油田用跨隔測壓儀的制作方法

本發明涉及油田采油裝置領域，特別涉及一種專業用于油田采用滑套開關進行分層開采的產油井分層測壓的井下測試設備，即一種油田用跨隔測壓儀。

背景技術：

目前，傳統的產油井分層測壓方式是通過纜繩作業多次開關滑套，即關閉目的測試層之外的所有滑套，之后等待液面恢復求取目的層地層壓力。該層測試完畢后，再通過纜繩作業關閉該層滑套，開啟其它目的層進入下一環節的測壓作業。因此，傳統的分層測壓方式存在以下不足：(1)測壓過程時，必須關井，影響油井生產；(2)目的層測壓時，無法判斷其它層位的滑套是否關閉到位，易導致測壓數據失真；(3)因壓力恢復為自由液面恢復，井儲效應極大，若想取得合格數據，需要數天到幾月不等關井時間；(4)若想解釋出單層滲透率、表皮系數等參數需要單層產量數據擬合，則需要單層先求產后恢復，多層測壓作業流程需要來回切換，過程復雜、操作繁瑣；(5)關井時間長，影響油井的產量，減少油井的累積產量，會造成較大的經濟損失。

由于以上情況，傳統的關井分層測壓試井是油田決策部門極不愿采用的方法。因此，如何找到簡單、經濟、快捷的分層測壓試井方法早已成為油田開發生產的迫切要求。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對現有技術的上述不足和缺陷，提供一種油田用跨隔測壓儀，以解決上述問題。

本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：

油田用跨隔測壓儀，其特征在于，包括：

設置在頂端的電纜頭組件；

設置在所述電纜頭組件下部的頂部安裝槽體，在所述頂部安裝槽體內設置有與所述電纜頭組件連接的支撐機構調節電機；

設置在所述頂部安裝槽體下端且與所述支撐機構調節電機的輸出軸連接的可收攏或張開的支撐機構；

設置在所述頂部安裝槽體內用以控制所述支撐機構收攏或張開及感應所述支撐機構是否到位的感應控制裝置；

設置在所述頂部安裝槽體下端的皮囊安裝槽體，所述皮囊安裝槽體的中部形成過流中心通道，過流中心通道的過流通道進水口和過流通道出水口分別設置在所述皮囊安裝槽體的頂端和底端，所述皮囊安裝槽體的頂部和底部外周分別設置有上打壓皮囊和下打壓皮囊，所述皮囊安裝槽體的內壁還設置有與所述上打壓皮囊和下打壓皮囊連通的打壓通道；

設置在所述皮囊安裝槽體下端的下部安裝槽體，所述下部安裝槽體內設置有囊壓傳感器、層壓傳感器和管壓傳感器，所述囊壓傳感器與所述打壓通道連通，所述層壓傳感器與設置在所述皮囊安裝槽體側部的層壓測壓孔連通，所述管壓傳感器與設置在所述下部安裝槽體側部的管壓測壓孔連通；

設置在所述下部安裝槽體內的活塞泵電機組件，所述活塞泵電機組件用于將所述下部安裝槽體內的打壓液體輸送至所述打壓通道，或用于將所述打壓通道內的打壓液體回收至所述下部安裝槽體內的打壓液體儲存腔內；

與所述支撐機構調節電機、感應控制裝置、活塞泵電機組件、囊壓傳感器、層壓傳感器和管壓傳感器連接的地面遠端控制裝置。

在本發明的一個優選實施例中，所述支撐機構包括周向間隔設置在所述支撐機構調節電機的輸出軸上的支撐臂，每一支撐臂通過支撐臂座和復位扭簧與所述支撐機構調節電機的輸出軸端部連接，所述支撐臂的最下端外端面為斜導向面，在所述支撐臂的下部外側設置有限位槽面。

在本發明的一個優選實施例中，所述感應控制裝置包括一對分別設置在所述支撐機構調節電機的輸出軸上以及頂部安裝槽體內的對接位置傳感器，所述支撐機構調節電機的輸出軸上部套設有彈簧，所述支撐機構調節電機的輸出軸端部設置有定位塊銷，所述支撐臂座上設置有與所述定位塊銷配合的鍵槽，所述支撐機構調節電機的輸出軸端部還設置有驅動所述支撐臂收攏或張開的凸輪組件，所述支撐機構調節電機的輸出軸上還設置有感應所述凸輪組件轉動位置的旋轉傳感器。

