)，主要完成對(duì)被測(cè)儲(chǔ)層的定位，對(duì)被測(cè)井段的坐封與解封，對(duì)被測(cè)儲(chǔ)層流體進(jìn)行可控體積的抽吸、取樣、各種參數(shù)的測(cè)量，以及將所測(cè)量的各種數(shù)據(jù)通過(guò)測(cè)井電纜上傳給所述地面電氣控制部分；它自上而下依次由電子節(jié)單元、壓力平衡器單元、液壓節(jié)單元、抽吸泵上封隔器單元、過(guò)濾器調(diào)整節(jié)單元和下封隔器單元組合而成；井下測(cè)試部分的各組成單元的兩端為盲插端，各組成單元彼此間通過(guò)盲插端組裝在一起，并通過(guò)游刃緊鎖、固定、密封組成一個(gè)完整的井下測(cè)試部分。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述井下測(cè)試部分還包括一馬籠頭，該馬籠頭的一端通過(guò)測(cè)井電纜與地面電氣控制部分相連，另一端與井下測(cè)試部分中的電子節(jié)單元相連；它主要起連接測(cè)井電纜與井下裝置兩部分的作用。
所述井下電子節(jié)單元主要由深度校正系統(tǒng)和井下微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)組成；主要完成對(duì)儲(chǔ)層的定位、接收地面電氣控制部分下傳的操作命令、接收井下傳感器測(cè)量的各種數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)處理后上傳給地面電氣控制部分。
所述壓力平衡器單元主要由壓力平衡器缸體和井筒液柱壓力傳感器組成；其功能是平衡套管井井筒與測(cè)試器內(nèi)外壓力，保護(hù)測(cè)試器、監(jiān)測(cè)井筒外液柱壓力變化的作用。
所述液壓節(jié)單元主要由電機(jī)、液壓泵、增壓缸、各種液壓閥、電磁閥、測(cè)量流體溫度、壓力的傳感器等組成，這些元件按液壓工作原理集成在液壓節(jié)單元里，形成液壓回路和電器回路；主要功能是完成地面計(jì)算機(jī)操控系統(tǒng)下傳的各種操作工作指令通過(guò)液壓回路打開和關(guān)閉各種液壓閥、電磁閥、實(shí)現(xiàn)測(cè)試器的程序、監(jiān)測(cè)儲(chǔ)層流體電阻率、溫度、壓力的變化，監(jiān)控測(cè)試器工作狀態(tài)。
所述抽吸泵上封隔器單元主要由抽吸泵總成(液壓缸驅(qū)動(dòng)的柱塞泵)和由液壓缸驅(qū)動(dòng)的封隔器總成；它主要完成封隔地層、對(duì)儲(chǔ)層流體進(jìn)行抽吸和高壓物性取樣。
所述過(guò)濾調(diào)整節(jié)單元主要由上過(guò)濾器、調(diào)整節(jié)(內(nèi)置備用電子壓力計(jì)托筒)、下過(guò)濾器組成；上、下過(guò)濾器起連通儲(chǔ)層與測(cè)試器并對(duì)儲(chǔ)層流體進(jìn)行過(guò)濾，調(diào)整節(jié)用來(lái)調(diào)整跨隔測(cè)試的間距。
所述下封隔器單元主要由液壓缸驅(qū)動(dòng)的封隔器和備用增置端構(gòu)成；前者主要用于跨隔(分層)測(cè)試中對(duì)測(cè)試井段下部?jī)?chǔ)層進(jìn)行分隔，后者作為增置備用裝置之用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、施工周期短，勞動(dòng)強(qiáng)度小，定位、封隔準(zhǔn)確，，各種參數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確由于本發(fā)明是用測(cè)井電纜將井下測(cè)試部分傳輸?shù)教坠芫畠?nèi)，所以，施工周期短、勞動(dòng)強(qiáng)度小。又由于本發(fā)明是通過(guò)自然伽瑪儀、磁定位儀校深定位的，是通過(guò)地面計(jì)算機(jī)操控部分發(fā)示指令，完成井下封隔器對(duì)被測(cè)井段的坐封與解封，所以，本發(fā)明對(duì)被測(cè)儲(chǔ)層定位、封隔準(zhǔn)確。又由于本發(fā)明是通過(guò)地面計(jì)算機(jī)操控部分、測(cè)控電纜操控井下各種電磁閥、繼電器的動(dòng)作，并通過(guò)抽吸泵(即柱塞泵)完成對(duì)儲(chǔ)層流體進(jìn)行可控體積的抽吸、取樣；用流體溫度、壓力、電阻率傳感器完成對(duì)地層流體流動(dòng)過(guò)程的各種參數(shù)的實(shí)施監(jiān)測(cè)；并把所記錄的各種數(shù)據(jù)通過(guò)測(cè)井電纜傳輸?shù)降孛嬗?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)控與處理系統(tǒng)，進(jìn)而完成對(duì)儲(chǔ)層的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，所以，本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，對(duì)儲(chǔ)層各種參數(shù)的測(cè)量是準(zhǔn)確的，對(duì)數(shù)據(jù)的分析是可靠的；而且，本發(fā)明縮短了測(cè)試周期，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和測(cè)試費(fèi)用，可監(jiān)控程度與安全操控程度高。
