專利名稱：一種隨鉆地層壓力測量儀器及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力測量儀器及其測量方法，特別是關(guān)于一種應(yīng)用于石油勘探開 發(fā)領(lǐng)域的隨鉆地層壓力測量儀器(PWD)及其測量方法。
背景技術(shù)：
近年來，石油勘探開發(fā)已經(jīng)從常規(guī)地質(zhì)環(huán)境地層轉(zhuǎn)向非常規(guī)地質(zhì)環(huán)境地層。由于 非常規(guī)地質(zhì)環(huán)境地層中存在著復(fù)雜的地質(zhì)因素(高溫、高壓等)，因此，嚴(yán)重威脅著石油鉆 井的安全。其中，地層壓力是最為重要的一個因素，但是如何準(zhǔn)確、實時的獲得地層壓力數(shù) 據(jù)是一個技術(shù)難點。常規(guī)的電纜地層測試雖然可以測量地層壓力，但是它最大的弊端就是 測量的地層壓力數(shù)據(jù)不具有實時性，因此，在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中，不能有效地進(jìn)行隨鉆地層壓 力的實時監(jiān)測，預(yù)防井下事故的發(fā)生，而采用隨鉆地層壓力測量儀隨時預(yù)報井下壓力情況 是解決這一問題的有效途徑。因此，對隨鉆地層壓力測量裝置的研制，具有十分重要的意 義。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種地層壓力測量準(zhǔn)確，高效實時地獲取地 層壓力值的隨鉆地層壓力測量儀器及其測量方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種隨鉆地層壓力測量儀器，其特征 在于它包括一內(nèi)部設(shè)置有中心流道的外殼體，所述外殼體上依次設(shè)置有分流加壓機構(gòu)、執(zhí) 行機構(gòu)和油路換向機構(gòu)，所述執(zhí)行結(jié)構(gòu)上設(shè)置有抽吸機構(gòu)；所述分流加壓機構(gòu)包括設(shè)置在 所述外殼體內(nèi)的分流筒，所述分流筒的入口端設(shè)置有一分流入口，所述分流入口連通所述 中心流道、以及所述分流筒與所述外殼體之間設(shè)置的分流通道；所述分流筒內(nèi)設(shè)置有中空 的分流活塞，所述分流活塞與所述分流筒之間設(shè)置有彈簧；所述分流筒的出口端連接一中 空的中心軸，所述中心軸與所述外殼體之間留有環(huán)空，且在所述中心軸上套設(shè)有一加壓活 塞，所述加壓活塞的密封端的環(huán)空通過設(shè)置在所述分流筒上的分流出口連接分流通道，所 述加壓活塞的活塞桿端的環(huán)空為高壓油路；所述執(zhí)行機構(gòu)包括一空心主軸，所述主軸外壁 間隔設(shè)置有若干凸臺，所述主軸的一端通過正向上活塞連接中心軸，另一端設(shè)置在所述外 殼體末端；所述主軸內(nèi)部依次套設(shè)有外筒和內(nèi)筒；所述主軸與所述外筒之間設(shè)置有一推出 動力油路，所述推出動力油路的一端通過設(shè)置在所述主軸上的推出動力油口連通所述主軸 起始端與所述外殼體之間的環(huán)空，所述推出動力油路的另一端連接設(shè)置在所述外殼體末端 的所述油路換向機構(gòu)；所述外筒與所述內(nèi)筒之間設(shè)置有一流道，所述流道一端穿過所述正 向上活塞連通所述高壓油路，另一端連接所述油路換向機構(gòu)；所述油路換向機構(gòu)連接電磁 閥組，所述油路換向機構(gòu)上設(shè)置有進(jìn)油口、推出油口、推回油口和回油口 ；所述進(jìn)油口與所 述高壓油路連通；所述推出油口與所述推出動力油路連通；所述推回油口與設(shè)置在所述外 殼體上的推回動力油路連通，所述推回動力油路的另一端連通所述主軸末端與所述外殼體 之間的環(huán)空；所述回油口與設(shè)置在所述外殼體末端的油箱連通；所述抽吸機構(gòu)包括間隔設(shè)置在所述主軸的所述凸臺上的一抽吸密封滑塊和兩反向固定支撐滑塊，所述抽吸密封滑塊 