在本發明的一個優選實施例中，所述下部安裝槽體的內壁設置有與所述打壓通道連通的打壓皮囊液壓通道。

在本發明的一個優選實施例中，所述活塞泵電機組件包括活塞泵電機，所述活塞泵電機的輸出端部通過一旋轉齒輪套與一傳動軸的頂端嚙合連接，所述活塞泵電機的輸出端設置有角度傳感器，所述下部安裝槽體內設置有活塞位置傳感器，所述傳動軸的上部和下部分別設置有與所述活塞位置傳感器對應的上限位傳感器和下限位傳感器，所述傳動軸的下端連接有一加壓活塞。

在本發明的一個優選實施例中，所述下部安裝槽體的下端還設置有壓力儲藏室，所述壓力儲藏室具有與所述打壓皮囊液壓通道連通的過液通道。

在本發明的一個優選實施例中，所述下部安裝槽體內還設置有井下溫度傳感器。

由于采用了如上的技術方案，本發明的有益效果在于：

1、自身具備跨隔過流中心通道，跨隔測壓儀在進行產油井分層測壓時，除當前分層測壓層外，其余產出層可繼續生產。

2、具備可由地面遠端控制裝置控制坐封或解封的上/下一對與滑套開關上/下密封段配合的擴張式封隔打壓皮囊。

3、具備由地面遠端控制裝置控制收攏或放開的支撐機構，該支撐機構與滑套開關的對接結構相互配合決定了跨隔測壓儀打壓皮囊與密封段的對應位置關系。

4、自身具備層位、管柱、打壓皮囊壓力和井下溫度測量；支撐機構的收攏、放開、對接位置測量；并能將測量到的數據由電纜頭組件傳輸至地面遠端控制裝置顯示和記錄。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明一種實施例的結構示意圖。

圖2是圖1的i處放大圖。

圖3是本發明的支撐機構通過油管與接箍接口處的第一狀態示意圖。

圖4是本發明的支撐機構通過油管與接箍接口處的第二狀態示意圖。

圖5是本發明的支撐機構通過油管與接箍接口處的第三狀態示意圖。

圖6是本發明的支撐機構與滑套對接的第一狀態示意圖。

圖7是本發明的支撐機構與滑套對接的第二狀態示意圖。

圖8是本發明的支撐機構與滑套對接的第三狀態示意圖。

圖9是本發明的支撐機構與滑套對接的第四狀態示意圖。

圖10是圖1的ii處放大圖。

圖11是圖1的iii處放大圖。

圖12是本發明的打壓皮囊坐封示意圖(未打壓注液)。

圖13是本發明的打壓皮囊坐封示意圖(已打壓注液)。

圖14是圖13的i處放大圖。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面進一步闡述本發明。

參見圖1至圖14所示的油田用跨隔測壓儀，由上至下依次包括同軸由上至下依次設置的頂部安裝槽體100、皮囊安裝槽體200和下部安裝槽體300。在頂部安裝槽體100的頂部設置有電纜頭組件400，該電纜頭組件400為現有技術，在這就不贅述。

頂部安裝槽體100內設置有與電纜頭組件400連接的支撐機構調節電機500，頂部安裝槽體100下端設置有與支撐機構調節電機500的輸出軸510連接的支撐機構600，支撐機構600可收攏或張開。

結合圖2所示，頂部安裝槽體100內設置有感應控制裝置700，感應控制裝置700用以控制支撐機構600收攏或張開及感應支撐機構600是否到位。具體地，支撐機構600包括周向間隔設置在支撐機構調節電機500的輸出軸510上的支撐臂610，每一支撐臂610通過支撐臂座620和復位扭簧630與支撐機構調節電機500的輸出軸510端部連接。支撐臂610的最下端外端面為斜導向面611，在支撐臂610的下部外側設置有限位槽面612，限位槽面612的槽頂兩端分別為過渡平面612a、612b。

感應控制裝置700包括一對分別設置在支撐機構調節電機500的輸出軸510上以及頂部安裝槽體100內的對接位置傳感器710、720。支撐機構調節電機500的輸出軸510上部套設有彈簧511，支撐機構調節電機500的輸出軸510端部設置有定位塊銷512，支撐臂座620上設置有與定位塊銷512配合的鍵槽621。支撐機構調節電機500的輸出軸510端部還設置有驅動支撐臂610收攏或張開的凸輪組件513，支撐機構調節電機500的輸出軸510上還設置有感應凸輪組件513轉動位置的旋轉傳感器514。

