一种用于随钻地层压力测量仪的探头装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于随钻地层压力测量仪的探头装置，包括外壳、设置在外壳内的探头组件、设置在探头组件内的探针组件、设置在探针组件内的堵头和设置在堵头上的内流道，其中，在第一压力作用下，探头组件带动探针组件和堵头相对外壳轴向向外移动，在第二压力作用下，探针组件带动堵头相对探头组件轴向向外移动，在第三压力作用下，堵头相对于探针组件轴向向内移动以使得外界与内流道连通。该探头装置能保证提取地层流体的纯度和测量的精确度。

A probe device for measuring formation pressure while drilling

The invention relates to a probe device for a formation pressure measuring instrument while drilling, comprising a casing, a probe assembly arranged in the casing, a probe assembly arranged in the probe assembly, a plug arranged in the probe assembly, and an internal flow passage arranged on the plug, wherein, under the action of the first pressure, the probe assembly drives the probe group. The part and the plug move outward relative to the outer casing. Under the second pressure, the probe assembly drives the plug to move outward relative to the probe assembly. Under the third pressure, the plug moves inward relative to the probe assembly to connect the outside with the inner channel. The probe device can ensure the purity of the formation fluid and the accuracy of the measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种用于随钻地层压力测量仪的探头装置
本专利技术涉及油田、矿山等行业的井下工程
，特别是涉及一种用于随钻地层压力测量仪的探头装置。
技术介绍
随钻测量工具是国际钻井高技术的重要组成部分，应用这些高技术产品可提高大位移井、高难度水平井的工程控制能力和地层评价能力，从而提高油层的钻遇率。其中，随钻地层压力测量工具可用来测量地层压力。其优点是，钻头刚钻开地层即进行测试，钻井液对所测地层污染小，压力测量精度高，能更好地反应地层真实压力状况。随钻地层压力测量工具解决了在大斜度井、大位移井中传统测量工具下入难等问题。随钻地层压力测量仪器探头模块是系统的关键模块，在液压系统的作用下探头从仪器内伸出，推靠至井壁，在一定的推靠力作用下，使地层流体与环空管柱内的钻井液封隔。随后地层流体通过探头模块上的测试通道进入测试腔内，完成压力测量。现有技术中，主要采用单级探头以沟通地层流体和测试腔。由于井下环境复杂，常出现测试压力值失真或者测试失败的问题。
技术实现思路
针对上述问题的部分或全部，本专利技术提出了一种用于随钻地层压力测量仪的探头装置。该探头装置能设置在随钻地层压力测量仪上，通过多次推靠后才能使得探头装置沟通地层流体和测试腔，能大大提高地层压力测量的准确性。根据本专利技术，提供一种用于随钻地层压力测量仪的探头装置，包括外壳、设置在外壳内的探头组件、设置在探头组件内的探针组件、设置在探针组件内的堵头和设置在堵头上的内流道，其中，在第一压力作用下，探头组件带动探针组件和堵头相对外壳轴向向外移动，在第二压力作用下，探针组件带动堵头相对探头组件轴向向外移动，在第三压力作用下，堵头相对于探针组件轴向向内移动以使得外界与内流道连通。在一个实施例中，外壳包括筒状的外筒和用于封堵外筒的第二端的开口的底座，探头组件设置在外筒内并与外壳形成密闭的第一空间，并且第一空间由探头组件分隔为第一室和第二室，其中第一室通过第一流道与外界连通，而第二室通过第二流道与外界连通。在一个实施例中，探头组件包括：筒状的探头，轴向凸出式设置在探头的第一端面上的密封件，固定设置在探头的第二端的筒状的探头支撑座，以及固定设置在探头支撑座的第二端的进液单向阀和回液单向阀，其中，探头支撑座具有径向向外突出的第一凸台以将第一空间分隔为第一室和第二室。在一个实施例中，密封件的第一端面构造为弧面，并且在径向由内到外的方向上，密封件凸出探头的厚度逐渐减小。在一个实施例中，探针组件设置在探头组件的内腔中以形成密闭的第二空间，第二空间被探针组件分隔为第三室和第四室，其中，第三室通过进液单向阀或回液单向阀与第一室连通，而第四室通过设置在探头组件上的第三流道与第二室连通。在一个实施例中，探针组件包括：设置在探头组件的内腔中的探针杆，在探针杆的第二端设置有向第一端方向凹的第一槽，用于封堵第一槽的探针端盖。在一个实施例中，在探针杆的内腔中设置堵头，堵头向第二端方向延伸并依此穿过探针端盖、探头组件和底座，在堵头的侧壁上设置径向凸出的第三凸台以与第一槽的内壁接触将探针杆和探针端盖在凹槽处形成的第三空间分为第五室和第六室，其中，第六室与第三室选择性连通。在一个实施例中，在第五室内的第三凸台和探针端盖之间设置弹性件。在一个实施例中，内流道包括靠近堵头的第一端面设置的径向孔和与径向孔连通的轴向孔，其中，径向孔构造为在堵头轴向移动过程中与设置在堵头的内壁上的凹槽连通。在一个实施例中，探头和探头支撑座通过径向固定销连接。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：在第一压力作用下，探头组件等能相对于外壳轴向向外运动，先使得探头坐封，从而封隔钻井液和地层流体以保证测量的精准性。然后，在第二压力作用下，探针组件相对于探头组件运动，以保证探针组件能穿透井壁表面的泥饼而抽吸到原始地层流体，从而保证测量的真实性。另外，在堵头相对探针组件轴向移动时，才能使得内通道与地层流体连通，从而避免内通道堵塞的问题。由此，通过使用探头装置的多次推靠，能起到先封隔再连通的目的，保证了取流体的纯度和测量的精确度。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1示意性地显示了根据本专利技术的一个实施例的探头装置的第一状态图；图2示意性地显示了根据本专利技术的一个实施例的探头装置的第二状态图；图3示意性地显示了根据本专利技术的外壳；图4示意性地显示了根据本专利技术的探头组件；图5示意性地显示了根据本专利技术的探针组件；图6示意性地显示了根据本专利技术的堵头；在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1和2所示，用于随钻地层压力测量仪的探头装置100包括外壳1、探头组件2、探针组件4和堵头6。其中，探头组件2设置在外壳1内。探针组件4设置在探头组件2内。堵头6设置在探针组件4内。在堵头6上设置内流道61，以与压力测量仪的测试腔连通。在第一压力作用下，探头组件2带动探针组件4和堵头6相对外壳1轴向向外移动，以抵接在井筒的内表面上，用于封隔地层流体和钻井液。然后，在第二压力作用下，探针组件4带动堵头6相对探头组件2轴向向外移动，使得探针组件4刺入井壁的泥饼中。在第三压力作用下，堵头6相对于探针组件4轴向向内移动以使得外界与内流道61连通，从而引导地层流体进入到内流道61并输送到压力测量仪的测试腔中。在一个实施例中，如图3所示，外壳1包括外筒11和底座12。其中，外筒11构造为筒状。底座12设置在外筒11的第二端开口处，以封堵外筒11的第二端开口。在一个实施例中，如图4所示，探头组件2包括探头21、密封件22、探头支撑座23和进液单向阀24和回液单向阀25。其中，探头21构造为筒状，并在第一端面上设置第一台阶面26，以用于承托密封件22，以使得密封件22套设在探头21的外壁上。在轴向上，密封件22的第一端面凸出于探头21的第一端面，从而，在探头组件2抵接井筒壁时，密封件22能受力压缩而起到很好的封隔作用。探头支撑座23呈筒状，其第一端与探头21的第二端固定设置。进液单向阀24和回液单向阀25设置在探头支撑座23的第二端，以选择性沟通探头支撑座23的内腔和外界。再如图1和2所示，在将探头组件2的第二端插入到外壳1的内腔中后，再在外筒21和探头支撑座23之间的环空内设置压紧端盖13(图3中有显示)，以形成了密闭的第一空间30。而在探头支撑座23的外壁上设置径向向外凸出的第一凸台28，以与外筒11密封式抵接，从而将第一空间30分隔为第一室31和第二室32。其中，第一室31可以通过第一流道33与外界连通，第二室32可以通过第二流道34与外界连通。在通过第一流道33向第一室31内泵送压力液的时候，压力液可以推动探头组件2相对应外壳1轴向向外移动，同时，第二室32受压缩体积缩小，可以通过第二流道34回流存在在第二室32内的液体。在一个优选地实施例中，密封件22的第一端面构造为弧面，并且在径向由内到外的方向上，密封件22凸出探头21的厚度逐渐减小。通过这种设置，能提高密封件22的封隔能力，避免井筒内的钻井液流入到内流道61内。进一步优选地，在密封件22的第一端面上凸出式设置凸出环27。并且在径向方向上，可以设置个凸出环27。由于凸出环27尺寸相对小，容易变形，在密封件22抵接井筒的过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于地层压力测量仪的探头装置，其特征在于，包括外壳、设置在所述外壳内的探头组件、设置在所述探头组件内的探针组件、设置在所述探针组件内的堵头和设置在所述堵头上的内流道，其中，在第一压力作用下，所述探头组件带动所述探针组件和所述堵头相对所述外壳轴向向外移动，在第二压力作用下，所述探针组件带动所述堵头相对所述探头组件轴向向外移动，在第三压力作用下，所述堵头相对于所述探针组件轴向向内移动以使得外界与所述内流道连通。

