一种配合连续油管作业的水平井产液测试系统的制作方法

本实用新型属于石油天然气探测领域，涉及一种配合连续油管作业的水平井产液测试系统。

背景技术：

随着油田勘探步伐的不断加快，水平井完井多段分级、体积压裂工艺成为提高新老油田单井产能的重要手段之一。为了准确评价油层或措施效果，须获得分段油水产量、地层压力、温度等资料。

现有油井产液测试采用的主要是产出剖面产液测试技术。由于受到井身结构及完井方式等因素的限制，部分水平井无法进行产出剖面测试。产出剖面测试技术无法直接完成分段产液测试，只能通过递减法获取各段产液信息，且无法获得各段地层恢复压力。

技术实现要素：

针对背景技术中的问题，本实用新型提供了一种配合连续油管作业的水平井产液测试系统，能够完成水平井流量、含水、温度、管内压力、管外压力的分段直接测试，还可实现地层恢复压力测试，并能把测试数据通过电缆实时传输到地面数控装置，为油田开发提供真实准确的动态监测资料。

本实用新型的技术解决方案是：

本实用新型提供了一种配合连续油管作业的水平井产液测试系统，包括地面数控装置、电缆、连续油管、电缆头以及水平井分段测试管串；所述连续油管内置电缆；电缆的一端与地面数控装置连接，另一端通过电缆头与水平井分段测试管串相连；水平井分段测试管串包括依次连接的柔性短节、遥测短节、筛管短节、上封隔器、水平井产液测试仪、下封隔器；

其改进之处是：

所述水平井产液测试仪包括上接头、上外护管、两个上内层护管、流量含水短节、电路短节、中间过流体、外压力传感器、内压力传感器、温度传感器、下外护管、下内层护管、油嘴开关短节以及下接头；

上外护管一端与上接头连接，另一端通过中间过流体与下外护管连接，下接头安装在下外护管上；所述上接头和下接头均开设有液体过流通道；

两个内层护管平行安装在上外护管内部，两个上内层护管与上外护管之间形成第一环空；一个上内层护管内安装有流量含水短节，另一个上内层护管内安装电路短节；

流量含水短节用于测量通过井液的流量和含水率；所述流量含水短节与电路短节电连接。

中间过流体内设有井液测试孔以及过流通道；所述内压力传感器、温度传感器安装在井液测试孔内或过流通道内；中间过流体的外壁上安装外压力传感器；中间过流体的外壁上开设有进液口；

下内层护管安装在下外护管内；下内层护管和下外护管之间形成第二环空；下油嘴开关短节安装下内层护管内；所述油嘴开关短节与电路短节电连接；

所述第一环空、过流通道、第二环空以及上接头的液体过流通道和下接头的液体过流通道连通形成井液流通通道；

所述进液口、井液测试孔、流量含水短节和上接头的液体过流通道连通形成井液测试通道；

所述油嘴开关短节包括活塞、丝杠以及电机；所述丝杠的一端与电机输出端连接，另一端与活塞连接；

上接头内固定安装有上电缆插头；下接头内固定安装下电缆插头。

上述水平井分段测试管串还包括安装在遥测短节和筛管短节之间的张力磁定位短节以及丢手短节。

上述水平井分段测试管串还包括设置在上封隔器与水平井产液测试仪之间的延长导管。

上述流量含水短节包括沿井液流向方向依次设置的含水传感器以及流量计。

上述电路短节包括电源模块、井下电源电路、井下控制芯片、电机控制电路、井下解码电路、井下编码电路；井下电源电路把电缆电压转换后给井下电路供电；电机控制电路一端与井下控制芯片相连，另一端与电机相连；井下解码电路把地面数控装置通过电缆下传的信号解码后输入到井下控制芯片；井下编码电路把井下采集信号经过编码后通过电缆发送至地面数控装置。

上述油嘴开关短节还包括限位开关，限位开关用于限制活塞移动的距离。

上述柔性短节弯曲角度为0°至10°。

上述筛管短节内置通信线与产液出液口。

上述流量计采用浮子流量计。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型采用连续油管输送电缆式仪器串，可实时监测水平井各产液段产液信息，为油田开发提供真实准确的动态监测资料。