皮囊安裝槽體200的中部形成過流中心通道210，過流中心通道210的過流通道進水口211和過流通道出水口212分別設置在皮囊安裝槽體200的頂端和底端，皮囊安裝槽體200的頂部和底部外周分別設置有上打壓皮囊220和下打壓皮囊230，皮囊安裝槽體200的內壁還設置有與上打壓皮囊220和下打壓皮囊230連通的打壓通道240。

下部安裝槽體300內設置有囊壓傳感器310、層壓傳感器320和管壓傳感器330，囊壓傳感器310與打壓通道240連通，層壓傳感器320與設置在皮囊安裝槽體200側部的層壓測壓孔250連通，管壓傳感器330與設置在下部安裝槽體300側部的管壓測壓孔連通。為了能夠進行井下溫度測量，本實施例中的下部安裝槽體300內還設置有井下溫度傳感器350。

下部安裝槽體300還設置有活塞泵電機組件800，活塞泵電機組件800用于將下部安裝槽體300內的打壓液體輸送至打壓通道240，或用于將打壓通道240內的打壓液體回收至下部安裝槽體300內的打壓液體儲存腔360內。優選地，本實施例中的下部安裝槽體300的內壁設置有與打壓通道240連通的打壓皮囊液壓通道370，方便打壓液體的輸送。活塞泵電機組件800包括活塞泵電機810，活塞泵電機810的輸出端820部通過一旋轉齒輪套830與一傳動軸840的頂端嚙合連接，活塞泵電機810的輸出端設置有角度傳感器850。下部安裝槽體300內設置有活塞位置傳感器860，傳動軸840的上部和下部分別設置有與活塞位置傳感器860對應的上限位傳感器871和下限位傳感器872，傳動軸840的下端連接有一加壓活塞880。

本發明還包括與支撐機構調節電機500、感應控制裝置700、活塞泵電機組件800、囊壓傳感器310、層壓傳感器320和管壓傳感器330連接的地面遠端控制裝置(圖中未示出)，該地面遠端控制裝置可為計算機。

本實施例中的下部安裝槽體300的下端還設置有壓力儲藏室900，壓力儲藏室900具有與打壓皮囊液壓通道370連通的過液通道910。

本發明的工作原理如下：

1、整套系統由220vac或110vac交流電源供電，以便攜式計算機為核心，通過usb/rs485接口與地面遠端控制裝置通信，完成跨隔測壓儀井下狀態檢測和控制。

2、跨隔測壓儀通過聯動絞車電纜，經天地滑輪組、井口防噴裝置進入井下分層管柱到達目標滑套開關所在層位。

3、跨隔測壓儀根據地面遠端控制裝置發出的操作指令完成支撐臂的收攏或放開；并與滑套開關對接后，打壓皮囊由地面遠端控制裝置進行坐封或解封，打壓皮囊坐封后，可進行當前層分層測壓；封隔皮囊解封后，可進行井下儀器的起下。

4、測量到的各種數據由電纜頭組件(單芯電纜)傳輸至地面遠端控制裝置顯示和記錄，地層壓力也可通過儲存式壓力的回放獲取。

5、跨隔測壓儀通過單芯電纜聯接過載保護電纜頭，再經電纜頭聯接變速伺服支撐機構調節電機。

6、支撐機構調節電機輸出軸通過高壓防水密封后與支撐機構聯接，之間安置了感應控制裝置700。皮囊安裝槽體200具有過流中心通道，確保了儀器在跨越生產滑套實現測量目的層(被封隔層)的壓力恢復時，而不會影響其它層位(非被測量的目的層)正常生產。

