一种石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器，包括张力计芯轴，沿张力计芯轴外壁套有耐压外管，在耐压外管与张力计芯轴之间依次至上而下设有相互连接的传感器、电路板和锂电池组件和电源开关装置；张力计芯轴的下端套接有下接头。该仪器是用来检测和记录井下地层压裂管柱串的张力。传感器把芯轴材料在轴向张力作用下产生的应变转换成应变片阻抗的变化。耐压外管为隔离密封井下高压井液为张力计提供可靠的工作环境。测量和记录电路将传感器应变片阻抗的变化进行张力变换以及实时数据存储。锂电池为张力计提供工作电源。电源开关用于非工作状态下，断开电池供电，以便节省电源消耗。该仪器设计独特；整体结构简单，维修保养方便。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
—种石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器
本技术涉及一种井下管柱张力检测仪器，特别是涉及一种石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器。
技术介绍
随着海洋和陆地水平油井钻采的发展，水平井井下地层分层压裂技术日臻成熟，然而在压裂过程中，饶性管柱串与井下井壁接触复杂，理论计算的安全压裂压力值并不准确，有时甚至造成管柱串断裂的事故发生，造成很大的经济损失。对压裂管柱串实际张力的检测和安全压裂压力的确定，是压裂工艺的关键。
技术实现思路
本技术作为一种作业便捷，操作维护简单的井下地层压裂管柱串张力检测仪器，将为压裂施工工艺的制定提供可靠的经验数据，使得压裂施工更加高效，安全。本技术的目的是通过下述技术方案来实现的。一种石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器，包括张力计芯轴，沿张力计芯轴外壁套有耐压外管，在耐压外管与张力计芯轴之间依次至上而下设有相互连接的传感器、电路板和锂电池组件和电源开关装置；所述张力计芯轴的下端套接有下接头。进一步地，所述张力计芯轴与耐压外管相套接上端与下端部分别设有上密封圈和下密封圈。进一步地，所述传感器设置于张力计芯轴与耐压外管套接上密封圈的下方，沿张力计芯轴周向分布有4-8个芯轴槽，各芯轴槽上设有一个传感器。进一步地，所述传感器靠近耐压外管侧设有薄壁钢管，薄壁钢管通过其下方的卡环定位。进一步地，所述卡环外周设有镶装橡胶胶圈的环形槽。进一步地，所述电路板设置于张力计芯轴与耐压外管套接的传感器下方，沿张力计芯轴周向分布有4-8个芯轴槽，沿各芯轴槽槽底面上设有一块电路板，各电路板上填充有硅凝胶。进一步地，所述电路板与槽底面之间衬垫一层聚四氟乙烯板。进一步地，所述锂电池组件位于张力计芯轴2与耐压外管套接的电路板下方，沿张力计芯轴周向分布有4-8个芯轴槽，沿各芯轴槽底部各设有一块电池筒，各电池筒两侧分别设有压块。进一步地，所述电源开关装置设置在张力计芯轴与耐压外管套接的下密封圈的上方，电源开关装置由依次垂直设置在张力计芯轴上的液压缸和行程开关构成，液压缸通过其活塞杆连接控制杠杆与行程开关相接。进一步地，所述行程开关通过接线柱连接锂电池导线与锂电池组件相连。本技术是用来检测和记录井下地层压裂管柱串的张力。传感器把芯轴材料在轴向张力作用下产生的应变，转换成应变片阻抗的变化。耐压外管部分为隔离密封井下高压井液，为张力计提供可靠的工作环境。测量和记录电路将传感器部分应变片阻抗的变化，进行张力变换以及实时数据存储。锂电池为张力计提供工作电源。电源开关用于非工作状态下，断开电池供电，以便节省电源消耗。本技术的主要优点是:提供一种地层压裂管柱串张力测量结构；通过对芯轴的应变变形量的检测来测量张力的大小，并通过电路进行数据处理和存储，在井上进行测量结果的回放，通过一组锂电电池给测量系统提供电能，使用一个液压缸和行程开关，对电源进行通断切换，控制测量系统工作状态。一组应变式张力传感器，与芯轴固定，芯轴的轴向张力的变化，使得应变式传感器的输出正比于张力变化的信号。应变式传感器的输出，经由安装在芯轴上的电路部分进行处理并存储，测量完成后收回仪器，并在井上进行结果回放。，由一组锂电电池供电，并由一个液压缸和行程开关对电源进行通断切换，控制测量系统工作状态。在井上，液压缸活塞杆复位，行程开关触点断开，系统断电停止工作；下井后，液压缸活塞杆顶出，行程开关触点闭合，系统供电开始测量。该仪器设计独特；整体结构简单，维修保养方便。【附图说明】图1 (a)和图1 (b)是本技术机械结构图。图2是本技术机械结构图A— A剖视图。图3是本技术机械结构图B— B剖视图。图4是本技术机械结构图C一C剖视图。图5是本技术机械结构图D— D剖视图。图6-1和图6-2是本技术电源开关布置图。图中:1、内油(套)管螺纹；2、张力计芯轴；3、腔体；4、上密封圈；5、密封挡圈a;6、耐压外管；7、芯轴槽；8、传感器；9、薄壁钢管；10、轴向槽；11、卡环；12、橡胶胶圈；13、引出导线；14、环形槽a;15、聚四氟乙烯板；16、电路板；17、硅凝胶；18、环形槽b ;19、锂电池组件；20、电池筒；21、锂电池组件接头；22、走线槽a ;23、锂电池导线；24、行程开关；25、螺钉a ;26、行程开关底座；27、液压缸；28、密封圈；29、密封挡圈b ;30、下密封圈；31、下接头；32、螺纹a ;33、橡胶密封圈；34、密封挡圈c ;35、外油(套)管螺纹；36、芯轴槽7的表面；37、芯轴2槽；38、槽底面；39、走线槽b ;40、走线槽c ;41、芯轴2的槽；42、压块a ;43、压块b ；44、螺钉b ;45、走线槽d;46、导线；47、螺钉e ;48、引压孔；49、电源开关装置；50、活塞杆；51、压缩弹簧；52、螺母；53、控制杠杆；54、螺钉f。