2、本發(fā)明自動(dòng)化程度高由于本發(fā)明是通過(guò)地面電氣控制部分操控井下各種液壓閥和電磁閥的動(dòng)作，使上、下封隔器完成對(duì)被測(cè)井段的封隔和解封，使抽吸泵完成對(duì)被測(cè)井段的抽吸、取樣，并對(duì)各種傳感器上傳的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，所以，本發(fā)明自動(dòng)化程度高，分析結(jié)果準(zhǔn)確性高。
3、本發(fā)明對(duì)被測(cè)井段的抽吸量大，測(cè)試結(jié)果更真實(shí)地反映儲(chǔ)層的本來(lái)面目由于本發(fā)明的上、下封隔器是對(duì)整個(gè)被測(cè)井段儲(chǔ)層進(jìn)行封隔和解封，然后通過(guò)抽吸泵完成對(duì)被測(cè)儲(chǔ)層的抽吸、取樣，抽吸量大，所以，本發(fā)明各傳感器檢測(cè)的是整個(gè)儲(chǔ)層的動(dòng)態(tài)情況，反應(yīng)的是整個(gè)被測(cè)儲(chǔ)層的真實(shí)面貌。
又由于本發(fā)明的封隔器能對(duì)不同的油氣井段進(jìn)行常規(guī)封隔和跨隔封隔，其跨隔間距又可根據(jù)油氣層厚薄進(jìn)行調(diào)整，抽吸泵又可對(duì)儲(chǔ)層流體進(jìn)行可控體積的抽吸，并能取得真實(shí)的高壓物性樣品，這就使得本發(fā)明測(cè)試目標(biāo)更寬廣，測(cè)試結(jié)果更真實(shí)地反應(yīng)儲(chǔ)層的本來(lái)面目。
4、本發(fā)明測(cè)試功能強(qiáng)，測(cè)試費(fèi)用低本發(fā)明不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層的常規(guī)封隔(單封隔器)測(cè)試、選層(跨隔)封隔(雙封器)測(cè)試，而且，還能夠完成對(duì)普通地層的壓降、壓恢測(cè)試任務(wù)，以及對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行可控體積量的抽吸，進(jìn)行更大范圍的動(dòng)態(tài)測(cè)試評(píng)價(jià)，故，本發(fā)明測(cè)試功能強(qiáng)大。另外，本發(fā)明不僅能夠?qū)崿F(xiàn)地層測(cè)試任務(wù)，而且，還能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)試油所達(dá)到的目標(biāo)，大大節(jié)省了試油的費(fèi)用。


圖1為本發(fā)明套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器組裝、結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明電氣工作原理框3為本發(fā)明地面控制系統(tǒng)控制程序工作原理框4為本發(fā)明電子節(jié)單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)5為本發(fā)明壓力平衡器單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)6為本發(fā)明液壓節(jié)單無(wú)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)7為本發(fā)明抽吸泵上封隔器單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)8為本發(fā)明過(guò)濾調(diào)整節(jié)單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)9為本發(fā)明下封隔器單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)10為本發(fā)明電子節(jié)單元控制程序工作原理框11為本發(fā)明液壓節(jié)單元工作原理框圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器主要由地面電氣控制部分1和安裝在套管井4內(nèi)的井下測(cè)試部分2構(gòu)成；地面電氣控制部分1與井下測(cè)試部分2之間通過(guò)測(cè)井電纜3相連，操控井下測(cè)試部分2的動(dòng)作，接收、分析、處理井下測(cè)試部分上傳的各種數(shù)據(jù)。
如圖所示，井下測(cè)試部分2安裝在套管井4內(nèi)；它由自上而下依次由馬籠頭21、電子節(jié)單元22、壓力平衡器單元23、液壓節(jié)單元24、抽吸泵25、抽吸泵上封隔器單元26、過(guò)濾器調(diào)整節(jié)單元27、下封隔器單元28組合而成。為了使上述各部分組裝、安裝方便，本發(fā)明將上述各單元的兩端設(shè)計(jì)為盲插端，在井上可以通過(guò)盲插端快速地將各單元組裝在一起，再通過(guò)游刃緊鎖、固定、密封好。