上設(shè)置有一探頭，所述探頭輸出端通過一抽吸管線連接抽吸缸，所述抽吸缸另一端連接活 塞缸；所述抽吸缸上設(shè)置有壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述活塞缸內(nèi)設(shè)置有活塞，所述活塞的密 封端設(shè)置在所述活塞缸內(nèi)，所述活塞的活塞桿端密封設(shè)置在所述抽吸缸內(nèi)；所述活塞缸上 設(shè)置有連通所述活塞的密封端與所述活塞缸之間空間的噴射油路，所述活塞缸上還設(shè)置有 連通所述活塞的活塞桿端與所述活塞缸之間空間的抽吸驅(qū)動油路；所述噴射油路和抽吸驅(qū) 動油路均通過電磁閥組連接一油箱。所述彈簧通過彈簧固定器固定在所述分流筒上。所述反向固定支撐滑塊為兩個，所述抽吸密封滑塊和各所述反向固定支撐滑塊均 通過其中間的凹槽鑲合在所述主軸的其中兩個具有斜面的所述凸臺上，并通過滾動銷釘連接。—種上述隨鉆地層壓力測量儀器的測量方法，其包括以下步驟1)下放測量儀器 到井下，加大中心流道內(nèi)的泥漿排量，泥漿推動分流活塞向前運動，敞開分流入口，泥漿進(jìn) 入分流通道，通過分流通道和分流出口推動加壓活塞向前運動；幻加壓活塞推動高壓油路 里的高壓油進(jìn)入油路換向機構(gòu)，啟動電磁閥組控制油路換向機構(gòu)內(nèi)的高壓油向推出動力油 路流去，通過推出動力油路和推出動力油口到達(dá)主軸與外殼體之間；幻高壓油推動主軸向 前運動，使得固定支撐滑塊、抽吸密封滑塊向外推出，頂靠在井壁上；4)電磁閥組控制高壓 油通過抽吸機構(gòu)的抽吸控制油路注入到活塞缸，推動活塞向遠(yuǎn)離抽吸缸的方向運動，進(jìn)而 驅(qū)動抽吸缸內(nèi)的抽吸管線通過探頭進(jìn)行地層流體抽吸，同時通過壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時記 錄抽吸缸中的壓力數(shù)值力)測量結(jié)束后，電磁閥組控制高壓油通過噴射油路注入活塞缸， 使活塞向抽吸缸方向運動，通過探頭排出抽吸管線和抽吸缸中的地層液體；6)電磁閥組控 制油路換向機構(gòu)改變高壓油的流向，使得高壓油向推回動力油路流去，進(jìn)而流入外殼體末 端與主軸之間，高壓油推動主軸反方向運動復(fù)位，固定支撐滑塊和抽吸密封滑塊縮回，探頭 縮回；7)減小鉆井液的排量到正常值，分流活塞在彈簧的回復(fù)力推動下復(fù)位，擋住分流入 口，關(guān)閉分流通道，隔絕泥漿壓力向加壓活塞傳遞，高壓油路中的壓力減小，恢復(fù)正常值；8) 測量儀器恢復(fù)原始狀態(tài)，測量完畢。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明測量儀器可以自身集 成連接于鉆柱上，在鉆井過程中隨鉆柱一起下入井底，省去了常規(guī)電纜地層壓力測量進(jìn)行 起下鉆、儀器下井的操作，因此，節(jié)約了鉆井時間、避免了常規(guī)測試儀器下井困難的潛在風(fēng) 險、降低了鉆井成本。2、本發(fā)明測量儀器由于安裝在近鉆頭位置，在鉆頭鉆開地層后，可以 短時間內(nèi)測量地層壓力，避免了鉆井液長時間浸泡地層，造成地層信息的失真，因此，地層 壓力測量數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，能夠更真實地反映地層信息。3、本發(fā)明設(shè)置了分流加壓機構(gòu)，通過中 心流道里的泥漿與分流活塞的相互作用，來控制PWD裝置的執(zhí)行機構(gòu)動力的開啟與關(guān)閉， 而且分流活塞上安裝了一個高強度的彈簧，通過彈簧確定了啟動泥漿的排量，因此，本發(fā)明 執(zhí)行機構(gòu)動力的啟動與關(guān)閉容易實現(xiàn)。4、本發(fā)明加壓活塞的加壓功能是通過加壓活塞向 前移動，減小高壓油路的體積實現(xiàn)的，另外，由于加壓活塞具有上端面和下端面存在較大的 面積比的特點，所以它具有放大壓力的作用，能使得加壓油缸中的壓力提高更易實現(xiàn)。