超临界锅炉注汽井高温多参数油井测试仪的制作方法

本实用新型涉及一种油井测试仪，特别是涉及一种超临界锅炉注汽井高温多参数油井测试仪。

背景技术：

目前现有的测试技术中，在油井测试的过程中使用的仪器有电子温度计、电子压力计、井下双参数测试仪、井下高温长效测试仪等几种类别的仪器对井下参数进行测试，但是这些仪器在不同的程度上存在一定的缺陷，西安思坦仪器股份有限公司，发明人雷选锋发明的【五参数组合测井仪】，专利号：ZL200820030042.X，该仪器自然伽玛较深误差大，只能通过绞车的钢丝来进行校深，缺乏数据的对比性；同时在测量接箍位置校深时，经常漏失接箍，造成深度的误判。测试自然γ射线时，需要高压直流电压，功耗很大，体积限制，不能采用大容量电池，对于井深较大，电池容量小，导致测试时间紧张；传统的通讯是采用RS232串口，需要转换头等设备与PC机通讯，连接复杂；温度测量部分延时响应过大，温度曲线精度低；而超临界锅炉内的工质都是水的临界压力是:22.115MPa 374.15℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽转化汽化潜热等于零，不存在两相区，即水变成蒸汽是连续的，并以单相形式进行，因此现存的存储测试仪在实际的生产中无法在如此高温高压的环境下正常工作。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种超临界锅炉注汽井高温多参数油井测试仪，本实用新型通讯方式采用USB连接，通过快速温度响应装置减小了温度的滞后性，通过压力传感器测量机芯内部的温度，实现仪器能够在超临界锅炉注汽井的高温高压环境下完成稠油、超稠油井自然γ、CCL参数以及井下蒸汽的温度、压力、流量等五项参数和吸汽剖面的精确测量。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

超临界锅炉注汽井高温多参数油井测试仪，所述测试仪轴向顺序一次设有绳帽头、涡轮流量计总成、测量段总成、CCL段总成、封装段总成、伽玛段总成、金属绝热瓶总成；涡轮流量计总成内部轴向顺序设有上限位座、涡轮轴头、高温轴承、涡轮、涡轮磁钢、涡轮铜套、涡轮轴尖、下限位座、铜轴套、滑动轴座，涡轮流量计总成外部轴向顺序设有进流段、内限位套、出流段、顶丝；测量段总成中铂电阻及干簧管的封装轴向顺序设有护管堵头氧化镁粉末、干簧管、铂电阻、高温导线、高温密封胶；CCL段总成内部轴向顺序设有绝缘垫片、磁钢、CCL骨架、转接头、卡套螺帽、短卡套、长卡套、卡套接头、压力传感器、六角螺母、高温导线，CCL段总成外部轴向顺序设有隔热段、CCL段、压力传感器护管；封装段总成内部轴向顺序设有雷默四芯插座、转接板、采集板、十字盘头螺钉、平垫圈、采集板支架、高压板、转接头；封装段总成外部轴向顺序设有通讯口安装座、开槽沉头螺钉、安装座盖板、采集板护管、高压护管，其中采集板、高压板均采用树脂封胶的形式提高电路耐温水平；伽玛段总成内部轴向顺序设有减震弹簧、减震挡圈、光电倍增管、碘化钠晶体、另一减震挡圈、雷默六芯插座、雷默六芯插头、直插绝缘头、高温电池组、铜片、热塑管、池减震器、伽玛段总成内部轴向顺序设有伽玛段护管、直插接头、电池筒体、电池筒堵头；金属绝热瓶总成的内部轴向顺序设有高温绝热瓶、弹簧；金属绝热瓶总成的外部轴向顺序设有金属绝热瓶接头、高温绝热瓶外管、金属绝热瓶堵头。

