一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具及测试方法技术

本发明专利技术公开了一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具及测试方法，包括电源短节、分流器短节、上执行机构、上封隔器、抽吸测试短节、下封隔器、下执行机构、电气短节、下接头以及连接筒；所述电源短节、分流器短节、上执行机构的接头依次连接，所述抽吸测试短节两端分别与上封隔器、下封隔器连接，所述下执行机构、电气短节、下接头依次连接。本发明专利技术由于使用两个跨式的封隔器，在测试期间，上下封隔器膨胀，把钻铤坐封在井壁上，在封隔器之间的流体被抽吸，地层流体在欠平衡的作用下进入空间，直到空间中的压力达到地层压力，这些使得双封隔器式测试工具在探测范围、流动形式和数据的可重复性等方面有较大优势。复性等方面有较大优势。复性等方面有较大优势。

【技术实现步骤摘要】
一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具及测试方法


[0001]本专利技术涉及一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具及测试方法。

技术介绍

[0002]地层压力是深地勘探、油气开采、地热开发、CO2地质埋存、核废料地质处置等涉及深井钻井的工程的重要基础参数之一，准确测量地层压力意义重大。目前，地层压力的常规获取方法主要包括地震波法、钻速法、测井法和地层测试法。这些常规地层压力获取方法还存在如下主要问题：
①
钻前地震波法精度不高，主要用于新探区新井的地层压力预测；
②
随钻钻速法精度低，时常不能监测到地层异常压力；
③
钻后测井法和地层测试法的精度较好，但无法实现钻前或随钻测试，对于大斜度井和水平井存在仪器下入困难，测试的耗时长、费用高、风险大等问题，而且测试结果受钻井液污染影响较大。因此，现行的常规地层压力预测/检测方法均存在一定程度的不足。
[0003]随着电缆地层测试技术的不断应用、发展以及钻井工程新需求的推动，20世纪90年代中后期，结合随钻测量技术提出了随钻地层压力测试的概念，将测试器安装于井底钻具组合中，在钻井作业暂停期间测试地层压力。随钻地层压力测试有效解决了传统方法存在的耗时长、成本高、风险大、时间滞后等一系列问题，而且，此时近井壁地层受钻井液污染较轻，测试结果也更加准确，比常规方法更加实用，且具有广泛的应用前景。近年来，随钻地层压力测量工具在国外取得了非常大的进展，形成了多种系列化的随钻地层压力测量工具，如Halliburton公司的Geo-Tap系统、Baker Hughes公司的Tes-Trak系统、Schlumberger公司的Stetho-Scope系统、Weatherford公司的Compact-MFT系统。这类随钻地层压力测量工具都采用了一种极为相似的探头式结构，即在测试工具侧壁上安装测试探头，探头推靠后贴紧井壁地层完成坐封，由抽吸系统抽吸地层流体产生压降，停止抽吸后测试探头附近地层压力将恢复至原始地层压力，通过记录抽吸系统压力响应确定地层压力。这种探头式测试工具具有一个比较显著的缺点：通过探头抽吸地层流体产生压降波及范围小，即随钻地层压力测量工具测试的区域小，而钻井液侵入地层产生的增压效应将对测试结果产生极大的误差，且这一影响很难通过数据解释和分析等理论手段予以排除。为此，为了提高随钻地层压力测量工具测试抽吸压降的波及范围，克服探头式随钻地层压力测量工具的不足，在传统封隔器结构的地层压力测试器基础上，专利技术了一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具及测试方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具及测试方法。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具，包括电源短节、分流器短节、上执行机构、上封隔器、抽吸测试短节、与上封隔器结构相同的下封隔器、与上执行机构结构相同的下执行机构、电气短节、下接头以及连接