5、 本發(fā)明由于設(shè)置了油路換向機構(gòu)，主軸的正向運動動力和反向運動動力可以由油路換向機 構(gòu)來調(diào)節(jié)，因此，本發(fā)明可以通過一個動力源同時提供兩種動力，簡化了儀器的結(jié)構(gòu)。6、本發(fā)明在主軸上沿周向等間隔設(shè)置有三個滑塊(一個探頭滑塊、兩個支撐滑塊)，三個滑塊可 在主軸的向前運動下，沿著主軸的斜面推出頂靠在井壁上，且相互支撐，進(jìn)而可使探頭貼附 井壁，更加穩(wěn)固；本發(fā)明的三個滑塊可以通過主軸的向后運動縮回，進(jìn)而帶動探頭縮回；因 此，本發(fā)明能夠有效控制探頭的伸出和縮回。7、本發(fā)明的抽吸機構(gòu)可以通過電磁閥組調(diào)節(jié) 油路泵油速率和泵油量，進(jìn)而對地層流體的抽吸速率、抽吸體積進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，可以適應(yīng) 不同滲透率地層的需要，使得測試抽吸過程更加科學(xué)合理，并且在測試結(jié)束后，可以排出先 前的內(nèi)部抽吸流體，為下一次抽吸作好準(zhǔn)備。8、本發(fā)明的抽吸機構(gòu)是針對井下抽吸動作而 設(shè)計的，體積小(外徑< 30cm，長度< 430cm)，因此，能夠有效利用地層壓力測量裝置的可 用空間。本發(fā)明不僅能夠承受井下高溫、高壓、強震動等復(fù)雜情況，而且能夠準(zhǔn)確實時的獲 取井下地層壓力，利用地層壓力數(shù)據(jù)，工作人員能及時識別井下復(fù)雜的地質(zhì)因素，繼而調(diào)整 鉆井參數(shù)，有效防止鉆井期間發(fā)生井漏、井塌、溢流、井噴等復(fù)雜情況，因此，可廣泛用于鉆 井過程中。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明分流加壓機構(gòu)的平面示意3是本發(fā)明分流加壓機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)連接示意4是本發(fā)明執(zhí)行機構(gòu)和油路換向機構(gòu)示意5是圖4的A-A剖視示意6是本發(fā)明抽吸機構(gòu)示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本發(fā)明包括一裝置外殼體1，外殼體1內(nèi)設(shè)置有一中心流道2。外殼 體1上依次設(shè)置有分流加壓機構(gòu)3、執(zhí)行機構(gòu)4和油路換向機構(gòu)5。執(zhí)行機構(gòu)4上設(shè)置有抽 吸機構(gòu)6。如圖2所示，分流加壓機構(gòu)3包括設(shè)置在外殼體1內(nèi)的分流筒31，分流筒31與外 殼體1之間設(shè)置有分流通道32，分流筒31的入口端設(shè)置有一連通分流通道32和中心流道 2的分流入口 33。分流筒31內(nèi)設(shè)置有中空的分流活塞34，分流活塞34與分流筒31之間設(shè) 置有彈簧35，彈簧35通過彈簧固定器36固定在分流筒31上。分流筒31的出口端設(shè)置有 中空的中心軸37，中心軸37與外殼體1之間留有環(huán)空，且在中心軸37上套設(shè)有加壓活塞 38，加壓活塞38的密封端環(huán)空通過設(shè)置在分流筒31上的分流出口 39連接分流通道32，加 壓活塞38的活塞桿端的環(huán)空連通高壓油路7。分流加壓機構(gòu)3通過控制泥漿排量進(jìn)行啟動和關(guān)閉控制，其具體工作原理為正 常鉆井時間，鉆井液從中心流道2通過，當(dāng)要進(jìn)行地層壓力測量時，加大泥漿排量，推動分 流活塞34向前推進(jìn)，壓縮彈簧35，露出分流筒31上的分流入口 33，泥漿部分進(jìn)入分流通道 32，通過分流通道32和分流出口 39流入加壓活塞38的密封端的環(huán)空，推動加壓活塞38向 前移動，使高壓油路7的體積減小，從而增大油壓。