如圖2所示，地面電氣控制部分1主要由地面調(diào)壓柜、升壓柜、控制柜、計(jì)算機(jī)、測(cè)井絞車組成，其主要功能是向井下測(cè)試部分2提供電源，發(fā)出操控命令，接收、處理井下測(cè)試部分2反饋的數(shù)據(jù)，并對(duì)井下測(cè)試部分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理、分析和顯示。地面控制部分1通過(guò)電纜3與井下測(cè)試部分2相連，下傳各種操作命令，操控井下各部分的動(dòng)作，接收各種測(cè)量數(shù)據(jù)、處理接收到的數(shù)據(jù)。
井下測(cè)試部分2主要完成對(duì)被測(cè)儲(chǔ)層的定位，對(duì)被測(cè)井段的坐封與解封，對(duì)被測(cè)儲(chǔ)層流體進(jìn)行可控體積的抽吸、取樣，用流體溫度、壓力、電阻率傳感器完成對(duì)地層流體流動(dòng)過(guò)程的各種參數(shù)的監(jiān)測(cè)，以及將所測(cè)量的各種數(shù)據(jù)通過(guò)測(cè)井電纜傳輸?shù)降孛嬗?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)控與處理系統(tǒng)。其中，所述井下電子節(jié)單元22主要由深度校正系統(tǒng)(如自然伽瑪、磁定位測(cè)量裝置)和井下微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)組成。深度校正系統(tǒng)主要完成對(duì)儲(chǔ)層的定位。井下微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)主要完成采集各種信號(hào)傳感器(如自然伽瑪儀、套管接箍定位測(cè)量電路(CCL)、壓力、溫度、流量傳感器等)檢測(cè)的數(shù)據(jù)，處理采集的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)通過(guò)串口經(jīng)載波通信方式發(fā)送給地面微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；同時(shí)，接收地面微機(jī)發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，并根據(jù)控制信號(hào)控制相應(yīng)的電磁閥動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)測(cè)試器工作狀態(tài)(座封、抽吸、取樣、解封等)的測(cè)試操作。
所述壓力平衡器單元23主要由壓力平衡器缸體和井筒液柱壓力傳感器組成。其功能是平衡套管井井筒與測(cè)試器內(nèi)外壓力，保護(hù)測(cè)試器、監(jiān)測(cè)井筒外液柱壓力變化的作用。
所述液壓節(jié)單元24主要由電機(jī)、液壓泵、增壓缸、各種液壓閥、電磁閥、測(cè)量流體溫度、壓力的傳感器等組成，這些裝置按液壓工作原理集成在液壓節(jié)單元24里。它的主要功能是完成地面計(jì)算機(jī)操控系統(tǒng)下傳的各種操作工作指令打開和關(guān)閉各種液壓閥、電磁閥、實(shí)現(xiàn)測(cè)試器的各個(gè)工作程序、監(jiān)測(cè)儲(chǔ)層流體電阻率、溫度、壓力的變化。
所述抽吸泵上封隔器單元26主要由抽吸泵25(液壓缸驅(qū)動(dòng)的柱塞泵)和由液壓缸驅(qū)動(dòng)的封隔器總成(若是跨隔測(cè)試它作為上封隔器使用)。它主要完成封隔地層、對(duì)儲(chǔ)層流體進(jìn)行抽吸和高壓物性取樣。
所述過(guò)濾調(diào)整節(jié)單元27主要由上過(guò)濾器、調(diào)整節(jié)(內(nèi)置備用電子壓力計(jì)托筒)、下過(guò)濾器組成。上、下過(guò)濾器起連通儲(chǔ)層與測(cè)試器并對(duì)儲(chǔ)層流體進(jìn)行過(guò)濾，調(diào)整節(jié)用來(lái)調(diào)整跨隔測(cè)試的間距。
所述下封隔器單元28主要由液壓缸驅(qū)動(dòng)的封隔器和備用增置端29構(gòu)成。前者主要用于跨隔(分層)測(cè)試中對(duì)測(cè)試井段下部?jī)?chǔ)層進(jìn)行分隔，后者作為增置備用裝置之用。
