专利名称：一种直读式油井分层测压仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及油井测压技术领域，尤其是一种直读式油井分层测压仪。
技术背景压力测试是油井试井工作中的一项重要内容。目前普遍采用的压力测试 方法为流压测试和复压测试。其中复压测试是监测地层能量变化、求解地层 参数、判断油层连通状况的一个主要手段。在进行复压测试时，需要关闭抽 油机，对原油产量有较大的影响。此外测试的压力为全井压力，是各地层压 力的一个综合表现，无法准确获知某一地层的压力恢复情况，使得测试资料 的应用价值降低，无法满足油田开发后期精细化采油技术对资料的要求。 发明内容本发明的目的在于提供一种油井测压仪器的结构布局形式，使得仪器不 仅能测得全井压力的变化，而且能同时测试地层压力的变化，并在地面实时 显示井下全井压力、温度曲线和地层压力、温度曲线，对测试层以外的生产 层原油产量无影响，以克服目前技术的不足。本发明的技术方案是 一种直读式油井分层测压仪，包括用于和下井电 缆连接的马龙头短节及其连接的测压部分，所述测压部分包括地层压力测压 短节，所述测压仪上还设有可控密封短节、可控定位短节以及用于控制密封、 定位短节动作的控制部分，所述控制部分包括用于采集井深信号的遥传短节、 无线信号收发装置及定位、密封控制装置，所述可控密封短节上设有与地层 压力测压短节的感压管相通的测压孔。所述密封短节包括筒形外壳、成对滑动套设于筒形外壳外壁上的滑套、安 装在筒形外壳中的滑套驱动机构、成对固定套装于筒形外壳外壁上的密封套， 所述密封套具有碗口状的弹性扩口 ，所述密封套的弹性扩口与滑套相对设置 并与筒形外壳之间留有可供滑套插入以撑开其弹性扩口唇边的间隙，所述滑 套驱动机构具有成对设置的运动方向相反的两个动力输出端分别与成对设置 的两个滑套对应传动配合，所述测压孔设置于成对的密封套之间的密封短节 的筒形外壳上。所述可控定位短节的滑套驱动机构包括电机及传动机构，所述滑套驱动机4构由电机及与电机传动连接的动力输出端可沿轴向升降的丝杠螺母机构构 成，所述丝杠螺母机构包括传动丝杠及与其螺纹配合的成对设置的传动螺母， 成对设置的两传动螺母的螺纹旋向相反，所述传动丝杠通过传动连接件与电 机传动连接，所述的成对设置的两传动螺母分别与成对设置的两个滑套对应 连接，所述筒形外壳上开设有供传动螺母与滑套的相连部分穿插并沿轴向移 动的轴向槽。所述密封套为皮碗，所述滑套与皮碗的相对端为可与皮碗的弹性扩口插 入配合的收口锥套。所述可控定位短节包括筒状外壳、安装在筒状外壳中的定位爪驱动机构、 爪身转动装配于筒状外壳中的爪端浮摆于筒状外壳外壁上的一个或一个以上 的定位爪，所述定位爪驱动机构的动力输出端与定位爪的摆动动作的动力输 入端传动配合。所述的定位爪驱动机构由电机及电机驱动的可输出轴向动力的丝杠螺母 机构构成，所述定位爪上设有可使定位爪张开的弹簧，所述丝杠螺母机构的 动力输出端在其轴向升降行程中可与定位爪尾端对应接触传动配合当丝杠 螺母机构的动力输出端上升时可顶推定位爪尾端使定位爪的爪端回收，当丝 杠螺母机构的动力输出端下降时不再顶推定位爪尾端，定位爪受弹簧力张开； 所述丝杠螺母机构是由与电机传动连接的传动螺杆及传动螺杆上通过螺纹装 配的传动螺母构成，所述传动螺母上设有限制传动螺母旋转的止旋限位结构， 传动螺母的顶端设有与定位爪尾端对应配合的顶推端头。所述的止旋限位结构为传动螺母与筒状外壳间的键、槽配合结构或非圆 轴、孔配合结构。所述定位爪成对设置，所述弹簧顶装于成对的两定位爪的爪端的相对内侧 之间。所述测压部分还包括全井压力测压短节。由于采用了上述技术方案，本发明的结构布局形式具有以下特点a) 可在地面控制电动定位短节和电动密封短节中的电机的转动，撑开 定位爪和皮碗，实现测试层位的准确定位和密封，隔离了地层压力 和全井压力，实现了地层压力的长期监测；b) 分层压力值的获得为地质部门提供了有较高价值的资料，使得地质部门能采取正确、有效的措施，最大限度地提高原油采收率。 本发明的油井分层测压仪适用于普通油、水井压力测试的场合。
