专利名称：提放式全通径地层测试器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油井上所用的测试装置，具体的说是一种提放式全通径地 层测试器。
技术背景地层测试器是油田上常用的一种测试设备，在测试过程中，可以连续记录到试 验地层的各种压力数据，同时获取产量、温度、流体样品，通过对样品的分析可以得到 流体类型、性质和油气比等数据。另外，根据压力、流速和液体黏度等数据可以估计地 层渗透率和其他特性。目前油田上应用的地层测试器主要有塞阀型和球阀型两大类。塞 阀型工具又MFE(多流测试器)为主，原产地是美国江斯顿(Johnston)公司，是借助于管 柱的上提下放运动，实现井下测试阀门开启与关闭的。球阀型工具以APR(环空压力操 作测试器)为主，原产地是美国哈里伯顿(HalliBurton)公司，是通过向环空增压放压操 作，实现井下测试阀门开启与关闭的。上述的测试器分别存在这样一些问题1、心轴内 径小且通道曲折，容易被井下杂物堵塞从而影响地层真实产能的获取；2、换位机构不灵 敏，单凸耳不能受力，容易撞坏，会造成测试器操作失控；3、价格昂贵，作业成本高
实用新型内容
为了克服现有的地层测试器芯管内径小、换位机构不灵敏、球阀开关高压操作 有危害、价格高的不足，本实用新型提供一种提放式全通径地层测试器，该测试器具有 旁通、球阀不易损坏、全通径、换位机构灵敏、多次开关井、多种作业、可重复使用等 的特点，结构集成、保养调试简单、成本低廉。本实用新型的技术方案是一种提放式全通径地层测试器，包括提升心轴、球 阀总成、下接头，所述的提升心轴下部外侧螺纹连接花键心轴，提升心轴与花键心轴外 部有换位外筒，所述的换位外筒内壁上有换位槽，所述的换位槽由上部豁口、下部豁口 组成，所述的换位槽内置有外部有凸耳的凸耳环；所述的花键心轴下部连接延时上心轴，所述的延时上心轴上部外侧有内凸台的 花键外筒，花键外筒上部连接换位外筒，花键外筒下部连接注油短节，所述的延时上心 轴、花键外筒的内凸台、注油短节形成的空腔为上油室，其内部有上补偿活塞，所述的 延时上心轴下部连接外部为阶梯状的延时阀心轴，延时阀心轴下部连接下心轴，所述的 注油短节下部连接延时阀外筒，延时阀心轴、下心轴、延时阀外筒形成的空腔内有延时 阀及由弹簧座固定的弹簧，所述的延时阀外筒下部连接上控制短节，下心轴、延时阀外 筒、上控制短节之间形成的空腔为下油室，下油室内部有下补偿活塞；所述的下心轴下部连接球阀总成，而球阀总成下部与连接心轴连接，所述的连 接心轴壁上有若干个平衡孔，所述的球阀总成的外部为与上控制短节相连的球阀外筒， 连接心轴下部连接平衡心轴，平衡心轴下部有旁通阀，所述的下接头上有泄油孔。所述的球阀总成主要由减震器总成、动力臂、球阀上、下心轴、球阀、球座组成，所述的球阀上、下心轴分别与下心轴、连接心轴连接，球阀上、下心轴之间有由球 座支撑的球阀，所述的动力臂置于球阀上、下心轴的外部，其上下分别置有减震器总 成，所述的动力臂内壁上有至少一个凸起，凸起置于球阀壁上的孔内。本实用新型具有如下有益效果由于采取上述方案，提升心轴及花键心轴共同 形成换位槽，凸耳环可以在换位槽内在转动的同时上下移动，间接控制球阀的开、关， 由于凸耳环有三个凸耳，使受力均衡，不易损坏，换位更灵敏；连接心轴上有平衡孔、 下接头上有泄油孔，在管柱下放时上下压差平衡，改变了以往井下压力过大损坏球阀的 状况；上、下油室的存在，使管柱下行时速度减慢而上行时速度不受影响，即避免了下 行速度过快损坏球阀，又防止上行速度过慢影响效率，实现了安全、高效率的目的。同 时，该测试器与现有的测试器相比，成本低，并且维护费用少，降低了作业成本。