下面結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述地面電氣控制部分1包括地面調(diào)壓柜、升壓柜、控制柜、微機(jī)。地面調(diào)壓柜和升壓柜是將三相380V(50HZ)交流電經(jīng)電源控制開關(guān)、三相自耦調(diào)壓器、升壓變壓器矢量配接輸出兩相正交交流電。兩相正交交流電通過(guò)面板電機(jī)啟動(dòng)開關(guān)后經(jīng)集流環(huán)，測(cè)井電纜、馬籠頭21向井下雙相交流異步電機(jī)供電。另外，220V(50HZ)交流電，經(jīng)隔離變壓器隔離后送到地面調(diào)制變壓器的次級(jí)中心抽頭上，再經(jīng)集流環(huán)，油井電纜送到井下調(diào)制變壓器。在該變壓器次級(jí)中心抽頭上引出后，分兩路，一路送到各固體開關(guān)，另一路經(jīng)降壓、整流、穩(wěn)壓后得到十5V、+10V、+12V直流電，供給井下電子線路使用。如圖2、圖3所示，所述控制柜是以CPU(80C55)為主構(gòu)成的單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，全部控制程序固化在一片4k字節(jié)的只讀存貯芯片(EPROM27C32)中。構(gòu)成控制柜的單片機(jī)主要完成將面板上的功能鍵、控制開關(guān)狀態(tài)采集到微機(jī)中，形成增益字及控制字；增益字用于自然伽瑪?shù)脑鲆嬲{(diào)節(jié)，以滿足自然伽瑪刻度要求；控制字通過(guò)載波通信方式發(fā)送到井下微機(jī)，井下微機(jī)按照控制字控制液壓回路中各電磁閥的工作狀態(tài)，使測(cè)試器實(shí)現(xiàn)各工作狀態(tài)，完成如座封、抽吸、取樣、解封等測(cè)試過(guò)程；同時(shí)，地面微機(jī)接收并處理井下微機(jī)發(fā)送來(lái)的各種信號(hào)，將自然伽瑪計(jì)數(shù)、液壓泵工作壓力、座封工作壓力、流體溫度、流體壓力及流體電阻率等參數(shù)，以十進(jìn)制數(shù)字方式顯示在面板的顯示窗口上。此外，地面控制系統(tǒng)提供了一個(gè)RS232串行輸出口、一個(gè)自然伽瑪/CCL模擬輸出口。該二輸出口與地面數(shù)據(jù)測(cè)井系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)井系統(tǒng)與測(cè)試器系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)操作。地面上的計(jì)算機(jī)主要完成對(duì)測(cè)試資料進(jìn)行收集、現(xiàn)場(chǎng)處理和解釋。
如圖1、圖2所示，所述馬籠頭21的一端通過(guò)電纜3與地面電氣控制部分1相連，另一端與井下測(cè)試部分2中的電子節(jié)單元22相連。它主要起將井上、井下兩部分對(duì)接、連接的作用。
圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例中電子節(jié)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。如圖所示，在本發(fā)明具體實(shí)施例中，電子節(jié)單元22由保護(hù)套筒221、安裝在套筒內(nèi)的自然伽瑪/套管接箍磁定位測(cè)量電路、井下微機(jī)測(cè)控電路222構(gòu)成。保護(hù)套筒的上、下端為盲插端223、224，套筒內(nèi)設(shè)有一中空管225，中空管225用于鋪設(shè)電源電纜、信號(hào)電纜。電子節(jié)單元22的上盲插端223通過(guò)由壬與馬龍頭21緊鎖密封連接，下盲插端223通過(guò)由壬與壓力平衡器23密封連接。
圖5是本發(fā)明具體實(shí)施例中壓力平衡器23的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。如圖所示，它由壓力平衡器缸體231、設(shè)置在缸體內(nèi)的活塞232、設(shè)置在缸體內(nèi)的環(huán)空液柱壓力傳感器233和旁通閥234構(gòu)成。缸體的上下兩端為盲插端235、236，上盲插端235通過(guò)游刃與電子節(jié)單元22緊鎖密封連接，下盲插端236通過(guò)游刃與液壓節(jié)單元24緊鎖密封連接。在缸體內(nèi)還設(shè)有一中空管237，用于鋪設(shè)電源電纜、信號(hào)電纜。
壓力平衡器缸體231內(nèi)的環(huán)形活塞232在壓力平衡器缸體231內(nèi)上下來(lái)回運(yùn)動(dòng)，起平衡測(cè)試器內(nèi)部壓力與井筒環(huán)空液柱壓力的作用。壓力平衡器上部安裝的井筒液柱壓力傳感器233，用來(lái)監(jiān)測(cè)井筒液柱的變化，并由此計(jì)算出抽吸量的多少。壓力平衡缸體231上部的旁通閥234起著溝通平衡器與井筒的作用，它能使井筒濾液進(jìn)出平衡器，使活塞232上下運(yùn)動(dòng)，起到平衡內(nèi)外壓力的作用。在缸體231內(nèi)活塞232的下部還設(shè)有彈簧，當(dāng)外部壓力降低時(shí)，它驅(qū)使活塞上行使井筒濾液排出壓力平衡器。
圖6是液壓節(jié)單元24的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，如圖所示，它主要由保護(hù)套筒241、安裝在保護(hù)套筒內(nèi)的電機(jī)、液壓泵、增壓缸、各種液壓閥、電磁閥、測(cè)量流體溫度、壓力的傳感器等構(gòu)成；保護(hù)套筒內(nèi)的電機(jī)、液壓泵、增壓缸、各種液壓閥、電磁閥構(gòu)成若干道油路和電路，控制與之相通的抽吸泵、上封隔器和下封隔器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)井段的封隔、抽吸、取樣。如圖所示，保護(hù)套筒241的上下端均為盲插端242、243，上盲插端242通過(guò)游刃與壓力平衡器23緊鎖密封連接，下盲插端243通過(guò)游刃與抽吸泵上封隔器26緊鎖密封連接。