【具体实施方式】下面通过附图及实施例对本技术做进一步详细说明。本技术是用来完成地层压裂管柱串张力测量的仪器。通过仪器芯轴和下接头，可连接在压裂管柱串任何位置，一个管柱串可以连接多个张力计，来对整个管柱张力情况进行测量和分析，取得具有参考价值的张力数据，用于对类似压裂工艺进行前期评估，和工艺制定。图1 (a)和图1 (b)是本技术机械结构图，主要由:张力计芯轴2、传感器8、耐压外管6、测量和记录电路(电路板16)、锂电池(锂电池组件19)、电源开关装置49和下接头31等组成。如图1 (a)和图1 (b)所示，本技术的石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器，包括张力计芯轴2，沿张力计芯轴2外壁套有耐压外管6，在耐压外管6与张力计芯轴2之间依次至上而下设有相互连接的传感器8、电路板16和锂电池组件19和电源开关装置49 ;张力计芯轴2的下端套接有下接头31。张力计向上通过张力计芯轴2上的内油(套)管螺纹1，与上段压裂管柱连接，向下通过下接头31上的外油(套)管螺纹35与下段压裂管柱连接。张力计芯轴2与下接头31则用螺纹a32连接，并用橡胶密封圈33和密封挡圈c34实现腔体3与张力计外界的高压密封。张力通过螺纹a32由下接头31传递给张力计芯轴2。耐压外管6套在张力计芯轴2上，张力计芯轴2上端装有上密封圈4和密封挡圈a5，下端装有下密封圈30密封挡圈b29，这些密封圈以及密封挡圈使得耐压外管6与张力计芯轴2之间形成一个环形密闭腔体，传感器8、电路板16以及锂电池组件19等电子元器件就工作在这个环形密封腔体中，使得工作时不受井下压力影响而损坏。在密封腔体上端，芯轴2的槽7中安装有应变式张力传感器8，传感器8设置于张力计芯轴2与耐压外管6套接上密封圈4的下方，沿张力计芯轴2周向分布有六个芯轴槽7，各芯轴槽7上设有一个传感器8。传感器8由多组应变片组成的桥式测量电路组成，分布在均布的芯轴槽7中，薄壁钢管9套在芯轴2外园上，来保护芯轴槽7中的传感器8。剖分卡环11卡在张力计芯轴2外圆面的槽中，卡环11外面的环形槽装有橡胶胶圈12,防止卡环11脱落，卡环11起到固定薄壁钢管9，防止轴向移动的作用。见图2，传感器8与芯轴槽7的表面36用高温胶粘接在一起，这样张力计芯轴2在轴向力作用下的变形通过芯轴槽7的表面36和粘接剂，传递给传感器8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器，包括张力计芯轴（2），其特征在于，沿张力计芯轴（2）外壁套有耐压外管（6），在耐压外管（6）与张力计芯轴（2）之间依次至上而下设有相互连接的传感器（8）、电路板（16）和锂电池组件（19）和电源开关装置（49）；所述张力计芯轴（2）的下端套接有下接头（31）。

【技术特征摘要】
1.一种石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器，包括张力计芯轴(2)，其特征在于，沿张力计芯轴(2)外壁套有耐压外管(6)，在耐压外管(6)与张力计芯轴(2)之间依次至上而下设有相互连接的传感器(8)、电路板(16)和锂电池组件(19)和电源开关装置(49)；所述张力计芯轴(2)的下端套接有下接头(31)。2.根据权利要求1所述的石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器，其特征在于，所述张力计芯轴(2)与耐压外管(6)相套接上端与下端部分别设有上密封圈(4)和下密封圈(30)。3.根据权利要求1所述的石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器，其特征在于，所述传感器(8)设置于张力计芯轴(2)与耐压外管(6)套接上密封圈(4)的下方，沿张力计芯轴(2 )周向分布有4-8个芯轴槽(7 )，各芯轴槽(7 )上设有一个传感器(8 )。4.根据权利要求3所述的石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器，其特征在于，所述传感器(8)靠近耐压外管(6)侧设有薄壁钢管(9)，薄壁钢管(9)通过其下方的卡环(11)定位。5.根据权利要求4所述的石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器，其特征在于，所述卡环(11)外周设有镶装橡胶胶圈(12)的环形槽。6.根据权利要求1所述的石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器，其特征在于，所述电路板(16)设置于张力计芯轴(...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹保平，任晓宁，
申请(专利权)人：西安威盛电子仪器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：