专利名称：煤层气测试直读存储用井下开关井器的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤层气开采技术领域，特别涉及一种煤层气监测过程中的井下开关专用工具。
背景技术：
煤层气井地层压力较低，1000米地层的压力约在6 7MPa之间。在进行地层测 试中，一般向煤层气井内注入水，然后采用压降方法进行测试。由于注入水的时间有限，压 力传播范围较小，为减少井筒储集效应对试井曲线的影响，需要采用井底关井，才能获得准 确的地层压力参数、渗透率、表皮系数等为煤层气勘探开发提供可靠依据。煤层气井地层压 力低于标准大气压，所以地层测试的方法与石油、天然气井不同。一般采用常规关井阀关井 后进行测试。常规关井阀存在以下问题一是打开关井阀时磨损密封件，导致下次关井不 严；二是关井后液柱压力较大，由于没有考虑平衡关井阀上部与下部的压差，打开关井阀时 拉力较大，可能拉断钢丝，三是一般只能进行存储方式测试，四是关井可靠性较差，有可能 关井不当影响试井资料准确性。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤层气测试直读存储用井下开关井器，与测试仪器连 接并下入井内，能进行煤层气井测试。能重复进行井下开关井测试作业，一次下井完成微破 裂、注入/压降、原地应力的测试，录取到更加可靠、直观的测试数据。本发明采用的技术方案是煤层气测试直读存储用井下开关井器，包括密封托筒 短节、密封滑套、中心阀、滑套外筒、压缩弹簧和上滑套。密封托筒短节为圆柱体形有中心 孔，在密封托筒短节上端有油管内螺纹，在密封托筒短节的下端有油管外螺纹，能与油管柱 连接下入井内。其特征是在密封托筒短节的中心孔内有密封滑套，密封滑套下端外径与 密封托筒短节内径相同，密封滑套下端能在密封托筒短节中心孔内滑动。在密封滑套的外 壁中部有环形凸起，环形凸起直径大于密封托筒短节的内径，密封滑套向下滑动时，环形凸 起能起到限位作用。在密封滑套的上端有外螺纹，密封滑套上端外螺纹上连接有滑套外筒。 在密封滑套壁上有横向导流孔，横向导流孔的位置在密封滑套上端外螺纹的下部并在密封 滑套中部环形凸起的上部。密封滑套内有中心孔，在密封滑套中心孔中部有环形凸起，在密 封滑套中心孔的环形凸起内有中心阀。中心阀为圆柱状，中心阀下端外径与密封滑套环形 凸起内径相同，中心阀能在密封滑套环形凸起内滑动。中心阀有直径为3 6mm的中心孔， 中心阀的中心孔是导压孔，能把密封滑套下部的压力传递到中心阀的上部。在中心阀上端 有外螺纹，通过中心阀上端外螺纹在中心阀上端连接有上滑套。上滑套为圆柱体形，上滑套 有中心孔，中心孔能把井底压力传递给上滑套上部连接的测试仪器。上滑套在滑套外筒内， 上滑套上端穿过滑套外筒顶部中心孔。在上滑套的顶部有外螺纹，能连接测试仪器和开关 工具。滑套外筒内壁有环形凹槽，滑套外筒与上滑套之间形成环形空间，在滑套外筒与上滑 套之间环形空间内有压缩弹簧，压缩弹簧的上端抵在滑套外筒环形凹槽顶部，压缩弹簧的下端压在上滑套外壁凸起的环形台阶上端面上。上滑套外壁凸起的环形台阶下端面在密封 滑套的顶端。
为了使每次下放密封滑套时，密封滑套能准确进入密封托筒短节中心孔内，密封 滑套的下端有内螺纹，导锥上端有外螺纹，在密封滑套下端通过螺纹连接有导锥。导锥有中 心孔，导锥的下端外壁为圆锥形。在导锥的下端有卸流斜孔，卸流斜孔与中心孔连通。为了提高密封性，在密封托筒短节与密封滑套之间有密封圈；在密封滑套与中心 阀之间有密封圈；在中心阀与上滑套之间有密封圈。简述煤层气测试直读存储用井下开关井器工作原理参阅图1。当需要进行关井 测试时，压缩弹簧6向下推动上滑套7，上滑套7下端连接的中心阀4插入密封滑套3中心 孔内。此时密封滑套3将油管上下两端点液柱分割开来，上部液柱的压力不会传递到密封 滑套3以下的液柱压力。