在保護(hù)套筒241內(nèi)自上而下是電機(jī)、液壓泵、上閥位段、增壓缸、下閥位段。各種液壓閥、電磁閥位于上、下閥位段244、245內(nèi)，監(jiān)測(cè)液壓回路的壓力傳感器位于液壓總成的上閥位段244；監(jiān)測(cè)地層流體壓力、溫度與流體電阻率的傳感器位于液壓總成的下闊位段245，這些傳感器通過(guò)管線在過(guò)濾調(diào)整節(jié)單元27的上過(guò)濾器節(jié)處與地層連通。
圖7是抽吸泵上封隔器單元26的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，如圖所示，它主要由保護(hù)套筒261、安裝在保護(hù)套筒261內(nèi)的抽吸泵25、各種電磁閥、液壓閥和封隔器262構(gòu)成。如圖所示，保護(hù)套筒261分為三段，抽吸泵25位于保護(hù)套筒的上部，各種電磁閥和液壓閥位于保護(hù)套筒的中部263，封隔器262位于保護(hù)套筒的下部。在保護(hù)套筒的內(nèi)還設(shè)有一中空管264，用于鋪設(shè)電源電纜、信號(hào)電纜。另外，保護(hù)套筒261的上下端也設(shè)計(jì)為盲插端，上盲插端265通過(guò)游刃與液壓節(jié)單元24緊鎖密封連接，下盲插端266通過(guò)游刃與過(guò)濾調(diào)整節(jié)27緊鎖密封連接。
封隔器262主要是完成對(duì)被測(cè)井段的封隔，抽吸泵25主要完成對(duì)被測(cè)儲(chǔ)層的抽吸、取樣。它們受位于液壓節(jié)單元24和保護(hù)套筒中部的各種液壓閥、電磁閥的操控。
圖8是過(guò)濾器調(diào)整節(jié)單元27結(jié)構(gòu)示意圖，它主要由上過(guò)濾器271、調(diào)整節(jié)272和下過(guò)濾器273組成。上、下過(guò)濾器是起連通儲(chǔ)層與測(cè)試器并對(duì)儲(chǔ)層流體進(jìn)行過(guò)濾的作用。上過(guò)濾器271上段與上封隔器26連接，下段與調(diào)整節(jié)272連接。調(diào)整節(jié)272是調(diào)整上、下封隔器之間的跨隔間距；它上端與上過(guò)濾器271連接，下端與下過(guò)濾器273連接，下過(guò)濾器與下封隔器總成28上端連接，調(diào)整節(jié)內(nèi)置有備用壓力計(jì)托筒。
圖9是下封隔器單元28結(jié)構(gòu)示意圖，它主要由保護(hù)套筒281、安裝在套筒內(nèi)的封隔器282構(gòu)成。下封隔器28與上封隔器26配合對(duì)被測(cè)儲(chǔ)層(油氣層)進(jìn)行封隔，上封隔器26內(nèi)的抽吸泵25對(duì)封隔的儲(chǔ)層進(jìn)行抽吸、取樣；安裝在液壓節(jié)單元內(nèi)的各種溫度、壓力、流量傳感器對(duì)被測(cè)儲(chǔ)油層進(jìn)行各種參數(shù)的測(cè)量，并將測(cè)量后的參數(shù)上傳給井上控制部分進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理。保護(hù)套筒的下端連接有備用增置端29，以備增添新的部件，如備用取樣筒、下壓力計(jì)等裝置。在保護(hù)套筒內(nèi)設(shè)有用于鋪設(shè)電纜的中空管284。
本發(fā)明的核心部分是井下測(cè)試部分中的電子節(jié)單元22、液壓節(jié)單元24和抽吸泵上封隔器單元26、下封隔器單元28。
電子節(jié)單元22主要完成對(duì)儲(chǔ)層的定位以及對(duì)各種信號(hào)傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)(如自然伽瑪、CCL、壓力、溫度、流量等)進(jìn)行采集、A/D轉(zhuǎn)換處理，并把這些信號(hào)通過(guò)串口經(jīng)載波通信方式發(fā)送給地面微機(jī)系統(tǒng)；同時(shí)，接收地面微機(jī)發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，并根據(jù)控制信號(hào)控制相應(yīng)的電磁閥動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)測(cè)試器工作狀態(tài)(座封、抽吸、取樣、解封等)的測(cè)試操作。如圖2所示，井下電子節(jié)單元內(nèi)的微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)主要是以CPU(80C55)為主構(gòu)成的單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，它主要是把地面電氣控制系統(tǒng)提供的電源向各種動(dòng)力電機(jī)、各種傳感器(壓力、溫度、液體電阻率傳感器)供電，并把地面系統(tǒng)發(fā)出操控信號(hào)下傳到控制和監(jiān)測(cè)裝置，完成一系列操作，再把壓力、溫度、液體性質(zhì)傳感器感應(yīng)的信息轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，并按一定的時(shí)間間隔向地面監(jiān)測(cè)與資料處理系統(tǒng)傳輸。