筒；
[0006]所述连接筒为中空圆筒，其中部的外壁上设有正向液压凹槽、反向液压凹槽；
[0007]所述上执行机构包括活塞、接头，所述活塞的正向腔套于所述接头外部，所述接头端部与活塞内腔之间具有间隙，该间隙为正向液压腔；
[0008]所述上封隔器包括中心轴和依次套设在中心轴上的压缩承力环Ⅱ、多对橡胶封隔元件、压缩承力环Ⅰ；所述中心轴的一端插入所述活塞内并与接头连接，所述中心轴与活塞内腔之间具有间隙，该间隙为反向液压腔，所述中心轴上还设有与正向液压腔相通的正向通孔、与反向液压腔相通的反向通孔；所述压缩承力环Ⅱ一端压在所述中心轴上，另一端顶在所述橡胶封隔元件的侧面上；所述压缩承力环Ⅰ一端顶在所述活塞的端面上，另一端压在所述橡胶封隔元件的侧面上；
[0009]所述抽吸测试短节包括抽吸本体，所述抽吸本体内具有依次连通的抽吸流体出入口、流体存储腔、连接通道Ⅰ、电磁腔、与电磁腔相通的连接通道Ⅱ以及与连接通道Ⅰ相通的连接通道Ⅲ，所述连接通道Ⅰ内设有工字型活塞，所述电磁腔内设有电磁阀，所述流体存储腔内设有压力传感器；
[0010]所述分流器短节包括分流本体，所述分流本体内具有控制腔、分流腔、压力腔以及与控制腔连通的内腔，所述控制腔分别与分流腔、压力腔连通，所述控制腔内设有电磁阀芯Ⅰ，所述分流腔、压力腔内均设有电磁阀芯Ⅱ以及堵头；所述分流本体的端部设有与压力腔相通的环形凹槽，所述环形凹槽内设有多通道环形换向电磁阀；
[0011]所述电源短节、分流器短节、上执行机构的接头依次连接，所述抽吸测试短节的抽吸本体两端分别与上封隔器、下封隔器的中心轴连接，所述下执行机构的接头、电气短节、下接头依次连接，下接头内设有压力传感器Ⅱ；
[0012]所述连接筒一端连接在所述分流器短节的分流本体内，另一端连接在所述下封隔器内；所述正向液压凹槽、反向液压凹槽均与所述分流本体端部的环形凹槽相通，所述正向液压凹槽分别与正向液压腔、连接通道Ⅲ相通，所述反向液压凹槽分别与反向液压腔、连接通道Ⅱ相通。
[0013]进一步的技术方案是，所述电源短节上设有用于供电的电池。
[0014]进一步的技术方案是，所述接头与活塞之间设有密封圈Ⅰ。
[0015]进一步的技术方案是，所述中心轴与活塞、接头之间均设有密封圈Ⅱ。
[0016]一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0017]S1、组合井下钻具组合，将随钻地层压力测量工具安装于MWD工具下端；
[0018]S2、井下钻具组合组装完成后，在钻台上对双封隔器结构的随钻地层压力测量工具进行测试；
[0019]S3、当需要进行随钻地层压力测量时，停止旋转钻柱，通过提升、下放钻柱来定位所需要测试的地层测点；
[0020]S4、向井下随钻地层压力测量工具发送压力脉冲，下接头内安装的压力传感器Ⅱ检测到钻井泵开停泵信号，在电气短节内的电气测量与控制电路系统解码该信号后，启动随钻地层压力测量工具工作；
[0021]S5、控制分流器短节内的电磁阀芯Ⅰ处于开启状态时，分流器短节将钻柱内的一部
分钻井液进行分流，使其进入压力腔，进入压力腔的部分钻井液通过环形凹槽中的多通道环形换向电磁阀控制环形凹槽与正向液压凹槽，或者与反向液压凹槽连通，从而提供正向高压液压动力源或者反向高压液压动力源；
[0022]S6、封隔器进行座封：控制分流器短节内的电磁阀芯Ⅰ、多通道环形换向电磁阀工作，使得环形凹槽与正向液压凹槽相通，从而正向高压液压动力源与正向液压腔接通，即所述正向液压腔进液、反向液压腔排液，从而使两个活塞向下和向上推动，活塞挤压压缩承力环Ⅰ，压缩承力环Ⅰ继续挤压橡胶封隔元件，橡胶封隔元件在轴向挤压作用下发生径向膨胀，当正向液压腔推动至极限位置即可实现封隔器座封；