當(dāng)測量工作結(jié)束時，鉆井液流量恢復(fù)正 常，流體對分流活塞34的推力減小，分流活塞34在彈簧35的回復(fù)力推動下復(fù)位，擋住分流入口 33，隔絕了高壓泥漿壓力向加壓活塞38密封端環(huán)空的傳遞，加壓活塞38逐步復(fù)位，高 壓油路7中的壓力逐漸減小，恢復(fù)正常值。如圖3、圖4所示，執(zhí)行機構(gòu)4包括一空心主軸41，主軸41的外壁間隔設(shè)置有若干 凸臺42，主軸41的一端通過正向上活塞43連接中心軸37，另一端設(shè)置在外殼體1的末端。 主軸41內(nèi)部依次設(shè)置有外筒44和內(nèi)筒45，中心流道2穿過內(nèi)筒45。主軸41與外筒44之 間設(shè)置有一推出動力油路46，推出動力油路46的一端通過設(shè)置在主軸41上的推出動力油 口 47連通主軸41的起始端第一個凸臺42與外殼體1之間的環(huán)空，推出動力油路46的另 一端連接設(shè)置在外殼體1末端的油路換向機構(gòu)5。外筒44與內(nèi)筒45之間設(shè)置有一流道，流 道一端穿過正向上活塞43連通高壓油路7，另一端連接油路換向機構(gòu)5。如圖4所示，油路換向機構(gòu)5設(shè)置在執(zhí)行機構(gòu)4下方，油路換向機構(gòu)5內(nèi)設(shè)置有標(biāo) 準(zhǔn)的液壓換向閥，油路換向機構(gòu)5連接電磁閥組8，電磁閥組8采用標(biāo)準(zhǔn)器件，其用于控制油 路換向機構(gòu)5的油路換向。油路換向機構(gòu)5上設(shè)置有進(jìn)油口 51、推出油口 52、推回油口 53 和回油口 54。進(jìn)油口 51與高壓油路7連通；推出油口 52與推出動力油路46連通；推回油 口 53與設(shè)置在外殼體1末端的推回動力油路55連通，推回動力油路55的另一端連通主軸 41末端與外殼體1之間的環(huán)空；回油口 M與設(shè)置在外殼體1末端的油箱56連通。油箱56 起到執(zhí)行機構(gòu)4進(jìn)行動作過程中協(xié)調(diào)用油的作用。油路換向機構(gòu)5是專門針對井下條件設(shè) 計，具有體積小(長度< 300mm，外徑=85mm)，適應(yīng)井下高溫、高壓(70MPa，125°C )的特點。如圖4、圖5所示，抽吸機構(gòu)6連接電磁閥組9，電磁閥組9采用標(biāo)準(zhǔn)器件，其用于 控制抽吸機構(gòu)6的整個抽吸動作。抽吸機構(gòu)6包括間隔設(shè)置在主軸41上的三個塊，每一 滑塊均通過其中間的凹槽鑲合在主軸41的其中兩個具有斜面的凸臺42上，并通過滾動銷 釘60連接；其中一個滑塊為抽吸密封滑塊61，另外兩個滑塊為反向固定支撐滑塊62。抽吸 密封滑塊61上設(shè)置有一探頭63，探頭63的輸入端用于抽吸地層流體進(jìn)行壓力測試，探頭 63的輸出端通過一抽吸管線64連接抽吸機構(gòu)6中的抽吸缸65。如圖6所示，抽吸缸65連 接活塞缸66。抽吸缸65上設(shè)置有壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)67。活塞缸66內(nèi)設(shè)置有活塞68，活 塞68的密封端設(shè)置在活塞缸66內(nèi)，活塞68的活塞桿端密封設(shè)置在抽吸缸65內(nèi)?；钊?66上設(shè)置有連通活塞68的密封端與活塞缸66之間空間的噴射油路69，活塞缸66上還設(shè) 置有一條連通活塞68的活塞桿端與活塞缸66之間空間的抽吸驅(qū)動油路70。噴射油路69 和抽吸驅(qū)動油路70的輸入端均通過電磁閥組9連接油箱10。抽吸機構(gòu)6是針對井下抽吸動作而設(shè)計的，體積小(外徑< 30cm，長度< 600cm)， 因此，能夠有效利用地層壓力測量裝置的可用空間。