井下微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其工作流程圖如附圖10所示程序在完成初始化工作之后，首先執(zhí)行接收模塊，在接收模塊里，CPU通過(guò)查詢接收中斷標(biāo)字位“RI”來(lái)判斷地面微機(jī)是否送來(lái)數(shù)據(jù)，如“RI”為“0”，則繼續(xù)查詢，如“RI”為“1”則讀入控制字，然后執(zhí)行電磁閥控制模塊；在電磁閥控制模塊里，CPU將剛接收到的控制字與上次接收到的控制字按位進(jìn)行比較，如有變化，則將變化位送到相應(yīng)的固體開關(guān)，使相應(yīng)電磁閥動(dòng)作，如無(wú)變化，則向下執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換模塊；在A/D轉(zhuǎn)換模塊里，CPU依次接通各模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，對(duì)泵壓、封隔器工作壓力，流體壓力、溫度、性質(zhì)等信號(hào)進(jìn)行采樣，同時(shí)訪問TO計(jì)數(shù)器，取得樣自然伽瑪脈沖計(jì)數(shù)，最后執(zhí)行發(fā)送模塊；發(fā)送模塊將剛接收到的控制字連同采集到的數(shù)據(jù)等發(fā)送到地面微機(jī)。
液壓節(jié)單元24主要由電機(jī)、液壓泵、增壓缸、各種液壓閥、電磁閥、測(cè)量流體溫度、壓力的傳感器等組成，這些裝置按液壓工作原理圖集成在液壓節(jié)單元里，形成若干條液壓回路和電氣回路。如圖11所示，液壓節(jié)內(nèi)電機(jī)帶動(dòng)液壓泵通過(guò)液壓回路、增壓回路，控制各種液壓閥、電磁閥，使上、下封隔器完成對(duì)被測(cè)井段的坐封、解封，以及抽吸泵對(duì)坐封井段的抽吸、取樣。
抽吸泵上封隔器單元26和下封隔器單元28主要完成對(duì)被測(cè)儲(chǔ)油層或儲(chǔ)油層井段的封隔、抽吸、取樣。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)井段快速、準(zhǔn)確地測(cè)試的過(guò)程是1、準(zhǔn)備階段在井上，先將井下各測(cè)試部件的盲插端彼此對(duì)接、組成起來(lái)；然后，對(duì)組裝后的整個(gè)井下測(cè)試部分進(jìn)行自檢，自檢通過(guò)后；通過(guò)測(cè)井絞車、測(cè)井電纜將井下測(cè)試部分下放到套管井內(nèi)；2、井下測(cè)試部分定位通過(guò)井下電子節(jié)單元中的自然伽瑪/套管接箍磁定位測(cè)量電路定位，將井下測(cè)試部分中的過(guò)濾調(diào)整節(jié)單元定位在被測(cè)儲(chǔ)層(油氣層)部位；3、啟動(dòng)液壓系統(tǒng)通過(guò)井上電氣控制部分啟動(dòng)井下液壓節(jié)單元中電機(jī)、液壓泵，為液壓回路供油；
4、上、下封隔器坐封當(dāng)回路壓力升高到大于4MPa時(shí)，井上電氣監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出命令，打開控制封隔器坐隔的電磁閥，使上、下封隔器處于坐封狀態(tài)，隨著液壓泵繼續(xù)供液給上下封隔器坐封缸，活塞運(yùn)動(dòng)驅(qū)使上、下封隔器坐封；此時(shí)的最大坐封壓力為9Mpa；5、抽吸泵抽吸、常規(guī)測(cè)試井上監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出命令，打開電磁閥使抽吸泵工作，抽吸泵(液壓柱塞泵)單行程運(yùn)動(dòng)一次，此時(shí)抽吸泵儲(chǔ)層流體缸體內(nèi)有2000ml擬真空狀態(tài)的容積，這時(shí)打開控制測(cè)試閥的電磁閥，使測(cè)試閥打開，油氣層流體通過(guò)上、下過(guò)濾器經(jīng)測(cè)試閥自動(dòng)進(jìn)入到抽吸泵的儲(chǔ)層流體缸體中，此時(shí)排泄閥關(guān)閉；這樣可進(jìn)行壓降、壓恢動(dòng)態(tài)測(cè)試評(píng)價(jià)；6、井上電氣監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)井下測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理井下電子節(jié)單元采集各種傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后上傳給井上電氣監(jiān)控系統(tǒng)中的微機(jī)進(jìn)行處理；井上電氣監(jiān)控系統(tǒng)中的微機(jī)對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)、處理；7、上、下封隔器解封當(dāng)壓恢測(cè)試結(jié)束后，井上電氣監(jiān)控系統(tǒng)再次發(fā)出命令，通過(guò)各種液壓閥、電磁閥，關(guān)閉測(cè)試閥和排泄閥，并使上、下封隔器完成對(duì)被測(cè)油層的解封；將液壓回路中的液壓油推入封隔器解封缸，推動(dòng)活塞使封隔器解封；8、關(guān)閉液壓系統(tǒng)9、提升井下測(cè)試部分至此整個(gè)測(cè)試過(guò)程完成。