图1是本发明的在工作时的结构示意图；图2是本发明的电动密封短节的结构示意图；图3是图2的A-A剖视图；图4是本发明的电动定位短节的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括和电缆27连接的马龙头短节21、磁定位遥传 短节22、电动定位短节23、地层压力测压短节24、电动密封短节25和全 井压力测压短节26。本发明的测压仪在使用时，在地面释放电缆27将测压仪吊入井下的分 层测压工作筒17中，其中马龙头短节21、磁定位遥传短节22以及地层压 力测压短节24、全井压力测压短节26采用已有技术，此处不再详述。本发 明的创新之处在于测压仪的电动定位短节23上的定位爪38和电动密封 短节25上的皮碗7、 9与分层测压工作筒17的内壁可进行可控定位和密封 配合，从而能够在不同井深处停留和密封，实现对不同深度的地层压力的 分层测试。分层测压工作筒17的筒壁上设有对应不同深度地层的地层出液 孔29，该地层出液孔29可与测压仪的电动密封短节25外筒壁上的测压孔 15导通。如图2、图3所示，本发明的电动密封短节，其中地层压力测压短节24、 感压管11和分层测压工作筒17的引入是为了便于说明本发明的电动密封短 节的工作原理。本发明的电动密封短节包括筒形外壳14，还包括电机l、联 轴器2、输出轴3、传动轴4、右旋传动螺母5、滑套6、 16、皮碗7、 9、传动 螺杆8、左旋传动螺母IO、传动螺钉12。筒形外壳14内的下端设置电机1， 上端与地层压力测压短节24连接，地层压力测压短节24通过感压管11与筒 形外壳14的中部开设的测压孔15连通，电机1通过联轴器2、输出轴3、传动 轴4与传动螺杆8传动连接，筒形外壳14的筒壁上于测压孔15的上、下方分 别滑动套装有两个滑套16、 6，筒形外壳14的筒壁上于两滑套16、 6靠近测 压孔15的一端对应固定套装有皮碗7、 9。皮碗7、 9与滑套6、 16的相对端为分别为碗口结构与锥套结构，皮碗7、 9与筒形外壳14之间留有可供滑套6、 16插入以撑开皮碗7、 9唇边的间隙，皮碗7、 9的碗口端的唇边可被插入的 滑套6、 16从内部挤压而向外翻出，从而径向密封筒形外壳14与分层测压工 作筒17之间的间隙。滑套6通过径向的传动螺钉12与右旋传动螺母5固连， 右旋传动螺母5旋装在传动螺杆8上，滑套6则通过传动螺钉与旋装在传动螺 杆8上的左旋传动螺母10固连。上述实施例中电动密封短节的皮碗是一种密封套，当然也可以选择其 他的具有弹性扩口的密封套；上述实施例中的皮碗、滑套也可在测压仪外 筒上设置多对，而在测压仪外筒上形成多个密封段；上述实施例中的滑套 驱动机构由电机及丝杠螺母机构构成，由丝杠螺母机构的动力输出端连接 带动滑套实现驱动，其传动配合方式为连接传动。当然也可以替换为由电 机带动的其他传动机构，例如齿轮机构、蜗轮蜗杆机构、铰链机构、皮带 机构等，与滑套连接传动或接触传动。如图4所示，本发明的电动定位短节包括筒状外壳39、电机31、联轴 器32、输出轴33、传动螺杆34、传动螺母35、弹簧36、转动轴37和定位 爪38。