所述的超临界锅炉注汽井高温多参数油井测试仪，所述测量段总成外部轴向顺序设有护管、测流段、测压段、压力导管、隔压塞、密封螺帽、密封铜环；涡轮流量计中的进流段与绳帽头螺纹连接，涡轮流量计中的出流段与测量段总成中的测流段用螺纹连接，连接处加顶丝固定；测量段总成中的隔压塞与CCL段总成中的吸热段用螺纹连接；CCL段总成中的压力传感器护管与封装段总成中的通讯口安装座用螺纹连接；封装段总成中的连接头与伽玛段总成中的伽玛段护管用螺纹连接；测量段总成中的密封螺帽与金属绝热瓶总成中的金属绝热瓶接头用螺纹连接，密封铜环与金属绝热瓶接头的锥面接触，金属绝热瓶总成中的金属绝热瓶堵头与尾锥用螺纹连接；涡轮前端设有上限位座、涡轮轴头、高温轴承、涡轮铜套，且高温轴承嵌入上限位座的内孔中，高温轴承通过过盈配合与上限位座连接，涡轮轴头与高温轴承的内孔过盈配合，涡轮轴头的另一端与涡轮铜套通过过盈配合连接，涡轮铜套与涡轮的左端孔过盈配合连接。

所述的超临界锅炉注汽井高温多参数油井测试仪，所述涡轮尾端设有涡轮铜套、涡轮轴尖、下限位座、铜轴套、滑动轴座，且涡轮右端的磁钢孔处镶嵌涡轮磁钢，涡轮的另一端轴孔与涡轮铜套过盈配合连接，涡轮铜套通过内孔与涡轮轴尖过盈配合连接，涡轮轴尖与铜轴套、滑动轴座间隙配合连接，滑动轴座镶嵌在铜轴套的孔内，铜轴套、滑动轴座一起嵌入下限位座的内孔中，铜轴套与下限位座的内孔过盈配合连接，内限位套和出流段通过螺纹进行连接，螺纹处加装顶丝固定，内限位套和出流段凹槽卡住下限位座；涡轮流量计中的进流段与绳帽头连接，进流段与内限位套的一端螺纹连接，内限位套的另一端与出流段螺纹连接。

所述的超临界锅炉注汽井高温多参数油井测试仪，所述测量段中铂电阻及干簧管护管堵头）与护管焊接，两个护管的端部分别与测流段的端部焊接，护管端部用高温密封胶密封；出流段与测流段螺纹连接，出流段与测流段螺纹连接处用顶丝固定，测流段与测压段用螺纹连接，测压段的压力导管接头处焊接压力导管，测压段与隔压塞用螺纹连接，密封铜环的锥面与隔压塞的锥面接触；测量段总成中的密封螺帽与金属绝热瓶总成中的金属绝热瓶接头用螺纹连接，密封螺帽与隔压塞压紧固定，密封铜环的外锥面与金属绝热瓶接头的内锥面接触，密封铜环的内锥面与隔压塞的外锥面接触。

所述的超临界锅炉注汽井高温多参数油井测试仪，所述隔热段一端与隔压塞螺纹连接，隔热段另一端的外螺纹与CCL段的内螺纹连接，CCL段中装有CCL骨架、两个磁钢、两个绝缘垫片；CCL段内部轴向设有绝缘垫片，绝缘垫片与磁钢接触，磁钢与CCL骨架接触，CCL骨架另一端是磁钢，磁钢左端与绝缘垫片接触；CCL段的另一端与转接头螺纹连接，转接头的另一端与压力传感器护管螺纹连接；压力传感器护管内部压力导管的一端焊接在测压段的压力导管接头处，另一端穿过卡套螺帽、短卡套、长卡套，压力导管顶在卡套接头的压力导管孔内部；长卡套的锥面与卡套接头的锥面接触，短卡套的锥面与长卡套的锥面接触，卡套螺帽的内螺纹旋合在卡套接头的外螺纹上，卡套螺帽内部顶在短卡套的平面处；卡套接头内部装有压力传感器，卡套接头尾部于六角螺母螺纹连接，六角螺母顶在压力传感器边缘。

所述的超临界锅炉注汽井高温多参数油井测试仪，所述通讯口安装座一端与压力传感器护管螺纹连接，通讯口安装座另一端与采集板护管螺纹连接，采集板护管与采集板支架螺纹连接，采集板支架另一端连接高压护管连接，高压护管内装有高压板，高压护管与连接头螺纹连接；通讯口安装座上螺纹孔处螺纹处旋有雷默四芯插座，雷默四芯插座与转接板用导线连接，安装座盖板镶嵌在通讯口安装座的凹槽中，开槽沉头螺钉固定通讯口安装座和安装座盖板；采集板护管内装有采集板支架，采集板支架上用螺丝固定有两个采集板。

