一种井下机械式液面探测工具的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种井下机械式液面探测工具，包括第一心轴和与第一心轴下端连接的防撞套，所述第一心轴从上至下依次套设有锥套、卡瓦和滑套，所述锥套固定在第一心轴上且锥面上大下小，所述卡瓦上端有一部分套接在锥套下端锥面上，所述滑套末端连接有第一弹簧，所述第一弹簧的另一端在第一心轴外表面固定。本发明井下液面探测工具作业时间效率高，能准确直观高效地测量油气井井筒液面，且结构简单，耐高温高压，制造成本低，易于维护保养。
【专利说明】
一种井下机械式液面探测工具
技术领域
[0001]本发明属于油气井生产技术领域，具体涉及一种井下机械式液面探测工具。
【背景技术】
[0002]在油气井生产过程中，探测井筒液面位置，了解井筒积液情况，是油气田动态监控的重要内容。常规采用钢丝带压力计探测油气井液面，将压力计下入预定的一系列深度点，测出对应深度的压力值，计算压力梯度，由压力梯度突变值确定气液界面位置。
[0003]此方法存在作业成本高，施工时间长，施工数据需要采用专业软件解释分析，不能实时掌握液面数据的问题，高温高压环境下对电子压力计稳定性要求高。为了解决上述问题，特研发了高温高压井下机械式液面探测工具，该工具耐高温高压，操作简便，低成本，施工周期短，能准确高效直观地获取井筒液面数据。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术中采用压力计探测油气井液面费时费力的问题。
[0005]为此，本发明提供了一种井下机械式液面探测工具，包括第一心轴和与第一心轴下端连接的防撞套，所述第一心轴从上至下依次套设有锥套、卡瓦和滑套，所述锥套固定在第一心轴上且锥面上大下小，所述卡瓦上端有一部分套接在锥套下端锥面上，所述滑套末端连接有第一弹簧，所述第一弹簧的另一端在第一心轴外表面固定；
所述第一心轴与滑套下端相接的内壁上设有球形孔，该滑套下端的内表面设有与球形孔相配合的凹槽，所述球形孔内放有配套的钢球；
所述第一心轴内设有第二弹簧，该第二弹簧的上端固定，下端连接有第二心轴，所述第二心轴另一端延至防撞套内，所述第二心轴侧面与钢球相接触，所述第二心轴上设有位于与钢球接触下方的长条形凹槽，所述防撞套内设有凹面球形托，该凹面球形托的托杆与第二心轴下部相叠后固定连接。
[0006]所述第一心轴上部设有轴肩，锥套与第一心轴的轴肩上的空间内设有第三弹簧，所述第三弹簧下设有穿过锥套和第一心轴的剪销。
[0007]所述第一弹簧上设有弹簧调整套。
[0008]所述弹簧调整套为内有螺纹的圆环形结构。
[0009]所述凹面球形托的托杆与第二心轴下部相叠后通过稳定螺钉连接。
[0010]所述第一心轴上端设有外螺纹。
[0011]本发明的有益效果是:
1)该井下液面探测工具，作业时间效率高，能准确直观高效地测量油气井井筒液面；
2)该井下液面探测工具结构简单，耐高温高压，制造成本低，易于维护保养。
[0012]下面将结合附图做进一步详细说明。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构示意图。
[0014]附图标记说明:1、第一心轴;2、锥套;3、卡瓦;4、滑套;5、防撞套;6、凹面球形托;7、第二心轴;8、第一弹簧;9、第二弹簧；10、第三弹簧；11、剪销；12、钢球；13、稳定螺钉；14、弹簧调整套；15、长条形凹槽。
【具体实施方式】
[0015]实施例1:
本实施例提供了一种井下机械式液面探测工具，包括第一心轴I和与第一心轴I下端连接的防撞套5，所述第一心轴I从上至下依次套设有锥套2、卡瓦3和滑套4，所述锥套2固定在第一心轴I上且锥面上大下小，所述卡瓦3上端有一部分套接在锥套2下端锥面上，所述滑套4末端连接有第一弹簧8，所述第一弹簧8的另一端在第一心轴I外表面固定；
所述第一心轴I与滑套4下端相接的内壁上设有球形孔，该滑套4下端的内表面设有与球形孔相配合的凹槽，所述球形孔内放有配套的钢球12;
所述第一心轴I内设有第二弹簧9，该第二弹簧9的上端固定，下端连接有第二心轴7，所述第二心轴7另一端延至防撞套5内，所述第二心轴7侧面与钢球12相接触，所述第二心轴7上设有位于与钢球12接触下方的长条形凹槽15，所述防撞套5内设有凹面球形托6，该凹面球形托6的托杆与第二心轴7下部相叠后固定连接。