7、當支撐機構坐封對接成功后，通過地面遠端控制裝置開始對打壓皮囊進行打壓直至皮囊撐開密封，通過三組壓力傳感器上傳的直讀數據，實時監測到該層密封性。

8、該層測試完成后，地面遠端控制裝置控制打壓皮囊泄壓解封，收起支撐機構下放/上提至另一需要測試的層段進行測試，直至所有層段測試完畢，完成全井各層段的測試。

本發明的具體的工作過程包括支撐機構的對接以及打壓皮囊的坐封或解封：

一、支撐機構的對接：

結合圖3至圖9所示，通過纜車下放儀器，當儀器到達目標層位時，通過地面遠端控制裝置使支撐機構調節電機500工作，而支撐臂610的收放過程：當電機順時針旋轉，動力通過輸出軸510，帶動凸輪組件513及對接磁鋼座515轉動，當凸輪組件513的支點位置在高位時，支撐臂610同時收攏，當凸輪組件513的支點在低位時，支撐臂610同時放開。旋轉傳感器514感應輸出軸510旋轉圈數，然后將數據傳輸給地面遠端控制裝置，由地面遠端控制裝置控制主軸的旋轉，以達到收放目的。繼續下放儀器，支撐臂610連續經過油管1與油管接箍連接處時(如圖3所示)，因為復位扭簧630的作用，支撐臂610張角會隨過渡平面612a、612b和斜導向面611處管徑的變化而張大或縮小。當支撐臂610通過油管1與接箍連接處位置時，支撐臂610的過渡平面612a與接箍上方油管內壁接觸，儀器繼續下行到油管1與接箍連接處位置時(如圖4所示)，支撐臂610的斜導向面611與接箍下方油管內壁接觸，儀器下行到油管1與接箍連接處位置時(如圖5所示)，因為支撐臂610的過渡平面612b與油管內壁接觸，此時過渡平面612a坡面低位所處高度尺寸小于油管內徑，不會致使限位槽面612坐封在接箍下方油管的斷面上。

繼續下方儀器，當支撐臂610到達滑套開關2位置時(如圖6所示)，斜導向面611與滑套上接頭主體內壁接觸受壓而收縮。儀器繼續下行到圖7所示位置，因為復位扭簧630的彈力作用支撐臂610張角增大，隨著儀器繼續下行，支撐臂610張角繼續增大，直到過渡平面612b與滑套開關2槽底接觸(如圖8所示)，此時限位槽面612恰好與滑套開關2較長槽斷面2a接觸。儀器繼續下行，在重力的作用下，彈簧511受壓，儀器下移，當定位塊銷512觸到支撐臂座620上的鍵槽621時，對接位置傳感器710、720對中(如圖9所示)，儀器便通過單芯電纜將對接成功信號傳輸到地面遠端控制裝置。

在儀器下行的路徑上，跨隔測壓儀支撐臂610只有在到達如圖9所示滑套開關位置時，支撐臂610才會對接成功。而在下行路徑其他位置處，支撐臂的過渡平面612a坡口高點與管內壁接觸，而使斜導向面611順利通過前方平臺階，斜導向面611通過平臺階后，過渡平面612b便會與管內壁接觸，從而使支撐臂610的過渡平面612a低點高度尺寸小于前方平臺階圓半徑，不會導致支撐臂的限位槽面612坐在前方平臺階上。

二、打壓皮囊的坐封或解封：

結合圖10至圖14所示，當從地面遠端控制裝置觀看到儀器與滑套開關1對接成功后，在操作界面上設置好打壓壓力以及旋轉圈數后，通過地面遠端控制裝置將加壓活塞880調節在下極限位置，點擊開始打壓圖標。這時活塞泵電機810正向旋轉，傳動軸840通過旋轉齒輪套830傳動，帶動加壓活塞880對打壓液體儲存腔360內液體進行擠壓，將打壓液體儲存腔360的液體通過打壓皮囊液壓通道370壓入到上打壓皮囊220和下打壓皮囊230密封處，使上打壓皮囊220和下打壓皮囊230脹開以達到密封的效果，即上打壓皮囊220和下打壓皮囊230坐封成功，如圖12至圖14所示。在打壓皮囊液壓通道的路徑上，設置有囊壓傳感器310。在正常情況下，在活塞位置傳感器860感應到傳動軸840上的下限位傳感器872的信號之前，皮囊壓差就會上升到設定值。若出現活塞位置傳感器860感應到下限位傳感器872的信號時，皮囊壓差還未上升到設定值，計算機就會自動停止電機旋轉，隨即停止活塞泵打壓，以達到保護活塞泵系統的目的。通過地面遠端控制裝置讀取并比較地層壓力f2、管柱壓力f3及皮囊壓力f1，皮囊壓差＝f1-f2，就可以判斷目的層(被封隔層)的壓力恢復狀況。

皮囊壓差保持一段時間后，便可通過地面遠端控制裝置進行皮囊解封，點擊地面遠端控制裝置泄壓圖標，這時活塞泵電機810反向旋轉，傳動軸840通過旋轉齒輪套830傳動，帶動加壓活塞880向后移動，當活塞位置傳感器860感應到上限位傳感器871信號時，加壓活塞880便到了泄壓極限位置，活塞泵電機自動停止工作。皮囊液壓通道壓力便泄放到管柱里，這時皮囊壓力等于管柱壓力，說明皮囊成功解封。

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。