图1是本实用新型的结构示意图，其中图a、b、c、d由上至下顺次连接；图2是本实用新型换位机构换位槽的展开图；图3是本实用新型中凸耳环的结构示意图。图中1-提升心轴，2-换位槽，3-凸耳环，4-非挤压环，5-换位外筒，6_花键 心轴，7-花键外筒，8-延时上心轴，9-上补偿活塞，10-注油短节，11-延时阀外筒， 12-延时阀心轴，13-延时阀，14-弹簧座，15-弹簧，16-延时下心轴，17-下注油塞， 18-上控制短节，19-下补偿活塞，20-减震器总成A，21-减震器总成B，22-动力臂， 23-球座上心轴，24-平衡孔，25-球阀，26-球座，27-球座下心轴，28-球阀外筒， 29-连接心轴，30-控制下接头，31-液压平衡外筒，32-平衡心轴，33-液压锁紧外筒， 34-下接头，35-旁通阀，36-上注油塞，37-上油室，38-下油室，39-泄油孔，40-球阀 总成，41-上平衡孔，42-液力平衡传压孔，43-液力锁紧传压孔，101-豁口 A、102-豁 口 C，221-凸起，251-孔，301-凸耳，601-豁口 B，602-豁口 D。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明由图1所示，一种提放式全通径地层测试器，包括提升心轴1、球阀总成40、下 接头34，所述的提升心轴1外部有凸台，凸台下部外侧与花键心轴6由梯形螺纹连接， 花键心轴6与提升心轴1的凸台之间置有凸耳环3，提升心轴1与花键心轴6外部有换位 外筒5，凸耳环3处在换位外筒5内，其上下各有一个非挤压环4，用来减轻对凸耳环3 的挤压。如图3所示，凸耳环3整体为套在提升心轴1外部的圆柱，其外部均布三个凸 耳301。所述的换位外筒5的内壁的上、下各有长短不同的三组豁口，豁口的展开图如 图2所示，上部的长槽豁口 AlOl顶端开放，是拆装凸耳环3的路径，短槽豁口 C102顶 端封闭，三组沟槽交错均布，并用45度倒角引领凸耳环3旋转，下部也有三组豁口豁 口 B601及豁口 D602，当凸耳环3上的凸耳301到达豁口 B601时下方球阀25打开，凸 耳301到达豁口 D602时球阀25关闭，周而复始。所述的花键心轴6下部连接延时上心轴8，所述的延时上心轴8上部外侧有花键 外筒7，花键外筒7下部内侧有凸台，花键外筒7上部连接换位外筒5，花键外筒7下部连接注油短节10，注油短节10上有上注油塞36，所述的延时上心轴8、花键外筒7的内凸 台、注油短节10形成的空腔为上油室37，其内部有上补偿活塞9，当液压油漏失，上补 偿活塞9下行压缩油室，使得压力得以补偿。上补偿活塞9与延时上心轴8及花键外筒7 之间密封，延时上心轴8与注油短节10之间有间隙，此间隙也形成上油室37的一部分， 与上注油塞36相通，在开始工作之前，通过上注油塞36向上油室10内注液压油。所述 的延时上心轴8下部连接外部为阶梯状的延时阀心轴12，延时阀心轴12下部连接下心轴 16，所述的注油短节10下部连接延时阀外筒11，所述的延时阀心轴12、下心轴16、延 时阀外筒11形成的空腔内有延时阀13及由弹簧座14固定的弹簧15，延时阀13与延时 阀外筒11之间的间隙要远小于延时阀13与延时阀心轴12之间的间隙，同时，弹簧15在 自由状态时，顶紧延时阀13使其与延时阀心轴12上部的凸台紧密接触。因此，当上提 管柱时，上油室37的压力大于下油室38的压力，上油室37内的液压油通过延时阀13压 紧弹簧15，延时阀13向下移动，使延时阀13与延时阀心轴12的水平接触面分离，上油 室37的液压油可以快速的通过延时阀13与延时阀心轴12之间的间隙流向下油室38，使 得可以迅速提升管柱；当下放管柱时，下油室38内的压力大于上油室37内的压力，下油 室38内的液压油压紧延时阀13，使其与延时阀心轴12的水平面紧密接触，这样，延时阀 13与延时阀心轴12之间油路不通，下油室38内的液压油只能通过延时阀13与延时阀外 筒11之间的狭小间隙流向上油室37，液压油流速缓慢，对管柱的下行起到延时、缓冲的 作用，因而管柱下放的速度大大减慢，避免了下放速度过快对球阀25的冲击过大而损坏 球阀25。