这样就使得堵塞器以下的油管内液体与上部的液体实现了隔离， 可以测试关井后下部压力变化情况。即关井后下部压力通过中心阀4中心孔和上滑套7中 心孔，传递给上滑套7上部安装的测试仪器。当需要开井时，向上拉动上滑套7上部连接的开关工具，带动上滑套7和中心阀4 向上滑动，当中心阀4下端滑出密封滑套3中心孔，密封滑套3外部液体通过密封滑套3的 导流孔9进入密封滑套3内，并于密封滑套3内的流体汇合，起到平衡密封滑套3内外压力 的作用，减少上提开关工具的钢丝或电缆的拉力。当密封滑套3内外压力平衡后，继续上提 开关工具，能轻松地从密封托筒短节1内提出密封滑套3，实现开井。上滑套7上部连接直 读压力计，能实现直读测试数据。通过上提、下放钢丝(电缆)，操作井下开关井器，可实现多次开关井和多次测试 地层参数。本发明的有益效果本发明煤层气测试直读存储用井下开关井器，利用了煤层气 下部地层压力低于大气压的特点，能将测试地层参数的测试仪器安装在井下开关井器的上 部，通过电缆传递并能直读测试参数。利用煤层气下部地层压力低于大气压的特点，设计了 上提密封滑套的结构实现开井，下放密封滑套实现关井，能够实现一次下套管柱完成微破 裂试验、注入/压降测试和原地应力测试，减少风险、提高效率。施工工艺简单，安全可靠。 石油天然气井中地层压力大于标准大气压，在石油天然气井中无法采用本发明进行地层测 试ο
图1是本发明煤层气测试直读存储用井下开关井器结构剖面示意图。图中，1.密封托筒短节，2.导锥，3.密封套，4.中心阀，5.滑套外筒，6.压缩弹簧， 7.滑套，8.密封圈，9.导流孔。
具体实施例方式实施例1 以一个连接在27/8"油管柱上的煤层气测试直读存储用井下开关井器 为例，对本发明作进一步详细说明。参阅图1。本发明煤层气测试直读存储用井下开关井器，包括密封托筒短节1、密 封滑套3、中心阀4、滑套外筒5、压缩弹簧6和上滑套7。密封托筒短节1为圆柱体形有中心孔，在密封托筒短节1上端有27/8"油管内螺纹，密封托筒短节1上端能连接27/8"油 管。27/8"油管的等级规格不同，其内径在53. 11 59. OOmm之间，任何一种27/8"油管都 可以连接。在密封托筒短节1的下端有27/8"油管外螺纹；密封托筒短节1的外径73mm， 内径是48mm，长度是319mm。在密封托筒短节1的中心孔内有密封滑套3，密封滑套3下端外径与密封托筒短 节1内径相同，在密封托筒短节1与密封滑套3之间有四道密封圈8，密封滑套3下端能在 密封托筒短节1中心孔内滑动。密封滑套3的下端有M30 X 2的内螺纹，导锥2上端有外螺 纹，在密封滑套3下端通过螺纹连接有导锥2。导锥2有直径为14mm中心孔，导锥2的下端 外壁为圆锥形。在导锥2的下端有四个直径为8mm的卸流斜孔，卸流斜孔与中心孔连通。
在密封滑套3的外壁中部有一个直径为50mm的环形凸起，环形凸起直径大于密封 托筒短节1的内径2mm。在密封滑套3的上端有M45X2的外螺纹，密封滑套3上端螺纹连 接有一个滑套外筒5。在密封滑套3壁上有四个直径为5mm的横向导流孔9，横向导流孔9 的位置在密封滑套3上端外螺纹的下部并在密封滑套3中部环形凸起的上部。密封滑套3 内有中心孔，在密封滑套3中心孔中部有环形凸起，在密封滑套3中心孔的环形凸起内有一 个中心阀4。中心阀4为圆柱状，中心阀4下端外径与密封滑套3环形凸起内径相同，在密 封滑套3与中心阀4之间有一道密封圈8 ；中心阀4有一个直径为4mm的中心孔；在中心阀 4上端有M16X 1的外螺纹，通过中心阀4上端外螺纹在中心阀4上端连接有上滑套7，在中 心阀4与上滑套7之间有一道密封圈8。中心阀4下端外壁为弧面形，能准确插入。上滑 套7为圆柱体形，上滑套7有中心孔；上滑套7在滑套外筒5内，滑套外筒5的外径为50mm， 长度209mm。上滑套7上端穿过滑套外筒5顶部中心孔。在上滑套7的顶部有外螺纹；滑 套外筒5内壁有环形凹槽，使滑套外筒5与上滑套7之间形成环形空间，在滑套外筒5与上 滑套7之间的环形空间内有一个压缩弹簧6，压缩弹簧6有效圈数12圈，长度180mm。在关 井时，压缩弹簧6使上滑套7和中心阀4重新复位。压缩弹簧6的上端抵在滑套外筒5环 形凹槽顶部，压缩弹簧6的下端压在上滑套7外壁凸起的环形台阶(直径40mm)上端面上。 上滑套7主体外径30mm，上滑套7外壁凸起的环形台阶下端面在密封滑套3的顶端面上。