电机31通过联轴器32和输出轴33与传动螺杆34传动连接，传动螺 杆34上通过螺纹装配有传动螺母35，传动螺母35的顶端具有顶推端头30， 所述传动螺母35通过止旋限位结构实现在传动螺杆34转动时传动螺母35 仅能在轴向升降移动，止旋限位结构可通过传动螺母35与筒状外壳39内壁 的键、槽配合或非圆轴、孔配合实现。两定位爪38的爪身通过转动轴37转 动装配在筒状外壳39中，两定位爪38的爪端的相对内侧之间顶装有弹簧36， 弹簧36从传动螺母35的中部通过。两定位爪38的尾端内侧所在位置与所 述传动螺母35的顶推端头30的轴向升降移动行程对应配合当顶推端头30 上升时可顶推定位爪38尾端使定位爪的爪端回收，当顶推端头30下降时不 再顶推定位爪38尾端，定位爪38受弹簧力张开。上述实施例中电动定位短节的定位爪驱动机构由电机31及丝杠螺母机构 构成，由丝杠螺母机构的动力输出端顶推定位爪38实现驱动，其传动配合的 方式接触传动。当然也可以替换为由电机带动的其他传动机构，例如齿轮机 构、蜗轮蜗杆机构、铰链机构、皮带机构等，与定位爪38连接传动或接触传 动。本发明在工作时，马龙头短节21连接电缆和磁定位遥传短节22，并对电 缆接头进行绝缘密封，实现通讯信号的可靠密封；磁定位遥传短节22的功能 是采集磁定位深度信号，将井下测试数据编码传输到地面控制仪端口上，接 收地面控制仪传送下来的指令，并控制相应短节动作；电动定位短节23的功 能是接受磁定位遥传短节22传送下来的地面控制指令，控制定位爪的撑开和 收拢，实现与分层测压工作筒17定位槽的精确定位；地层压力测压短节24 和全井压力测压短节26的功能是采集和处理地层和全井的压力、温度信号； 电动密封短节25的功能是接受磁定位遥传短节22传送下来的地面控制指令， 控制皮碗的撑开和收拢，实现与分层测压工作筒17内孔的密封。当电动定位短节23接收到地面控制信号后，电机31的轴开始转动，通过 联轴器32和输出轴33将转动传递到传动螺杆34上。传动螺杆34加工有右旋螺 纹。当传动螺杆34逆时针方向(俯视)转动时，带动传动螺母35向上做直线 运动，推动定位爪38向内转动，收拢到其外壳的直径范围内，使测压仪可在 井下分层测压工作筒17中自由升降；当测压仪抵达需停留位置处，电动定位 短节23接收到地面控制信号，传动螺杆34顺时针方向(俯视)转动，带动传 动螺母35向下做直线运动，在弹簧36弹力作用下，定位爪38向外撑开到最大， 定位爪38撑开后可卡入井下分层测压工作筒17内壁上预设的环形定位槽中， 定位爪38与环形定位槽互扣限位配合实现下井工具与井下分层测压工作筒17 的轴向定位。当测压仪的电动密封短节接收到地面控制信号后，电机l的轴开始转动， 通过联轴器2、输出轴3和传动轴4将转动传递到传动螺杆8上。传动螺杆8 下端加工右旋螺纹，上端加工左旋螺纹。当传动螺杆8逆时针方向(俯视) 转动时，带动右旋传动螺母5和左旋传动螺母10向测压仪中部做直线运动， 通过传动螺钉带动滑套6、 16也向测压仪中部做直线运动，从而挤压皮碗7、 9的碗口唇边向外翻出，与分层测压工作筒17的内孔形成过盈密封，从而实 现了地层压力的密封。地层压力通过感压管11的测压孔15引入到地层压力 测压短节24上，实现了地层压力的测试。当电机1带动传动螺杆8顺时针方 向(俯视)转动时，带动右旋传动螺母5和左旋传动螺母10向测压仪外端做 直线运动，通过传动螺钉带动滑套6、 16也向外端做直线运动，皮碗7、 9的 碗口唇边在弹性作用下，收拢到测压仪的最大直径范围内，使测压仪与分层则压工作筒17解封.