所述的延时阀外筒11侧壁上有下注油塞17，延时阀外筒11下部连接上控制短 节18，下心轴16、延时阀外筒11、上控制短节18之间形成的空腔为下油室38，其内部 有下补偿活塞19，同样，在开始工作之前，通过下注油塞17向下油室38内注液压油。所述的下心轴16下部连接球阀总成40，而球阀总成40下部与连接心轴29连 接，所述的球阀总成40主要由减震器总成A20、减震器总成B21、动力臂22、球阀上心 轴23、球阀下心轴27、球阀25、球座26组成，所述的球阀上心轴23、球阀下心轴27分 别与下心轴16、连接心轴29连接，球阀上心轴23、球阀下心轴27之间有由球座26支撑 的球阀25，所述的动力臂22置于球阀上心轴23、球阀下心轴27的外部，动力臂22的上 下分别置有减震器总成A20、减震器总成B21，所述的动力臂22内壁上有至少一个凸起 221，凸起221置于球阀25壁上的孔251内，当球阀25不动而动力臂22上下移动时，凸 起221可以拨动球阀25转动，使球阀25开、关。所述的连接心轴29侧壁上有若干个平衡孔24，在下井时，平衡孔24在开井之前 先行打开进行泄压，使球阀25上下的压差减小，避免损坏球阀25。所述的球阀总成40 的外部即动力臂22的外部为与上控制短节18相连的球阀外筒28，球阀外筒28下部连接 控制下接头30，控制下接头30下部连接液压平衡外筒31，液压平衡外筒31下部连接液 压锁紧外筒33，液压平衡外筒31与平衡心轴32构成空气腔，使平衡心轴32顶面的液体 压力向下作用，抵消一部分由球阀25底部向上的作用力，保证球阀25能在低压差条件下 旋转，液压锁紧外筒33上有液力锁紧传压孔43，使液压锁紧外筒33与平衡心轴32也构 成液压腔体，作用力方向向上，帮助心轴上行，换位机构准确换位。液压锁紧外筒33下 部连接下接头，所述的下接头34上有泄油孔39，而连接心轴29下部连接平衡心轴32， 平衡心轴32下部有旁通阀35，所述的旁通阀35位于下接头34内部。在下井过程中球阀25关闭，而旁通阀35位于泄油孔39上部，处于打开状态，使井下压力平衡，管柱下 行的阻力减小。综上所述，该测试器整体来说可以分为内筒和外筒，外筒由以下零部件由上至 下顺次连接换位外筒5、花键外筒7、注油短节10、延时阀外筒11、上控制短节18、 球阀外筒28、控制下接头30、液压平衡外筒31、液压锁紧外筒33、下接头34，上述零部 件的外径均相同，同时因为内筒内径一致，使该测度器实现全通径，增大了适用范围。 当封隔器座封时，外筒固定不动，而内筒由于提升心轴1的台阶与换位外筒5的上平面之 间有空间因而可以继续下行。在开始工作之前，首先通过上注油塞36、下注油塞17分别向上油室37、下油室 38内注满液压油，在拉压机上做延时模拟试验，在确认该测试器符合下井条件时，即可 以下井。在下井过程中，球阀25关闭，而旁通阀35使泄油孔39处于打开状态，当下到 预定深度后，首先操作封隔器座封，此时，该测试器的外筒受到封隔器的阻挡不动，而 内筒继续下行，液压油从下油室38缓慢的流向上油室37，随着内筒的整体下行，凸耳环 3沿着换位槽2由豁口 AlOl滑向豁口 B601，同时，旁通阀35下行关闭泄油孔39，而此 时平衡孔24与上平衡孔41连通，使球阀25上下压力平衡，内筒继续下行，当动力臂22 与衔接的减震器总成B21接触到下控制接头30顶部时，则相对于内筒向上运动，动力臂 22上的凸起221拨动球阀25向上转动，打开球阀25，使上下相通，实现初开井。当需要关井时，提起压在测试器上的管柱重量，并借助油套环空液体压力，通 过液压锁紧外筒33上的液力平衡传压孔42，给锁紧心轴32 —个向上推力，使整个内筒 上行，同样，当上行到一定位置时，动力臂22上部的减震器总成A20接触上控制短节18 的底面，阻止动力臂22继续上行，而球阀25继续上行，动力臂22上的凸起221拨动球 阀25向下转动，关闭球阀25。同时，液压油从上油室37迅速流向下油室38，凸耳环3 的凸耳301沿换位槽2由豁口 B601滑向豁口 C102，然后下放管柱重量，凸耳301沿换位 槽2由豁口 C102滑向豁口 D602，实现初关井。如此如此重复上提下放管柱操作，即可 实现多次开关井的目的。
