地層壓力測量短節(jié)和地層壓力模擬測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣開采等技術(shù)領(lǐng)域的測量裝置，特別涉及一種地層壓力測量短節(jié)。此外，本發(fā)明還涉及一種包括該測量短節(jié)的地層壓力模擬測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]地層壓力是油氣開采技術(shù)領(lǐng)域的重要參數(shù)，特別是鉆井作業(yè)中，地層壓力的準(zhǔn)確掌握一方面可以優(yōu)化泥漿重度和當(dāng)量循環(huán)密度等作業(yè)參數(shù)，防止井涌、井噴、地層損害或者意外地層壓裂等事故的發(fā)生，另一方面可以幫助施工隊優(yōu)化預(yù)測地層壓力的算法，作出更好的作業(yè)決策，同時為地質(zhì)模型的優(yōu)化提供重要參考，從而提高鉆井作業(yè)的質(zhì)量和效率。
[0003]鉆井過程中，當(dāng)鉆井液柱壓力小于地層壓力時，會引起嚴(yán)重的井涌或井噴等事故，但是鉆井液柱壓力大于地層的破裂壓力時，又會出現(xiàn)井漏，污染已經(jīng)鉆好的油氣儲層，嚴(yán)重的情況下壓死油氣層，造成氣測儀器檢測不到氣測異常，而試氣過程中不能出油氣。但是傳統(tǒng)的電纜地層壓力測試器下入井內(nèi)深處較難。
[0004]因此，急需一種測量準(zhǔn)確、提高鉆進(jìn)效率的地層壓力測量短節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述的問題，本發(fā)明提出了一種地層壓力測量短節(jié)，鉆井時采用這種測量短節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確地測量地層壓力，提高鉆進(jìn)效率。此外，本發(fā)明還提出了一種包括這種測量短節(jié)的地層壓力模擬測量裝置。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種地層壓力測量短節(jié)，其包括:短節(jié)本體，其內(nèi)設(shè)置有供鉆井液穿過的流體通道；測量控制系統(tǒng)，其設(shè)置于短節(jié)本體內(nèi)，測量控制系統(tǒng)包括電氣控制模塊、液壓驅(qū)動模塊和數(shù)據(jù)采集模塊；其中，短節(jié)本體的下端設(shè)置有壓力承載組件，壓力承載組件包括接觸頭和貫通接觸頭的泄壓通道，電氣控制模塊能夠控制液壓驅(qū)動模塊實現(xiàn)接觸頭自短節(jié)本體伸出以及收回，以使接觸頭能夠抵靠至井壁上，數(shù)據(jù)采集模塊能夠采集泄壓通道內(nèi)的壓力值。
[0007]采用本發(fā)明的測量短節(jié)進(jìn)行鉆井的過程中，當(dāng)需要測量地層壓力時，接觸頭伸出以抵靠至井壁上，由于地層壓力和泄壓通道內(nèi)的壓力不相等，所以地層內(nèi)的流體介質(zhì)會透過井壁向泄壓通道內(nèi)滲透，直到井壁兩側(cè)的壓力平衡為止。在這個過程中數(shù)據(jù)采集模塊可以持續(xù)采集泄壓通道內(nèi)的壓力值，并且將該壓力值轉(zhuǎn)換為傳輸信號發(fā)送至地面或者發(fā)送至電氣控制模塊，由此現(xiàn)場鉆井人員能夠獲取地層壓力的精確值，從而為鉆井作業(yè)和地質(zhì)模型提供參考。
[0008]在一個實施例中，短節(jié)本體的下端設(shè)置有橫向貫通的容納通孔，壓力承載組件設(shè)置于容納通孔的一端內(nèi)，壓力承載組件還包括承載滑塊，承載滑塊可在容納通孔內(nèi)滑動，以帶動接觸頭自短節(jié)本體伸出以及收回。由此可以通過控制承載滑塊的移動來實現(xiàn)接觸頭的伸出和收回。
[0009]在一個實施例中，容納通孔的另一端設(shè)置有推靠組件，推靠組件包括推靠滑塊，推靠滑塊在容納通孔內(nèi)可滑動，以自短節(jié)本體伸出以及收回。采用這樣的結(jié)構(gòu)使得接觸頭抵靠在井壁上時，推靠滑塊也伸出以抵靠在相對的井壁上，由此保證接觸頭抵靠井壁的可靠性。
[0010]在一個實施例中，短節(jié)本體內(nèi)沿軸線方向設(shè)置有與流體通道互不連通的平衡孔，電氣控制模塊和驅(qū)動模塊設(shè)置于平衡孔內(nèi)，電氣控制模塊控制驅(qū)動模塊通過第一換向閥調(diào)節(jié)承載滑塊和推靠滑塊之間伸縮腔內(nèi)流體的壓力。平衡孔能夠通過第一換向閥流體連通于伸縮腔，由此可以保證短節(jié)本體外側(cè)的壓力與伸縮腔內(nèi)的壓力相平衡，以能夠順利地實現(xiàn)接觸頭和推靠滑塊的伸出或者收回。
[0011 ] 在一個實施例中，平衡孔內(nèi)設(shè)置有可上下移動的平衡活塞套，平衡活塞套與平衡孔的內(nèi)壁密封接觸，以將平衡孔分為上敞開段和下密封段，下密封段內(nèi)容納有液壓油，電氣控制模塊和液壓驅(qū)動模塊設(shè)置于下密封段內(nèi)，其中電氣控制模塊通過第一換向閥實現(xiàn)伸縮腔與下密封段流體連通。采用這樣的結(jié)構(gòu)使得下密封段內(nèi)流體的壓力可以與伸縮腔內(nèi)流體的壓力保持平衡。