執(zhí)行機構(gòu)4和油路換向機構(gòu)5相配合能夠?qū)崿F(xiàn)抽吸機構(gòu)6中各滑塊的推出和復(fù) 位，從而能夠?qū)崿F(xiàn)探頭63的伸出和縮回，其工作原理為通過電磁閥組8對油路換向機構(gòu)5進(jìn)行控制，使油路換向機構(gòu)5輸出的高壓油進(jìn) 入推出動力油路46，通過推出動力油路46和主軸41上靠近正向上活塞43的推出動力油口 47到達(dá)主軸41的第一個凸臺42與外殼體1之間，高壓油推動主軸41向前運動，使外殼體 1上的抽吸密封滑塊61和兩個反向固定支撐滑塊62沿凸臺42的斜面向上運動，最終向外 伸出，頂靠在井壁上，滑塊推出后的頂靠力可以達(dá)到5t。通過電磁閥組8對油路換向機構(gòu)5進(jìn)行控制，使油路換向機構(gòu)5輸出的高壓油進(jìn) 入推回動力油路陽，通過推回動力油路陽流入外殼體1末端與主軸41的凸臺42之間，高壓油推動主軸41向后運動，使抽吸密封滑塊61和兩個反向固定支撐滑塊62沿凸臺42的 斜面復(fù)位，達(dá)到回縮探頭63的目的。抽吸機構(gòu)6的抽吸動作與噴射動作是通過改變活塞缸66左右兩側(cè)的油量和油壓， 驅(qū)使活塞68運動來實現(xiàn)的，電磁閥組9對抽吸速率和抽吸量進(jìn)行控制。當(dāng)需要進(jìn)行地層壓 力測試時，抽吸密封滑塊61上的探頭63緊抵地層，通過抽吸驅(qū)動油路70向活塞68的活塞 桿端與活塞缸66之間注入高壓油，迫使活塞68向活塞68密封端運動，進(jìn)而驅(qū)動抽吸缸65 內(nèi)的抽吸管線64通過探頭63進(jìn)行地層流體抽吸，完成抽吸動作，同時通過壓力數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)67實時記錄抽吸缸65中的壓力數(shù)值；待地層壓力測試結(jié)束時，由噴射油路69向活塞68 的密封端與活塞缸66之間注入高壓油，迫使活塞68向抽吸缸65方向運動，通過探頭63排 出抽吸管線64和抽吸缸65中的液體，完成噴射動作。本發(fā)明測量儀器用于測量壓力的操作方法包括以下步驟1)本發(fā)明測量儀器安裝在鉆柱上、近鉆頭位置，在鉆井過程中隨鉆柱一起下入井 底，正常鉆井時，鉆井液體從中心流道2通過；2)當(dāng)需要進(jìn)行地層壓力測量時，增加鉆井液排量，鉆井液推動分流活塞34向前運 動，敞開分流入口 33，鉆井液部分進(jìn)入分流通道32，通過分流通道32和分流出口 39流入加 壓活塞38的密封端的環(huán)空，推動加壓活塞38向前運動，使高壓油路7的體積減小，從而增 大油壓；3)高壓油路7里的高壓油進(jìn)入油路換向機構(gòu)5，通過電磁閥組8控制油路換向機 構(gòu)5使高壓油向推出動力油路46流去，通過推出動力油路46和主軸41上靠近正向上活塞 43的推出動力油口 47到達(dá)主軸41與外殼體1之間，高壓油推動主軸41向前運動，使得固 定支撐滑塊62、抽吸密封滑塊61向外推出，頂靠在井壁上；4)啟動抽吸機構(gòu)6，電磁閥組9控制高壓油通過抽吸驅(qū)動油路70注入到活塞68 的活塞桿端與活塞缸66之間，推動活塞68向活塞68密封端運動，進(jìn)而驅(qū)動抽吸缸65內(nèi)的 抽吸管線64通過探頭63進(jìn)行地層流體抽吸，完成抽吸動作，同時通過壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)67 實時記錄抽吸缸65中的壓力數(shù)值；5)當(dāng)整個測試程序結(jié)束后，電磁閥組9控制高壓油通過噴射油路69向活塞68的 密封端與活塞缸66之間注入高壓油，使得活塞68向抽吸缸65方向運動，通過探頭63排出 抽吸管線64和抽吸缸65中的地層液體；6)電磁閥組8控制油路換向機構(gòu)5改變高壓油的流向，使得高壓油向推回動力油 路55流去，通過推回動力油路55流入外殼體1末端與主軸41的凸臺42之間，高壓油推動 主軸41反方向運動復(fù)位，使得固定支撐滑塊62、抽吸密封滑塊61縮回，達(dá)到回縮探頭63的 目的；7)減小鉆井液的排量到正常值，鉆井液對分流活塞34的推力減小，分流活塞34在 彈簧35的回復(fù)力推動下復(fù)位，擋住分流入口 33，關(guān)閉分流通道32，隔絕了高壓泥漿壓力向 加壓活塞38的傳遞，加壓活塞38逐漸復(fù)位，高壓油路7中的壓力減小，恢復(fù)正常值；8)整個系統(tǒng)恢復(fù)原始狀態(tài)，繼續(xù)鉆井。本發(fā)明測量儀器的性能指標(biāo)為①外殼體1的外徑178mm，適用216mm井眼，長度小于9m ；②最高耐壓70MPa ；溫度0°C 125°C ；