权利要求1. 一种提放式全通径地层测试器，包括提升心轴(1)、球阀总成(40)、下接头 (34)，其特征在于所述的提升心轴(1)下部外侧螺纹连接花键心轴(6)，提升心轴(1) 与花键心轴(6)外部有换位外筒(5)，所述的换位外筒(5)内壁上有换位槽(2)，所述的 换位槽(2)由上部豁口(101、02)、下部豁口(601、02)组成，所述的换位槽(2)内置有 外部有凸耳(301)的凸耳环(3)；所述的花键心轴(6)下部连接延时上心轴(8)，所述的延时上心轴(8)上部外侧有内 凸台的花键外筒(7)，花键外筒(7)上部连接换位外筒(5)，花键外筒(7)下部连接注油 短节(10)，所述的延时上心轴(8)、花键外筒(7)的内凸台、注油短节(10)形成的空腔 为上油室(37)，其内部有上补偿活塞(9)，所述的延时上心轴(8)下部连接外部为阶梯状 的延时阀心轴(12)，延时阀心轴(12)下部连接下心轴(16)，所述的注油短节(10)下部 连接延时阀外筒(11)，延时阀心轴(12)、下心轴(16)、延时阀外筒(11)形成的空腔内有 延时阀(13)及由弹簧座(14)固定的弹簧(15)，所述的延时阀外筒(11)下部连接上控制 短节(18)，下心轴(16)、延时阀外筒(11)、上控制短节(18)之间形成的空腔为下油室 (38)，下油室(38)内部有下补偿活塞(19)；所述的下心轴(16)下部连接球阀总成(40)，而球阀总成(40)下部与连接心轴(29) 连接，所述的连接心轴(29)壁上有若干个平衡孔(24)，所述的球阀总成(40)的外部为与 上控制短节(18)相连的球阀外筒(28)，连接心轴(29)下部连接平衡心轴(32)，平衡心 轴(32)下部有旁通阀(35)，所述的下接头(34)上有泄油孔(39)。
2.根据权利要求1所述的提放式全通径地层测试器，其特征在于所述的球阀总成 (40)主要由减震器总成(20、1)、动力臂(22)、球阀上、下心轴(23、7)、球阀(25)、 球座(26)组成，所述的球阀上、下心轴(23、27)分别与下心轴(16)、连接心轴(29)连 接，球阀上、下心轴(23、7)之间有由球座(26)支撑的球阀(25)，所述的动力臂(22)置 于球阀上、下心轴(23、27)的外部，其上下分别置有减震器总成(20、21)，所述的动力 臂(22)内壁上有至少一个凸起(221)，凸起(221)置于球阀(25)壁上的孔(251)内。
专利摘要本实用新型涉及一种提放式全通径地层测试器，主要解决现有的地层测试器芯管内径小、换位机构不灵敏、球阀开关高压操作有危害、价格高的问题。其特征在于提升心轴(1)下部连接花键心轴(6)，提升心轴(1)、花键心轴(6)形成内有凸耳环(3)的换位槽(2)，花键心轴(6)下部连接延时上心轴(8)，延时上心轴(8)、花键外筒(7)、注油短节(10)形成上油室(37)，延时阀外筒(11)、上控制短节(18)形成下油室(38)，下心轴(16)下部连接球阀总成(40)。该测试器具有旁通、全通径、换位机构灵敏、多次开关井、多种作业、可重复使用等的特点，结构集成、保养调试简单、成本低廉。
文档编号E21B49/00GK201794582SQ201020254359
公开日2011年4月13日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者于振东, 任连举, 成晔君, 李志文, 梁淑平, 王建川, 王强, 马长友 申请人:大庆油田有限责任公司