[0012]在一個實施例中，平衡活塞套上設(shè)置有電連接塊，以使電信號從中傳導(dǎo)。由此能夠?qū)⑿盘柌杉K所采集的參數(shù)信號實時地傳輸至地面，并且能夠根據(jù)實際作業(yè)情況隨時向電氣控制模塊發(fā)送控制信號。
[0013]在一個實施例中，短節(jié)本體的側(cè)壁上設(shè)置有導(dǎo)壓孔，以連通上敞開段和短節(jié)本體的外側(cè)。由此能夠使得短節(jié)本體外側(cè)的壓力和平衡孔內(nèi)的壓力相平衡，進(jìn)而保證伸縮腔內(nèi)的壓力與短節(jié)本體外側(cè)的壓力相平衡，從而確保接觸頭的順利伸出和收回。
[0014]在一個實施例中，短節(jié)本體的外壁上形成有抽吸腔，抽吸腔內(nèi)設(shè)置有抽吸組件，抽吸組件的抽吸活塞能夠在抽吸腔內(nèi)滑動，以在抽吸活塞的兩側(cè)分別形成引流腔和擠壓腔，引流腔流體連通于泄壓通道，電氣控制模塊控制液壓驅(qū)動模塊通過第二換向閥調(diào)節(jié)受壓腔內(nèi)流體的壓力大小，以使抽吸活塞朝向擠壓腔的一側(cè)移動。由此通過抽吸活塞的移動來實現(xiàn)地層內(nèi)的流體介質(zhì)較快地滲透至泄壓通道，提高測量效率。
[0015]在一個實施例中，抽吸活塞的外壁上形成向內(nèi)的凹槽，以形成復(fù)位腔，復(fù)位腔均與引流腔和擠壓腔隔離，電氣控制模塊控制液壓驅(qū)動模塊通過第二換向閥調(diào)節(jié)復(fù)位腔內(nèi)流體的壓力大小，以使抽吸活塞復(fù)位。測量結(jié)束后通過復(fù)位腔內(nèi)流體壓力的控制實現(xiàn)抽吸活塞的復(fù)位，引流腔與泄壓通道內(nèi)的流體壓力變大，從而使得接觸頭易于脫離井壁。
[0016]在一個實施例中，容納通孔內(nèi)設(shè)置有包括導(dǎo)流腔的導(dǎo)流管架，引流腔通過導(dǎo)流腔流體聯(lián)通于泄壓通道。由此實現(xiàn)泄壓通道與伸縮腔的隔離。
[0017]在一個實施例中，數(shù)據(jù)采集模塊包括第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器和溫度傳感器，第一壓力傳感器用于采集引流腔內(nèi)壓力的大小，第二壓力傳感器用于采集流體通道內(nèi)壓力的大小，第三壓力傳感器用于采集短節(jié)本體外側(cè)壓力的大小，溫度傳感器靠近短節(jié)本體的內(nèi)壁，用于采集短節(jié)本體外側(cè)的溫度。從而在獲取地層壓力的同時，還能夠測量鉆桿內(nèi)的壓力、環(huán)空的壓力以及井底的溫度。
[0018]在一個實施例中，接觸頭的外端部設(shè)置有密封墊。提高接觸頭與井壁接觸的密封性，確保測量實現(xiàn)的可靠性。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種地層壓力模擬測量裝置，其包括根據(jù)上文所述的測量短節(jié)。
[0020]在一個實施例中，模擬測量裝置還包括測量工裝件，測量工裝件與短節(jié)本體的上端口配合，以將測量短節(jié)安裝至井筒內(nèi)。由此實現(xiàn)短節(jié)本體牢固地安裝至井筒內(nèi)。
[0021]在一個實施例中，測量工裝件上設(shè)置有上下貫通的電纜通孔，以使連接電氣控制模塊的電纜從中穿出。在模擬測量試驗時電纜可以從中穿出，由此現(xiàn)場試驗人員能夠?qū)崟r地獲取地層壓力等的測量結(jié)果，并且能夠根據(jù)需要向電氣控制模塊發(fā)送控制信號。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于，鉆井過程中將本發(fā)明的地層壓力測量短節(jié)連接至鉆桿上，優(yōu)選地連接至靠近鉆頭的位置，鉆井過程中該測量短節(jié)的接觸頭以及推靠滑塊抵靠在井壁上，通過抽吸活塞抽吸引流腔使得與引流槍腔體連通泄壓通道內(nèi)的壓力出現(xiàn)負(fù)壓，由此地層內(nèi)的流體，例如原油通過井壁滲透到泄壓通道內(nèi)，從而實現(xiàn)井壁左右兩側(cè)流體壓力保持平衡，數(shù)據(jù)采集模塊中的壓力傳感器可以采集引流腔，即泄壓通道內(nèi)的流體壓力值，并將該壓力值轉(zhuǎn)換為電信號后通過電氣控制模塊上傳至地面的輸入輸出裝置，由此能夠在鉆井過程中實時地獲取地層壓力值。地層壓力測量結(jié)束后，接觸頭和推靠滑塊收回至短節(jié)本體內(nèi)，測量短節(jié)停止工作，接下來繼續(xù)進(jìn)行鉆井作業(yè)。
【附圖說明】
[0023]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中:
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的地層壓力測量短節(jié)的剖視圖；
[0025]圖2是圖1所示的地層壓力測量短節(jié)的A-A向的截面圖；
[0026]圖3是圖1所示的地層壓力測量短節(jié)B處的剖視圖；
[0027]圖4是圖1所示的地層壓力測量短節(jié)C處的剖視圖；
[0028]圖5是鉆井過程中使用圖1所示