2、本实用新型采用电动封隔器进行坐封与解封，保证了水平井段封隔器坐封与解封的可靠性与稳定性。

3、本实用新型水平井产液测试仪与电动封隔器配合使用可直接获取水平井分段产液信息，完成了水平井流量、含水、温度、管内压力、地层压力的分段测试。

附图说明

图1水平井产液测试系统的结构示意图；

图2a为水平井产液测试仪第一部分的结构简图；

图2b为水平井产液测试仪第二部分的结构简图；

图2c为水平井产液测试仪第三部分的结构简图；

图2a、图2b、图2c的组合为水平井产液测试仪的结构简图。

附图标记如下：

1-上接头、2-上外护管、3-上内层护管、4-流量含水短节、5-电路短节、6-中间过流体、7-外压力传感器、8-温度传感器、9-内压力传感器、10-下外护管、11-下内层护管、12-油嘴开关短节、13-下接头、14-第一环空、15-含水传感器、16-流量计、17-井液测试孔、18-过流通道、19-进液口、20-第二环空、21-活塞、22-丝杠、23-电机、24-限位开关、25-液体过流通道、26-上电缆插头、27-下电缆插头、28-地面数控装置、29-电缆、30-连续油管、31-电缆头32-水平井分段测试管串、33-柔性短节、34-遥测短节、35-筛管短节、36-上封隔器、37-水平井产液测试仪、38-下封隔器、39-张力磁定位短节、40-丢手短节、41-延长导管。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所提供的水平井产液测试系统包括地面数控装置28、电缆29、连续油管30、电缆头31以及水平井分段测试管串32；连续油管30内置电缆29；电缆29的一端与地面数控装置28连接，另一端通过电缆头31与水平井分段测试管串32相连；水平井分段测试管32包括依次连接的柔性短节33、遥测短节34、筛管短节35、上封隔器36、水平井产液测试仪37、下封隔器38；

柔性短节33弯曲角度最大可达10°，可释放连续油管30对下挂仪器串的纵向作用力。

遥测短节34用来控制井下多个仪器通讯，并把所连接的多个仪器的数据整合，通过数字编码的方式传送到地面数控装置。

筛管短节35内置通信线与产液出液口，下端与上封隔器36相连。

本实用新型的结构改进在于：

如图2a、图2b以及图2c所示，该水平井产液测试仪37包括上接头1、上外护管2、两个上内层护管3、流量含水短节4、电路短节5、中间过流体6、外压力传感器7、温度传感器8、内压力传感器9、下外护管10、下内层护管11、油嘴开关短节12以及下接头13；

上外护管2一端与上接头1连接，另一端通过中间过流体6与下外护管10连接，下接头13安装在下外护管10上；上接头1和下接头13均开设有液体过流通道25；

两个上内层护管3平行安装在上外护管2内部，两个上内层护管3与上外护管2之间形成第一环空14；一个内层护管内安装有流量含水短节4，另一个内层护管内安装电路短节5；

具体地说，流量含水短节4包括沿井液流向方向依次设置的含水传感器15以及流量计16；含水传感器15以及流量计16均与电路短节5电连接。

利用流量计进行流量测量，采用含水传感器测量含水率，为了适应使用环境，该实用新型使用的流量计为浮子流量计。

中间过流体6内设有井液测试孔17以及过流通道18；温度传感器8、内压力传感器9安装在井液测试孔17内或过流通道18内；中间过流体6的外壁上安装外压力传感器7；中间过流体6的外壁上开设有进液口19；

下内层护管11安装在下外护管10内；下内层护管11和下外护管10之间形成第二环空20；油嘴开关短节12安装下内层护管11内；油嘴开关短节12与电路短节5电连接；

油嘴开关短节12包括活塞21、丝杠22以及电机23；丝杠22的一端与电机23输出端连接，另一端与活塞21连接；电路短节对电机进行控制，使其推动活塞运动从而控制进液口的开和关。

特别的还有，油嘴开关短节12还包括限位开关24，限位开关24用于限制活塞移动的距离，(即活塞移动的最大位置和最小位置)

第一环空14、过流通道18、第二环空20以及上接头1的液体过流通道和下接头13的液体过流通道连通形成井液流通通道；

进液口19、井液测试孔17、流量含水短节4和上接头1的液体过流通道连通形成井液测试通道；

测试时，电机旋转，驱使丝杠带动活塞做往复运动，测试层进液口开启，井液流入，依次经过井液测试孔和上接头的液体过流通道，途中经过内压力传感器、温度传感器、含水探头以及浮水流量计，从而测量出该层的管内压力、温度、含水率以及流量大小。