所述的超临界锅炉注汽井高温多参数油井测试仪，所述伽玛段护管一端与连接头螺纹连接，另一端与直插接头螺纹连接，直插接头另一端与电池筒体的一端螺纹连接，电池筒体另一端与电池筒堵头焊接在一起；伽玛段护管内部轴向减震弹簧与减震挡圈接触，减震挡圈与光电倍增管接触，电倍增管碘化钠晶体接触，碘化钠晶体与减震挡圈直插接头上用螺纹连接雷默六芯插座，雷默六芯插座与雷默六芯插头用卡扣连接，雷默六芯插头的螺纹和直插绝缘头的螺纹旋合，插绝缘头与高温电池组用绝缘胶带缠绕封装。

所述的超临界锅炉注汽井高温多参数油井测试仪，所述高温电池组的尾部装有电池减震器，电池筒堵头与电池减震器接触固定，电池筒堵头焊接在电池筒体的尾部；高温绝热瓶外管与金属绝热瓶堵头用氩弧焊焊接，高温绝热瓶外管内部装有弹簧、高温绝热瓶，金属绝热瓶接头端面顶在高温绝热瓶的端面处，金属绝热瓶接头与高温绝热瓶外管的另一端用氩弧焊焊接，形成一个金属保温瓶；金属绝热瓶接头的锥面与密封铜环的锥面接触，金属绝热瓶接头的外螺纹与密封螺帽螺纹连接，内部嵌入铝箔和玻璃纤维布充填，金属绝热瓶堵头的螺纹端连接尾锥。

本实用新型的优点与效果是：

1.本实用新型采用低功耗电路，小容量电池即可完成多口井的测试工作，通讯方式采用USB连接，即插即用，方便快捷，通过存储自然γ、CCL实现仪器井下精确测深，通过快速温度响应装置减小了温度的滞后性，通过压力传感器测量机芯内部的温度，保证机芯内部正常工作，改进保温瓶结构尺寸以及提高电路板的耐温性能，实现仪器能够在超临界锅炉注汽井的高温高压环境下完成稠油、超稠油井自然γ、CCL参数以及井下蒸汽的温度、压力、流量等五项参数和吸汽剖面的精确测量。

2.本实用新型仪器是存储式仪器，可直接按照测井计划设置参数进行测井并保存测试数据。测试操作简单、方便；低功耗，可持续测井；采用高精度的压力、温度测量器件；高灵敏可靠的上置涡轮流量计；改进仪器外部的金属绝热瓶以及内置电路的耐温工艺，保证了仪器在超临界锅炉注汽井内可靠高效的工作；仪器的尺寸可适应不同注汽井管的测量。