在測(cè)試過(guò)程中，當(dāng)套管井井筒環(huán)境壓力較高時(shí)，封隔器坐封需要較高的坐封壓力，液壓回路需要增壓，此時(shí)啟動(dòng)液壓節(jié)單元內(nèi)的增壓系統(tǒng)，增壓系統(tǒng)能使坐封壓力最高升到29MPa，使上下封隔器坐封。這時(shí)抽吸泵也可在高壓狀態(tài)下工作。
如果需要提取被測(cè)儲(chǔ)層的樣品，當(dāng)壓恢測(cè)試達(dá)到要求時(shí)，關(guān)閉由電磁閥控制的測(cè)試閥和排泄閥，這時(shí)已有2000ml的樣品就封閉在抽吸泵的儲(chǔ)層流體缸體中，若需要更準(zhǔn)確地取得儲(chǔ)層的真實(shí)流體(高壓物質(zhì)性取樣)，井上電氣監(jiān)控系統(tǒng)打開測(cè)試閥與排泄閥，使抽吸泵再進(jìn)行抽吸，至到儲(chǔ)層流體電阻率性質(zhì)傳感器反映出所取得流體是儲(chǔ)層的真實(shí)流體時(shí)，關(guān)閉測(cè)試閥和排泄閥，該樣品可作為高壓物性樣進(jìn)行保存。待到測(cè)試器提升到達(dá)地面時(shí)，打開排泄閥或手動(dòng)排泄閥，啟動(dòng)抽吸泵，把樣品置換到高壓物質(zhì)性取樣鋼瓶中以備試驗(yàn)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。任何基于本發(fā)明技術(shù)方案上的等效變換均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器，其特征在于它主要由地面電氣控制部分和安裝在套管井內(nèi)的井下測(cè)試部分構(gòu)成；地面電氣控制部分與井下測(cè)試部分之間通過(guò)測(cè)井電纜相連；所述地面電氣控制部分通過(guò)測(cè)井電纜向所述井下測(cè)試部分提供電源，操控并下測(cè)試部分的動(dòng)作，接收、分析、處理井下測(cè)試部分上傳的各種數(shù)據(jù)；所述井下測(cè)試部分安裝在套管井內(nèi)，主要完成對(duì)被測(cè)儲(chǔ)層的定位，對(duì)被測(cè)井段的坐封與解封，對(duì)被測(cè)儲(chǔ)層流體進(jìn)行可控體積的抽吸、取樣、各種參數(shù)的測(cè)量，以及將所測(cè)量的各種數(shù)據(jù)通過(guò)測(cè)井電纜上傳給所述地面電氣控制部分；它由上往下依次由電子節(jié)單元、壓力平衡器單元、液壓節(jié)單元、抽吸泵、抽吸泵上封隔器單元、過(guò)濾器調(diào)整節(jié)單元和下封隔器單元組合而成；井下測(cè)試部分的各組成單元的兩端為盲插端，各組成單元彼此間通過(guò)盲插端組裝在一起，并通過(guò)游刃緊鎖、固定、密封組成一個(gè)完整的井下測(cè)試部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器，其特征在于所述井下測(cè)試部分還包括一馬籠頭，該馬籠頭的一端通過(guò)測(cè)井電纜與地面電氣控制部分相連，另一端與并下測(cè)試部分中的電子節(jié)單元相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器，其特征在于所述井下電子節(jié)單元主要由保護(hù)套筒、安裝在套筒內(nèi)的自然伽瑪/套管接箍磁定位測(cè)量電路、井下微機(jī)測(cè)控電路構(gòu)成；保護(hù)套筒的上、下端為盲插端，套筒內(nèi)設(shè)有一用于鋪設(shè)電源電纜、信號(hào)電纜的中空管；電子節(jié)單元的上盲插端通過(guò)由壬與馬龍頭緊鎖密封連接，下盲插端通過(guò)由壬與壓力平衡器密封連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器，其特征在于所述井下微機(jī)測(cè)控電路主要由A/D轉(zhuǎn)換電路、80C55單片機(jī)和存儲(chǔ)有控制程序的EEPROM存儲(chǔ)器構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器，其特征在于所述壓力平衡器單元主要由壓力平衡器缸體和井筒液柱壓力傳感器組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器，其特征在于所述壓力平衡器單元主要由壓力平衡器缸體、設(shè)置在缸體內(nèi)的活塞、設(shè)置在缸體內(nèi)的環(huán)空液柱壓力傳感器和旁通閥構(gòu)成；