与此同时，测试层后的下一层井液依次通过经过下接头的液体过流通道、第二环空、过流通道、第一环空以及上接头的液体过流通道，最终流出连续油管，实现了油液的产出。

测试完成后，控制电路控制电机利用活塞将进液口堵住，井内的压力恢复成地层本身压力，此时可以利用外压力传感器测试该地层的地层恢复压。

由此可见，该测试仪在进行本层测量的同时，不会影响其他层油液的产出，大大提高了工作效率。

需要说明的是，为了和连续油管配合使用时，井下信息能够顺利输出，本实用新型的上接头1内固定安装有上电缆插头26；下接头13内固定安装下电缆插头27。

本实用新型的水平井分段测试管串还包括安装在遥测短节7和筛管短节35之间的张力磁定位短节39以及丢手短节40，张力磁定位短节39内置通信线，下端与丢手短节40连接，张力磁定位短节实现下井深度与连续油管作用在仪器串上的推力与拉力的测量。

电路短节包括电源模块、井下电源电路、井下控制芯片、电机控制电路、井下解码电路、井下编码电路；井下电源电路把电缆电压转换后给井下电路供电；电机控制电路一端与井下控制芯片相连，另一端与电机相连；井下解码电路把地面数控装置通过电缆下传的信号解码后输入到井下控制芯片；井下编码电路把井下采集信号经过编码后通过电缆发送给地面数控装置。

丢手短节40内置密封塞装置，确保丢手后井液不会进入上下仪器内部。当仪器遇卡时，即当拉力大于丢手预设值时，可使仪器串丢开，对连续油管起保护做用，通过专用打捞工具进行打捞。

本实用新型的水平井分段测试管串还包括设置在上封隔器36与水平井产液测试仪37之间的延长导管41；延长导管41内置通信线与过流通道，下端与水平井产液测试仪相连；可灵活增加上、下封隔器的分段跨度。

地面数控装置通过连续油管内置的电缆给遥测短节供电。地面数控装置与遥测短节采用曼彻斯特编码进行通信，上传通信波特率为11.458Kbps，下传通信波特率为300bps。遥测短节把电缆上的电压转换为内部总线电压给张力磁定位短节、上电动封隔器、水平井多参数测试仪、下电动封隔器供电，遥测短节与下挂仪器采用总线寻址方式，通信编码为AMI码，通信波特率为100Kbps。

水平井分段测试管串下放到待测试段后，地面控制器装置通过电缆控制上封隔器和下封隔器进行电动坐封，打开水平井产液测试仪的进液口，本层产液从油嘴流进测量通道，可测试井下产液信息。其它段产液从下封隔器流入，依次通过下封隔器、水平井产液测试仪、延长导管、上电动封隔器的过流通道从筛管短节流出。

当关闭水平井产液测试仪的进液口后可测量该段地层恢复压力。仪器测量的信息通过电缆把数据传输到遥测短节，遥测短节把下挂所有仪器数据整合后发送到地面数控装置，地面数控装置把测得数据进行解释并实时显示。

水平井产液测试系统的工作原理是：

1)连续油管输送水平井分段测试管串下放，张力磁定位短节把测量的数据通过遥测短节实时传输到地面数控装置，下放过程中地面数控装置采用深度驱动方式，实时显示仪器串下放深度与推力。

2)水平井分段测试管串下放到待测地层位置时，地面数控装置通过遥测短节下发上、下封隔器坐封命令，上、下封隔器接收到坐封命令，打开坐封电机，坐封电机带动电泵实现电动坐封。

3)上、下电动封隔器完成电动坐封后，地面数控装置通过遥测短节下发水平井产液测试仪进液口打开命令，水平井产液测试仪接收到命令后打开进液口，进行产液测试。水平井产液测试仪把测的流量、含水、温度、压力实时传输到地面数控装置；地面数控装置采用时间仿真方式，实时显示井下产液信息。

4)当完成产液测试后，地面数控装置通过遥测短节下发水平井产液测试仪进液口关闭命令，水平井产液测试仪接收到命令后关闭进液口，进行地层恢复压力测试。水平井多参数测试仪把测的地层恢复压力数据实时传输到地面数控装置。地面数控装置采用时间仿真方式，实时显示。

5)完成地层恢复压力测试后，地面数控通过遥测短节下发上、下封隔器解封命令，上、下封隔器接收到解封命令打开泄压通道实现电动解封。

6)完成上、下封隔器电动解封后，连续油管输送仪器串到下一个测试段进行分段测试。