3.本实用新型测井所解决主要问题如下：

（1）优化CCL磁钢结构和电路减小接箍的漏失率，保证测量准确性。

（2）高精度自然γ检测和CCL检测同时保证精确校正井下深度。

（3）低功耗高压电源设计，供电稳定、电压漂移小、调试灵活，解决电池供电时间短的问题。

（4）多功能一体化USB通讯设计，可同时连接多种类别仪器，仪器与仪器，仪器与上位机之间实现无缝连接，即插即用，方便快捷。

（5）优化铂电阻结构，采用银封工艺，减小了温度的滞后性。

（6）采用压力传感器检测压力同时检测出机芯的内部温度，一芯多用，保证电路机芯部分工作正常。

（7）采用上置涡轮流量计，启动排量小，测试精度高。

（8）采样Flash存储器，读写快速，存储容量达到8MB。

（9）优化电路板的耐高温工艺，使其能够很好的适应150摄氏度的高温环境。

（10） 改进金属绝热瓶的机构和耐温工艺，仪器能够在超临界锅炉注汽井内正常工作，准确测试。

附图说明

图1为本实用新型涡轮流量计总成的结构示意图；

图2为本实用新型测量段总成的结构示意图；

图3为本实用新型CCL段总成的结构示意图；

图4为本实用新型封装段总成的结构示意图；

图5为本实用新型伽玛段总成的结构示意图；

图6为本实用新型金属绝热瓶总成的结构示意图；

图7为本实用新型绳帽头的结构示意图；

图8为本实用新型尾锥的结构示意图；

图9为本实用新型超临界锅炉注汽井高温多参数测试仪组合构造示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型的结构（如图8）：本实用新型主要由涡轮流量计总成、测量段总成、CCL段总成、封装段总成、伽马段总成、金属绝热瓶总成六大部分组成；涡轮流量计中的进流段1与绳帽头76螺纹连接，绳帽头起到固定钢丝绳的作用；涡轮流量计中的出流段13与测量段总成中的测流段17用螺纹连接，连接处加顶丝14固定；测量段总成中的隔压塞25与CCL段总成中的吸热段28用螺纹连接；CCL段总成中的压力传感器护管41与封装段总成中的通讯口安装座42用螺纹连接；封装段总成中的连接头54与伽玛段总成中的伽玛段护管55用螺纹连接；测量段总成中的密封螺帽26与金属绝热瓶总成中的金属绝热瓶接头71用螺纹连接，密封铜环27与金属绝热瓶接头71的锥面接触，达到密封的效果；金属绝热瓶总成中的金属绝热瓶堵头75与尾锥77用螺纹连接；从而形成一整套油井高温存储式五参数测试仪。

涡轮流量计总成的结构（如图1，附图可见）：涡轮流量计总成由进流段1、上限位座2、涡轮轴头3、高温轴承4、涡轮5、涡轮磁钢6、涡轮铜套7（两个）、涡轮轴尖8、内限位套9、下限位座10、铜轴套11、滑动轴座12、出流段13、顶丝14组成。

机械连接方式：上限位座2外部的螺纹与进流段1内部螺纹以螺纹连接的方式连接，在螺纹处加顶丝固定。高温轴承4嵌入上限位座2的内孔中，高温轴承4通过过盈配合与上限位座2连接；涡轮轴头3与高温轴承4的内孔过盈配合。涡轮轴头3的另一端与涡轮铜套7通过过盈配合连接，涡轮铜套7与涡轮5的左端孔过盈配合连接。涡轮5右端的磁钢孔处镶嵌涡轮磁钢6，涡轮5的另一端轴孔与涡轮铜套7过盈配合连接，涡轮铜套7通过内孔与涡轮轴尖8过盈配合连接。涡轮轴尖8与铜轴套11、滑动轴座12间隙配合连接，滑动轴座12镶嵌在铜轴套11的孔内，铜轴套11、滑动轴座12一起嵌入下限位座10的内孔中，铜轴套11与下限位座10的内孔过盈配合连接。内限位套9和出流段13通过螺纹进行连接，螺纹处加装顶丝14固定，内限位套9和出流段13凹槽卡住下限位座10，通过螺纹旋合长度调节下限位座10被卡的松紧。

测量段总成的结构（如图2，附图可见）：测量段总成由氧化镁粉末15、干簧管16、测流段17、护管堵头18、铂电阻19、高温导线20、护管21（两个护管）、高温密封胶22、测压段23、压力导管24、隔压塞25、密封螺帽26、密封铜环27组成。

机械连接方式：两个护管21的端部分别与测流段17的端部用氩弧焊焊接，护管堵头18与护管21通过银焊焊接连接，氧化镁粉末15少许，装入护管堵头18的底部，铂电阻19与高温导线20连接放入护管内，护管21端部用高温密封胶22密封。另一个护管中，护管堵头18与护管21银焊焊接，护管堵头18的底部装入氧化镁粉末15，干簧管16与高温导线20连接放入护管内，护管21端部用高温密封胶22密封。高温导线20穿过测压段23、隔压塞25、密封螺帽26、密封铜环27的孔。测流段17与测压段23用螺纹连接，测压段23的压力导管接头处焊接压力导管24，密封螺帽26穿过隔压塞25，测压段23与隔压塞25用螺纹连接。密封铜环27的锥面与隔压塞25的锥面接触。

测压段工作原理：外部压力通过测压段进入压力导管10，压力传感器23感受到外界压力，将压力值转换成变化的电压值，通过高温导线20把电压变化信号传输到采集板48上，采集板48通过ＡＤ转换器和单片机感受外界压力值变化，单片机将处理完毕的数据存储在存储芯片中，便于实时读取。 同时压力传感器能够在检测压力的同时检测出自身的温度，即机芯内部的温度，保证了机芯正常的工作环境。

CCL段总成的结构（如图3，附图可见）：CCL段总成由隔热段28、绝缘垫片29、磁钢30、CCL段31、CCL骨架32、转接头33、卡套螺帽34、短卡套35、长卡套36、卡套接头37、压力传感器38、六角螺母39、高温导线20、压力传感器护管41组成。