【技术特征摘要】
1.一种用于地层压力测量仪的探头装置，其特征在于，包括外壳、设置在所述外壳内的探头组件、设置在所述探头组件内的探针组件、设置在所述探针组件内的堵头和设置在所述堵头上的内流道，其中，在第一压力作用下，所述探头组件带动所述探针组件和所述堵头相对所述外壳轴向向外移动，在第二压力作用下，所述探针组件带动所述堵头相对所述探头组件轴向向外移动，在第三压力作用下，所述堵头相对于所述探针组件轴向向内移动以使得外界与所述内流道连通。2.根据权利要求1所述的探头装置，其特征在于，所述外壳包括筒状的外筒和用于封堵所述外筒的第二端的开口的底座，所述探头组件设置在所述外筒内并与所述外壳形成密闭的第一空间，并且所述第一空间由所述探头组件分隔为第一室和第二室，其中所述第一室通过第一流道与外界连通，而所述第二室通过第二流道与外界连通。3.根据权利要求2所述的探头装置，其特征在于，所述探头组件包括：筒状的探头，轴向凸出式设置在所述探头的第一端面上的密封件，固定设置在所述探头的第二端的筒状的探头支撑座，以及固定设置在所述探头支撑座的第二端的进液单向阀和回液单向阀，其中，所述探头支撑座具有径向向外突出的第一凸台以将所述第一空间分隔为所述第一室和所述第二室。4.根据权利要求3所述的探头装置，其特征在于，所述密封件的第一端面构造为弧面，并且在径向由内到外的方向上，所述密封件凸出所述探头的厚度逐渐减小。5.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱德儒，郑俊华，宗艳波，王磊，孙明光，牛新明，宋朝晖，王磊，张仁龙，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11