[0023]S7、当封隔器座封完成后，控制分流器短节内的电磁阀芯Ⅰ工作，使正向高压液压动力源与连接通道Ⅱ连通，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具，其特征在于，包括电源短节(2)、分流器短节(3)、上执行机构(4)、上封隔器(5)、抽吸测试短节(6)、与上封隔器(5)结构相同的下封隔器(7)、与上执行机构(4)结构相同的下执行机构(8)、电气短节(9)、下接头(10)以及连接筒(11)；所述连接筒(11)为中空圆筒，其中部的外壁上设有正向液压凹槽(111)、反向液压凹槽(112)；所述上执行机构(4)包括活塞(41)、接头(42)，所述活塞(41)的右端套于所述接头(42)外部，所述接头(42)端部与活塞(41)内腔之间具有间隙，该间隙为正向液压腔(43)；所述上封隔器(5)包括中心轴(51)和依次套设在中心轴(51)上的压缩承力环Ⅱ(52)、多对橡胶封隔元件(53)、压缩承力环Ⅰ(54)；所述中心轴(51)的一端插入所述活塞(41)内并与接头(42)连接，所述中心轴(51)与活塞(41)的左端内腔之间具有间隙，该间隙为反向液压腔(55)，所述中心轴(51)上还设有与正向液压腔(43)相通的正向通孔(56)、与反向液压腔(55)相通的反向通孔(58)；所述压缩承力环Ⅱ(52)一端压在所述中心轴(51)上，另一端顶在所述橡胶封隔元件(53)的侧面上；所述压缩承力环Ⅰ(54)一端顶在所述活塞(41)的左端端面上，另一端压在所述橡胶封隔元件(53)的侧面上；所述抽吸测试短节(6)包括抽吸本体(61)，所述抽吸本体(61)内具有依次连通的抽吸流体出入口(62)、流体存储腔(63)、连接通道Ⅰ(64)、电磁腔(65)、与电磁腔(65)相通的连接通道Ⅱ(66)以及与连接通道Ⅰ(64)相通的连接通道Ⅲ(67)，所述连接通道Ⅰ(64)内设有工字型活塞(68)，所述电磁腔(65)内设有电磁阀，所述流体存储腔(63)内设有压力传感器；所述分流器短节(3)包括分流本体(31)，所述分流本体(31)内具有控制腔(33)、分流腔(34)、压力腔(35)以及与控制腔(33)连通的内腔(38)，所述控制腔(33)分别与分流腔(34)、压力腔(35)连通，所述控制腔(33)内设有电磁阀芯Ⅰ(32)，所述分流腔(34)、压力腔(35)内均设有电磁阀芯Ⅱ(36)以及堵头(37)，所述分流本体(31)的端部设有与压力腔(35)相通的环形凹槽，所述环形凹槽内设有多通道环形换向电磁阀(39)；所述电源短节(2)、分流器短节(3)、上执行机构(4)的接头(42)依次连接，所述抽吸测试短节(6)的抽吸本体(61)两端分别与上封隔器(5)、下封隔器(7)的中心轴(51)连接，所述下执行机构(8)的接头(42)、电气短节(9)、下接头(10)依次连接，下接头(10)内设有压力传感器Ⅱ；所述连接筒(11)一端连接在所述分流器短节(3)的分流本体(31)内，另一端连接在所述下封隔器(7)内；所述正向液压凹槽(111)、反向液压凹槽(112)均与所述分流本体(31)端部的环形凹槽相通，所述正向液压凹槽(111)分别与正向液压腔(43)、连接通道Ⅲ(67)相通，所述反向液压凹槽(112)分别与反向液压腔(55)、连接通道Ⅱ(66)相通。2.根据权利要求1所述的一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具，其特征在于，所述电源短节(2)上设有用于供电的电池(21)。3.根据权利要求1所述的一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具，其特征在于，所述接头(42)与活塞(...

【专利技术属性】
技术研发人员：马天寿，黄金，彭念，刘阳，陈平，黄万志，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：