[0016]本实施例井下机械式液面探测工具工作过程:
使用时，该探测工具采用钢丝下入井内。探测工具与标准钢丝作业工具串(钢丝绳帽+弹簧震击器+机械震击器)连接，地面钢丝绞车上的张力计和深度计分别显示钢丝入井后的张力和深度。
[0017]当探测工具到达气液交界面时，由气体介质环境进入液体介质环境，由于浮力发生突变，凹面球形托6受到向上推力，带动第二心轴7向上运动，压缩第二弹簧9，同时钢球12落入第二心轴7的长条形凹槽15中，此时，滑套4不受钢球12的固定，从而使第一弹簧8从压缩状态被释放，通过推动滑套4推动卡瓦3沿锥套2的锥形斜面上行，使卡瓦3外径扩张，瞬间卡住井壁，探测工具无法继续下行，此时地面张力仪读数下降，然后轻微上提钢丝工具串，张力计指示会快速升高，初步判断探测工具在液面位置坐定。
[0018]继续上提钢丝工具串，带动第一心轴I上行，同时锥套2随同上行，卡瓦3逐步沿锥形斜面下行收缩解除坐定，同时卡瓦3推动滑套4使第一弹簧8逐步被压缩，第二弹簧9逐步释放推动凹面球形托6下行到位后，钢球12回到第一心轴I的球形孔中，第一弹簧8位置锁定，处于压缩状态。探测工具恢复原始状态，可上提钢丝将探测工具起出井筒。
[0019]重复上述步骤，再次确定液面位置，地面钢丝绞车深度计显示深度即为气液界面处深度。
[0020]本实施例中防撞套5用以保护凹面球形托6只与气液介质接触，防止其与井壁发生剐蹭造成误坐定。
[0021]实施例2:
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种如图1所示的井下机械式液面探测工具，所述第一心轴I上部设有轴肩，锥套2与第一心轴I的轴肩上的空间内设有第三弹簧10，所述第三弹簧10下设有穿过锥套2和第一心轴I的剪销11。
[0022]如井内出现异常情况，上提无法正常解除坐定时，使用机械震击器向下震击，探测工具内的剪销11被切断，第三弹簧10释放，推动锥套2沿第一心轴I上行，从而使卡瓦3收缩解除坐定。
[0023]探测工具剪销11被切断后失去坐定功能，在井内上下活动和进入液面时均不会出现坐定，入井工具串可顺利上提至地面。在地面重新更换剪销11后，方可恢复原始正常状态，继续用于探液面作业。
[0024]实施例3:
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种井下机械式液面探测工具，所述第一弹簧8上设有弹簧调整套14。弹簧调整套14为内有螺纹的圆环形结构。通过旋转使其向上或向下移动位置，改变第一弹簧8被压缩程度，从而改变探测工具探液面时的灵敏程度。
[0025]本实施例中所述凹面球形托6的托杆与第二心轴7下部相叠后通过稳定螺钉13连接。当凹面球形托6需要更换时，可取出第二心轴7连同凹面球形托6，松开稳定螺钉13即可更换。
[0026]在第一心轴I上端设有外螺纹，方便与标准钢丝作业工具串连接或拆卸。该液面探测工具最高耐温150°C，最高耐压力70Mpa，满足井下高温高压作业的要求，其中，外径69_，打捞颈1.75〃，施工过程中下放速度1.5m-2m/s。
[0027]实施例4:
现场应用:与现有技术中采用压力计探液面技术比较:
2016年3月10日SN0XX-03进行速度管探液面施工作业。
[0028]施工过程:
一用钢丝带压力计探液面。用钢丝以60 m/min的速度将压力计下至3700m称重，继续下放钢丝，共停10个点，用时50分钟，后上提压力计至地面，将液面数据从电脑拷出，发至解释中心供解释。40分钟后解释中心将液面位置告知现场人员，液面位置为1721m。此次施工累计耗时230分钟。
[0029]使用本发明的井下机械式液面探测工具在该井进行对比，以120m/min(2m/s)的速度下放工具串，探测工具在1721m遇阻，说明井下液面探测器卡瓦3已张开坐定在油管内壁，液面位置在1721m。此次施工20分钟即可探知井筒液面位置。此次施工累计耗时40分钟。且所得液面数据与电子压力计一致。
[0030]实施例5:
现场应用:与现有技术中采用压力计探液面技术比较:
2016年4月8日SN0XXX-XX井刚压裂结束，通知探测该井液面位置。将液面探测器和电子压力计进行再一次的比较，先使用钢丝进行投放电子压力计，下放速度为70m/min，下至4300m进行上起反停点测压作业，停10个位置(4300m、4200m、4100m、3300m、3200m、3100m、1500111、1000111、500111、井口)每个位置停点测压时间为51^11，井筒内作业用时为3小时，地面压力计拆卸保养数据回放计算用时45分钟，合计耗时3小时45分钟。掌握液面位置为1017m，液面位置的压力42.0MPa。
[0031]后下本发明机械式液面探测工具探测该井液面位置。以120m/min的速度使用钢丝投放机械式液面探测工具下至1018米遇阻，工具无法下行，现场判断探测器卡瓦3已张开并卡在油管内壁，该位置为液面位置，耗时10分钟，上提钢丝张力涨至650Kg，上提工具起出。此次施工10分钟即可探知井筒液面位置，20分钟完成探液面作业，且在高温高压条件下，所得液面数据直观准确。
[0032]通过对同一口井两次施工的对比，高温高压井下机械式液面探测工具获取液面数据准确直观，且施工时间短，对于丛式井施工优势更明显。该机械式液面探测工具I 口井能节省190分钟有效作业时间，丛式井(9 口)作业就可以提前3天完成所有探液面作业。有效减少了试油队，连续油管队，液氮栗注队等人员和设备的等停，提速增效，大幅降低作业成本，适合大范围推广。
[0033]综上所述，本发明与现有技术相比:
1)该井下液面探测工具，作业时间效率高，能准确直观高效地测量油气井井筒液面；
2)该井下液面探测器工具结构简单，易解卡，且耐高温高压，制造成本低，易于维护保养。
[0034]本实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知常识和公知技术，此处不再详细说明。
[0035]以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种井下机械式液面探测工具，其特征在于:包括第一心轴(I)和与第一心轴(I)下端连接的防撞套(5)，所述第一心轴(I)从上至下依次套设有锥套(2)、卡瓦(3)和滑套(4)，所述锥套(2)固定在第一心轴(I)上且锥面上大下小，所述卡瓦(3)上端有一部分套接在锥套(2)下端锥面上，所述滑套(4)末端连接有第一弹簧(8)，所述第一弹簧(8)的另一端在第一心轴(I)外表面固定； 所述第一心轴(I)与滑套(4)下端相接的内壁上设有球形孔，该滑套(4)下端的内表面设有与球形孔相配合的凹槽，所述球形孔内放有配套的钢球(12); 所述第一心轴(I)内设有第二弹簧(9)，该第二弹簧(9)的上端固定，下端连接有第二心轴(7)，所述第二心轴(7)另一端延至防撞套(5)内，所述第二心轴(7)侧面与钢球(12)相接触，所述第二心轴(7)上设有位于与钢球(12)接触下方的长条形凹槽(15)，所述防撞套(5)内设有凹面球形托(6)，该凹面球形托(6)的托杆与第二心轴(7)下部相叠后固定连接。2.根据权利要求1所述的一种井下机械式液面探测工具，其特征在于:所述第一心轴(I)上部设有轴肩，锥套(2 )与第一心轴(I)的轴肩上的空间内设有第三弹簧(1 )，所述第三弹簧(10)下设有穿过锥套(2)和第一心轴(I)的剪销(11)。3.根据权利要求1所述的一种井下机械式液面探测工具，其特征在于:所述第一弹簧(8)上设有弹簧调整套(14)。4.根据权利要求3所述的一种井下机械式液面探测工具，其特征在于:所述弹簧调整套(14)为内有螺纹的圆环形结构。5.根据权利要求1所述的一种井下机械式液面探测工具，其特征在于:所述凹面球形托(6)的托杆与第二心轴(7)下部相叠后通过稳定螺钉(13)连接。6.根据权利要求1所述的一种井下机械式液面探测工具，其特征在于:所述第一心轴(I)上端设有外螺纹。
【文档编号】E21B47/047GK105840182SQ201610336755
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】都清旺, 陈磊, 陈燕, 王国强, 王增军, 刘文波, 陈松, 楚远军, 李 杰, 林勇, 陈晓雄, 赵文刚
【申请人】中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司