权利要求
1、一种直读式油井分层测压仪，包括用于和下井电缆连接的马龙头短节及其连接的测压部分，所述测压部分包括地层压力测压短节，其特征在于所述测压仪上还设有可控密封短节、可控定位短节以及用于控制密封、定位短节动作的控制部分，所述控制部分包括用于采集井深信号的遥传短节、无线信号收发装置及定位、密封控制装置，所述可控密封短节上设有与地层压力测压短节的感压管相通的测压孔。
2、 根据权利要求1所述的测压仪，其特征在于所述密封短节包括筒形外 壳、成对滑动套设于筒形外壳外壁上的滑套、安装在筒形外壳中的滑套 驱动机构、成对固定套装于筒形外壳外壁上的密封套，所述密封套具有 碗口状的弹性扩口 ，所述密封套的弹性扩口与滑套相对设置并与筒形外 壳之间留有可供滑套插入以撑开其弹性扩口唇边的间隙，所述滑套驱动 机构具有成对设置的运动方向相反的两个动力输出端，分别与成对设置 的两个滑套对应传动配合，所述测压孔设置于成对的密封套之间的密封 短节的筒形外壳上。
3、 根据权利要求2所述的测压仪，其特征在于所述滑套驱动机构由电机 及与电机传动连接的动力输出端可沿轴向升降的丝杠螺母机构构成，所 述丝杠螺母机构包括传动丝杠及与其螺纹配合的成对设置的传动螺母， 成对设置的两传动螺母的螺纹旋向相反，所述传动丝杠通过传动连接件 与电机传动连接，所述的成对设置的两传动螺母分别与成对设置的两个 滑套对应连接，所述筒形外壳上开设有供传动螺母与滑套的相连部分穿 插并沿轴向移动的轴向槽。
4、 根据权利要求3所述的测压仪，其特征在于所述密封套为皮碗，所述 滑套与皮碗的相对端为可与皮碗的弹性扩口插入配合的收口锥套。
5、 根据权利要求1 4中任意一项所述的测压仪，其特征在于所述可控定位短节包括筒状外壳、安装在筒状外壳中的定位爪驱动机构、爪身转 动装配于筒状外壳中的爪端浮摆于筒状外壳外壁上的一个或一个以上 的定位爪，所述定位爪驱动机构的动力输出端与定位爪的摆动动作的动 力输入端传动配合。
6、 根据权利要求5所述的测压仪，其特征在于所述的定位爪驱动机构由电机及电机驱动的可输出轴向动力的丝杠螺母机构构成，所述定位爪上 设有可使定位爪张开的弹簧，所述丝杠螺母机构的动力输出端在其轴向 升降行程中可与定位爪尾端对应接触传动配合，其配合关系为当丝杠 螺母机构的动力输出端上升时可顶推定位爪尾端使定位爪的爪端回收， 当丝杠螺母机构的动力输出端下降时不再顶推定位爪尾端，定位爪受弹 簧力张开；所述丝杠螺母机构是由与电机传动连接的传动螺杆及传动螺 杆上通过螺纹装配的传动螺母构成，所述传动螺母上设有限制传动螺母 旋转的止旋限位结构，传动螺母的顶端设有与定位爪尾端对应配合的顶 推端头。
7、 根据权利要求6所述的测压仪，其特征在于所述的止旋限位结构为传 动螺母与筒状外壳间的键、槽配合结构或非圆轴、孔配合结构。
8、 根据权利要求7所述的测压仪，其特征在于所述定位爪成对设置，所 述弹簧顶装于成对的两定位爪的爪端的相对内侧之间。
9、 根据权利要求1所述的测压仪，其特征在于所述测压部分还包括全井 压力测压短节。
全文摘要
本发明公开了一种直读式油井分层测压仪，包括用于和下井电缆连接的马龙头短节及其连接的测压部分，所述测压部分包括地层压力测压短节，所述测压仪上还设有可控密封短节、可控定位短节以及用于控制密封、定位短节动作的控制部分，所述控制部分包括用于采集井深信号的遥传短节、无线信号收发装置及定位、密封控制装置，所述可控密封短节上设有与地层压力测压短节相通的测压孔；本发明可在地面控制电动定位短节和电动密封短节中的电机的转动，实现测试层位的准确定位和密封，隔离了地层压力和全井压力，实现了地层压力的长期监测；分层压力值的获得为地质部门提供了有较高价值的资料，使得地质部门能采取正确、有效的措施，提高原油采收率。
文档编号E21B47/06GK101403297SQ200810230560
公开日2009年4月8日 申请日期2008年10月23日 优先权日2008年10月23日
发明者丁连民, 冯贵洪, 辉 朱, 华 杨, 谢冬梅, 郭旭光, 魏红燕 申请人:中国石油化工股份有限公司河南油田分公司石油工程技术研究院;贵州航天凯山石油仪器有限公司