③最大允許振動200m/S2 ；工作鉆壓0 250kN，扭矩0 IOkN m ；④每次測量時間5 15分鐘，抽汲量0. 5 50ml ；⑤地層壓力測量范圍0 70MPa ；⑥隨鉆地層壓力測量解釋值與實際壓力的相對誤差低于10%。上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所 變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種隨鉆地層壓力測量儀器，其特征在于它包括一內(nèi)部設(shè)置有中心流道的外殼 體，所述外殼體上依次設(shè)置有分流加壓機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和油路換向機構(gòu)，所述執(zhí)行結(jié)構(gòu)上設(shè) 置有抽吸機構(gòu)；所述分流加壓機構(gòu)包括設(shè)置在所述外殼體內(nèi)的分流筒，所述分流筒的入口端設(shè)置有一 分流入口，所述分流入口連通所述中心流道、以及所述分流筒與所述外殼體之間設(shè)置的分 流通道；所述分流筒內(nèi)設(shè)置有中空的分流活塞，所述分流活塞與所述分流筒之間設(shè)置有彈 簧；所述分流筒的出口端連接一中空的中心軸，所述中心軸與所述外殼體之間留有環(huán)空，且 在所述中心軸上套設(shè)有一加壓活塞，所述加壓活塞的密封端的環(huán)空通過設(shè)置在所述分流筒 上的分流出口連接分流通道，所述加壓活塞的活塞桿端的環(huán)空為高壓油路；所述執(zhí)行機構(gòu)包括一空心主軸，所述主軸外壁間隔設(shè)置有若干凸臺，所述主軸的一端 通過正向上活塞連接中心軸，另一端設(shè)置在所述外殼體末端；所述主軸內(nèi)部依次套設(shè)有外 筒和內(nèi)筒；所述主軸與所述外筒之間設(shè)置有一推出動力油路，所述推出動力油路的一端通 過設(shè)置在所述主軸上的推出動力油口連通所述主軸起始端與所述外殼體之間的環(huán)空，所述 推出動力油路的另一端連接設(shè)置在所述外殼體末端的所述油路換向機構(gòu)；所述外筒與所述 內(nèi)筒之間設(shè)置有一流道，所述流道一端穿過所述正向上活塞連通所述高壓油路，另一端連 接所述油路換向機構(gòu)；所述油路換向機構(gòu)連接電磁閥組，所述油路換向機構(gòu)上設(shè)置有進(jìn)油口、推出油口、推 回油口和回油口 ；所述進(jìn)油口與所述高壓油路連通；所述推出油口與所述推出動力油路連 通；所述推回油口與設(shè)置在所述外殼體上的推回動力油路連通，所述推回動力油路的另一 端連通所述主軸末端與所述外殼體之間的環(huán)空；所述回油口與設(shè)置在所述外殼體末端的油 箱連通；所述抽吸機構(gòu)包括間隔設(shè)置在所述主軸的所述凸臺上的一抽吸密封滑塊和兩反向固 定支撐滑塊，所述抽吸密封滑塊上設(shè)置有一探頭，所述探頭輸出端通過一抽吸管線連接抽 吸缸，所述抽吸缸另一端連接活塞缸；所述抽吸缸上設(shè)置有壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述活塞 缸內(nèi)設(shè)置有活塞，所述活塞的密封端設(shè)置在所述活塞缸內(nèi)，所述活塞的活塞桿端密封設(shè)置 在所述抽吸缸內(nèi)；所述活塞缸上設(shè)置有連通所述活塞的密封端與所述活塞缸之間空間的噴 射油路，所述活塞缸上還設(shè)置有連通所述活塞的活塞桿端與所述活塞缸之間空間的抽吸驅(qū) 動油路；所述噴射油路和抽吸驅(qū)動油路均通過電磁閥組連接一油箱。