缸體的上下兩端為盲插端，上盲插端通過(guò)游刃與電子節(jié)單元緊鎖密封連接，下盲插端通過(guò)游刃與液壓節(jié)單元緊鎖密封連接；在缸體內(nèi)還設(shè)有一用于鋪設(shè)電源電纜、信號(hào)電纜的中空管；在所述缸體內(nèi)活塞的下部還設(shè)有彈簧，當(dāng)外部壓力降低時(shí)，它驅(qū)使活塞上行使井筒濾液排出壓力平衡器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器，其特征在于所述液壓節(jié)單元主要由保護(hù)套筒、安裝在保護(hù)套筒內(nèi)的電機(jī)、液壓泵、增壓缸、各種液壓閥、電磁閥、測(cè)量流體溫度、壓力的傳感器等構(gòu)成；保護(hù)套筒內(nèi)的電機(jī)、液壓泵、增壓缸、各種液壓閥、電磁閥構(gòu)成若干道液壓油路和電路，控制與之相通的所述抽吸泵、上封隔器和下封隔器動(dòng)作；在所述保護(hù)套筒內(nèi)自上而下是電機(jī)、液壓泵、上閥位段、增壓缸、下閥位段；各種液壓閥、電磁閥位于上、下閥位段內(nèi)，監(jiān)測(cè)液壓回路的壓力傳感器位于保護(hù)套筒內(nèi)的上閥位段；監(jiān)測(cè)地層流體壓力、溫度與流體電阻率的傳感器位于保護(hù)套筒內(nèi)的下闊位段；所述各種傳感器通過(guò)管線在過(guò)濾調(diào)整節(jié)單元的上過(guò)濾器節(jié)處與地層連通；所述保護(hù)套筒的上下端均為盲插端，上盲插端通過(guò)游刃與壓力平衡器緊鎖密封連接，下盲插端通過(guò)游刃與上封隔器緊鎖密封連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器，其特征在于所述抽吸泵上封隔器單元主要由保護(hù)套筒、安裝在保護(hù)套筒內(nèi)的抽吸泵、各種電磁閥、液壓閥和封隔器構(gòu)成；所述保護(hù)套筒內(nèi)部分為三段，抽吸泵位于保護(hù)套筒的上部，各種電磁閥和液壓閥位于保護(hù)套筒的中部，封隔器262位于保護(hù)套筒的下部；在保護(hù)套筒的內(nèi)還設(shè)有一用于鋪設(shè)電源電纜、信號(hào)電纜的中空管；所述保護(hù)套筒的上下端為盲插端，上盲插端通過(guò)游刃與液壓節(jié)單元緊鎖密封連接，下盲插端通過(guò)游刃與過(guò)濾調(diào)整節(jié)緊鎖密封連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器，其特征在于所述過(guò)濾器調(diào)整節(jié)單元依次由上過(guò)濾器、調(diào)整節(jié)和下過(guò)濾器組成；上過(guò)濾器上段與上封隔器連接，下段與調(diào)整節(jié)連接；調(diào)整節(jié)是用來(lái)調(diào)整上、下封隔器之間的跨隔間距，它上端與上過(guò)濾器連接，下端與下過(guò)濾器連接；下過(guò)濾器與下封隔器上端連接；在所述調(diào)整節(jié)內(nèi)置有備用壓力計(jì)托筒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器，其特征在于所述下封隔器單元主要由保護(hù)套筒、安裝在套筒內(nèi)的封隔器構(gòu)成；所述保護(hù)套筒的上端為盲插端，通過(guò)游刃與過(guò)濾調(diào)整節(jié)單元緊鎖密封連接；保護(hù)套筒的下端連接有備用增置端，以備增添新的部件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種套管井電纜泵抽式地層測(cè)試器，它由地面電氣控制部分和安裝在套管井內(nèi)的井下測(cè)試部分構(gòu)成。地面電氣控制部分與井下測(cè)試部分之間通過(guò)測(cè)井電纜相連為井下測(cè)試部分提供電源，操控井下測(cè)試部分的動(dòng)作，接收、分析、處理井下測(cè)試部分上傳的各種數(shù)據(jù)。井下測(cè)試部分安裝在套管井內(nèi)，主要完成對(duì)被測(cè)儲(chǔ)層的定位、封隔、抽吸、取樣、各種參數(shù)的測(cè)量，以及將測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)電纜上傳給地面控制部分。井下測(cè)試部分依次由電子節(jié)單元、壓力平衡器單元、液壓節(jié)單元、抽吸泵上封隔器單元、過(guò)濾器調(diào)整節(jié)單元和抽吸泵下封隔器單元組合而成。本發(fā)明自動(dòng)化程度高、測(cè)量準(zhǔn)確、操控簡(jiǎn)單、可真實(shí)地反應(yīng)被測(cè)井段的各種參數(shù)，施工周期短、強(qiáng)度低、測(cè)試成本低，應(yīng)用范圍廣。
文檔編號(hào)E21B49/00GK1563669SQ20041000883
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者王世昕, 劉忠敏, 李留紀(jì), 李保國(guó), 班志強(qiáng), 呂和軍, 王建生 申請(qǐng)人:北京中石吉通石油工程技術(shù)開發(fā)有限公司