机械连接方式：隔热段28的外螺纹与CCL段31的内螺纹连接，CCL段31中装有CCL骨架32、两个磁钢30、两个绝缘垫片29。CCL段31的另一端与转接头33螺纹连接，转接头33的另一端与压力传感器护管41螺纹连接。压力传感器护管41内部结构：压力导管24的一端焊接在测压段23的压力导管接头处，另一端穿过卡套螺帽34、短卡套35、长卡套36，最终压力导管24顶在卡套接头37的压力导管孔内部；长卡套36的锥面与卡套接头37的锥面接触，短卡套35的锥面与长卡套36的锥面接触，卡套螺帽34的内螺纹旋合在卡套接头37的外螺纹上，卡套螺帽34内部顶在短卡套35的平面处，达到卡套锁死、密封压力导管的作用；卡套接头37内部装有压力传感器38，卡套接头37尾部于六角螺母39螺纹连接，六角螺母39顶在压力传感器38边缘，六角螺母39起到固定压力传感器38的作用。

封装段总成的结构（如图4，附图可见）：封装段总成由通讯口安装座42、雷默四芯插座43、开槽沉头螺钉44、转接板45、安装座盖板46、采集板护管47、采集板48、十字盘头螺钉49、平垫圈50、采集板支架51、高压护管52、高压板53、连接头54组成。

机械连接方式：通讯口安装座42的内部装转接板45，转接板45与雷默四芯插座43用导线连接，默四芯插座43与通讯口安装座42的通讯口处用螺纹连接，通讯口安装座42的底部用安装座盖板46盖好，安装座盖板46与通讯口安装座42用开槽沉头螺钉44固定。通讯口安装座42与采集板护管47螺纹连接，采集板护管47内装有采集板支架51，采集板支架51上用螺丝固定有两个采集板48。采集板支架51另一端连接高压护管52，高压护管52内装有高压板53。高压护管52与连接头54螺纹连接。

伽马段总成的结构（如图5，附图可见）：伽马段总成由伽马段护管55、减震弹簧56、减震挡圈57、光电倍增管58、碘化钠晶体59、另一减震挡圈60、直插接头61、雷默五芯插座62、雷默五芯插头63、直插绝缘头64、高温电池组65、铜片66、热塑管67、电池筒体68、电池减震器69、电池筒堵头70组成。

机械连接方式：伽马段护管55内装有减震弹簧56、减震挡圈57，光电倍增管58与减震挡圈57，碘化钠晶体59与另一减震挡圈60接触；直插接头61端面顶在另一减震挡圈60上，一端螺纹与伽马段护管55连接，另一端与电池筒体68的一端连接；直插接头61上用螺纹连接雷默五芯插座62，雷默五芯插座62与雷默五芯插头63用卡扣连接，便于电池随时安装；雷默五芯插头63的螺纹和直插绝缘头64的螺纹旋合，插绝缘头64与高温电池组65用绝缘胶带缠绕封装；高温电池组65的尾部装有电池减震器69，电池减震器69起到固定电池，缓冲外部压力的作用，防止电池发生振动，造成虚断仪器数据测量。电池筒堵头70与电池减震器69接触固定，电池筒堵头70焊接在电池筒体68的尾部。

金属绝热瓶总成的结构（如图6，附图可见）：金属绝热瓶总成由金属绝热瓶接头71、高温绝热瓶72、高温绝热瓶外管73、弹簧74、金属绝热瓶堵头75组成。

机械连接方式：高温绝热瓶外管73与金属绝热瓶堵头75用氩弧焊焊接，高温绝热瓶外管73内部装有弹簧74、高温绝热瓶72，金属绝热瓶接头71端面顶在高温绝热瓶72的端面处，金属绝热瓶接头71与高温绝热瓶外管73的另一端用氩弧焊焊接，形成一个金属保温瓶；金属绝热瓶接头71的锥面与密封铜环27的锥面接触，形成密封面，金属绝热瓶接头71的外螺纹与密封螺帽26螺纹连接，使仪器机芯固定在高温绝热瓶72内部，且密封高温绝热瓶72。金属绝热瓶堵头75的螺纹端连接尾锥77。