2.如權(quán)利要求1所述的一種隨鉆地層壓力測量儀器，其特征在于所述彈簧通過彈簧 固定器固定在所述分流筒上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種隨鉆地層壓力測量儀器，其特征在于所述反向固定 支撐滑塊為兩個，所述抽吸密封滑塊和各所述反向固定支撐滑塊均通過其中間的凹槽鑲合 在所述主軸的其中兩個具有斜面的所述凸臺上，并通過滾動銷釘連接。
4.一種如權(quán)利要求1 3任一項所述隨鉆地層壓力測量儀器的測量方法，其包括以下 步驟1)下放測量儀器到井下，加大中心流道內(nèi)的泥漿排量，泥漿推動分流活塞向前運動，敞 開分流入口，泥漿進(jìn)入分流通道，通過分流通道和分流出口推動加壓活塞向前運動；2)加壓活塞推動高壓油路里的高壓油進(jìn)入油路換向機構(gòu)，啟動電磁閥組控制油路換向 機構(gòu)內(nèi)的高壓油向推出動力油路流去，通過推出動力油路和推出動力油口到達(dá)主軸與外殼體之間；3)高壓油推動主軸向前運動，使得固定支撐滑塊、抽吸密封滑塊向外推出，頂靠在井壁上；4)電磁閥組控制高壓油通過抽吸機構(gòu)的抽吸控制油路注入到活塞缸，推動活塞向遠(yuǎn)離 抽吸缸的方向運動，進(jìn)而驅(qū)動抽吸缸內(nèi)的抽吸管線通過探頭進(jìn)行地層流體抽吸，同時通過 壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時記錄抽吸缸中的壓力數(shù)值；5)測量結(jié)束后，電磁閥組控制高壓油通過噴射油路注入活塞缸，使活塞向抽吸缸方向 運動，通過探頭排出抽吸管線和抽吸缸中的地層液體；6)電磁閥組控制油路換向機構(gòu)改變高壓油的流向，使得高壓油向推回動力油路流去， 進(jìn)而流入外殼體末端與主軸之間，高壓油推動主軸反方向運動復(fù)位，固定支撐滑塊和抽吸 密封滑塊縮回，探頭縮回；7)減小鉆井液的排量到正常值，分流活塞在彈簧的回復(fù)力推動下復(fù)位，擋住分流入口， 關(guān)閉分流通道，隔絕泥漿壓力向加壓活塞傳遞，高壓油路中的壓力減小，恢復(fù)正常值；8)測量儀器恢復(fù)原始狀態(tài)，測量完畢。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種隨鉆地層壓力測量儀器及其測量方法，其特征在于它包括一內(nèi)部設(shè)置有中心流道的外殼體，所述外殼體上依次設(shè)置有分流加壓機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和油路換向機構(gòu)，所述執(zhí)行結(jié)構(gòu)上設(shè)置有抽吸機構(gòu)；分流加壓機構(gòu)利用中心流道里的泥漿與分流活塞的作用力來控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)的開啟和閉合；執(zhí)行機構(gòu)和油路換向機構(gòu)相配合能夠?qū)崿F(xiàn)抽吸機構(gòu)中各滑塊的推出和復(fù)位，從而能夠?qū)崿F(xiàn)探頭的伸出和縮回，通過抽吸機構(gòu)中的抽吸缸和活塞桿進(jìn)行抽吸底層流體進(jìn)行測量。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確實時的獲取井下地層壓力，利用地層壓力數(shù)據(jù)，工作人員能及時識別井下復(fù)雜的地質(zhì)因素，繼而調(diào)整鉆井參數(shù)，有效防止鉆井期間發(fā)生井漏、井塌、溢流、井噴等復(fù)雜情況，因此，可廣泛用于鉆井過程中。
文檔編號E21B49/00GK102121377SQ20111000098
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者劉健, 夏宏泉, 姜偉, 朱榮東, 胡澤, 蔣世全, 許亮斌, 鄭華林, 陳平, 韓雄, 黃萬志 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油研究中心, 西南石油大學(xué)