权利要求
一种煤层气测试直读存储用井下开关井器，包括密封托筒短节(1)、密封滑套(3)、中心阀(4)、滑套外筒(5)、压缩弹簧(6)和上滑套(7)，密封托筒短节(1)为圆柱体形有中心孔，在密封托筒短节(1)上端有油管内螺纹，在密封托筒短节(1)的下端有油管外螺纹；其特征是在密封托筒短节(1)的中心孔内有密封滑套(3)，密封滑套(3)下端外径与密封托筒短节(1)内径相同，密封滑套(3)下端能在密封托筒短节(1)中心孔内滑动；在密封滑套(3)的外壁中部有环形凸起，环形凸起直径大于密封托筒短节(1)的内径；在密封滑套(3)的上端有外螺纹，密封滑套(3)上端外螺纹上连接有滑套外筒(5)，在密封滑套(3)壁上有横向导流孔(9)，横向导流孔(9)的位置在密封滑套(3)上端外螺纹的下部并在密封滑套(3)中部环形凸起的上部，密封滑套(3)内有中心孔，在密封滑套(3)中心孔中部有环形凸起，在密封滑套(3)中心孔的环形凸起内有中心阀(4)，中心阀(4)为圆柱状，中心阀(4)下端外径与密封滑套(3)环形凸起内径相同；中心阀(4)有直径为3～6mm的中心孔；在中心阀(4)上端有外螺纹，通过中心阀(4)上端外螺纹在中心阀(4)上端连接有上滑套(7)，上滑套(7)为圆柱体形，上滑套(7)有中心孔；上滑套(7)在滑套外筒(5)内，上滑套(7)上端穿过滑套外筒(5)顶部中心孔；在上滑套(7)的顶部有外螺纹；滑套外筒(5)内壁有环形凹槽，滑套外筒(5)与上滑套(7)之间形成环形空间，在滑套外筒(5)与上滑套(7)之间环形空间内有压缩弹簧(6)，压缩弹簧(6)的上端抵在滑套外筒(5)环形凹槽顶部，压缩弹簧(6)的下端压在上滑套(7)外壁凸起的环形台阶上端面上，上滑套(7)外壁凸起的环形台阶下端面在密封滑套(3)的顶端。
2.根据权利要求1所述的煤层气测试直读存储用井下开关井器，其特征是密封滑套 (3)的下端有内螺纹，导锥(2)上端有外螺纹，在密封滑套(3)下端通过螺纹连接有导锥 (2)，导锥(2)有中心孔，导锥(2)的下端外壁为圆锥形，在导锥(2)的下端有卸流斜孔，卸 流斜孔与中心孔连通。
3.根据权利要求1所述的煤层气测试直读存储用井下开关井器，其特征是在密封托 筒短节⑴与密封滑套⑶之间有密封圈⑶；在密封滑套⑶与中心阀⑷之间有密封 圈(8)；在中心阀(4)与上滑套(7)之间有密封圈(S)0
全文摘要
煤层气测试直读存储用井下开关井器，应用于煤层气井测试过程中。在密封托筒短节内有密封滑套。在密封滑套的上端连接有滑套外筒。在密封滑套壁上有横向导流孔。在密封滑套内有中心阀。在中心阀上端有外螺纹，通过中心阀上端外螺纹在中心阀上端连接有上滑套。上滑套在滑套外筒内，在上滑套的顶部有外螺纹；在滑套外筒与上滑套之间环形空间内有压缩弹簧。效果是由于测试地层参数的测试仪器能安装在井下开关井器的上部，可以使用电缆进行直读测试参数。能够实现一次下套管柱完成微破裂试验、注入/压降测试和原地应力测试，减少风险、提高效率。施工工艺简单，安全可靠。
文档编号E21B49/10GK101956541SQ20101029146
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者尤立忠, 张德武, 徐建平, 林学敏, 王志愿, 王春光, 芦梅, 蒋华, 贾岩, 韩旭东 申请人:中国石油天然气股份有限公司