一种用于井壁变形检测的填充介质测量仪的制作方法
【专利摘要】一种用于井壁变形检测的填充介质测量仪，本发明涉及钻井井壁变形测量技术领域，其解决现有技术不能够测出井壁变形处的相对位置，以及其基于应变片的测量装置可靠性差、精度低且安装难度大等技术问题。本发明包括至少两个独立密封空腔，共同构成一个完整的空心柱体，空心柱体的外壁与井壁相贴合；每个独立密封空腔均设置有与其分别连通的升压泵和伸缩筒。本发明用于井壁变形测量。
【专利说明】
一种用于井壁变形检测的填充介质测量仪
技术领域
[0001]本发明涉及钻井井壁变形测量技术领域，具体涉及一种用于井壁变形检测的填充介质测量仪。
【背景技术】
[0002]对于现在常见的变形测量仪来说，一般都是通过应变片(电阻率等的变化)来测量物体的变形情况，在常规情况下能够区取得较好的效果。但是对于特殊环境一一油气井下环境，用常规的仪器测量将显得力不从心。其主要缺点如下:
[0003](I)油气井井下环境一般是处于高温高压的环境中，用应变片性能受温度的影响严重，因此，用应变片及相关组合来测量其可靠性值得怀疑。
[0004](2)油气井井壁变形(如缩径)一般是一个面而不是一个点或线，因此，用应变片测量很难达到预想的效果。
[0005](3)应变片测量物体变形是紧贴在物体表面，而对于上千米的油气井来说，应变片的安装又成为一个很现实的问题。
[0006]对于复杂环境，复杂变形特性的井壁(尤其是煤岩井壁)来说，要测量井壁变形的整个动态过程，用应变片测量其精度值得怀疑。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术，本发明目的在于提供一种用于井壁变形检测的填充介质测量仪，解决现有技术不能够测出井壁变形处的相对位置，以及其基于应变片的测量装置可靠性差、精度低且安装难度大等技术问题。
[0008]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0009]—种用于井壁变形检测的填充介质测量仪，包括至少两个独立密封空腔，共同构成一个完整的空心柱体，空心柱体的外壁与井壁相贴合;每个独立密封空腔均设置有与其分别连通的升压栗和伸缩筒。
[0010]上述方案中，包括至少三个独立密封空腔，所有独立密封空腔共同构成一个完整的空心柱体。独立密封空腔的数量越多，对于确定发生变形井壁的相对位置的帮助越大。
[0011]上述方案中，所述的至少三个独立密封空腔，分别通过至少三个腔体支撑隔离模块相互连接。支撑腔体;将腔体分隔成3个或多个部分，便于测定每个部分的变形情况;确定出相关方位的变形情况。
[0012]上述方案中，所述的独立密封空腔，包括两个相互平行且内径、外径分别相等的腔体支撑扇形盘;还包括两个弧形支撑曲面，两个弧形支撑曲面分别与腔体支撑扇形盘内径和外径匹配，构成弧形腔。
[0013]上述方案中，所述与外径匹配的弧形支撑曲面选用高强度柔性铁皮。
[0014]上述方案中，所述每个独立密封空腔还均设置有与其连通的升压栗，升压栗设置有气压表。
[0015]上述方案中，所述的伸缩筒，选用高压伸缩筒，设置有气压表。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0017](I)能够确定得出井壁变形与时间的关系，确定出不同时刻防止井壁变形的最小压力，为后续更合理的确定钻井液密度窗口提供了有利的参考依据；
[0018](2)此装置能测出最大、最小水平地应力及上覆地层压力方向井壁的具体变形量及各自与时间的关系；
[0019](3)该装置腔体内可以选择充入多种流体，材料选择面广，且能够灵活调整压力值，应用于各种井筒压力条件下井壁变形的测定，故实用性强；
[0020](4)此装置结构简单、操作方便、适应性强、精度高、测量结果可靠；
[0021](5)该装置在必要时还可以支撑钻杆，防止其扰动严重而影响钻进方向；
[0022]该装置如果安装在钻头附近，当遇到井壁垮塌，填埋钻头时，可以关闭出气阀，打开充气阀，向其腔体充气，使井眼变大，便于钻头的取出。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的三维结构示意图；
[0024]图2为本发明独立密封空腔的具体实施示意图。
【具体实施方式】
[0025]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0026]下面结合附图对本发明做进一步说明:
[0027]实施例1
[0028]图1为一种用于井壁变形检测的填充介质测量仪示意图，图2为1/3视图。其工作原理为:充满一定体积(Vo)的气体(液体)的弹性容器与另一个充满气体(液体)的刚性可活动容器相连通时，在未受任何应力的情况下，两个容器内的压强是相同的。当弹性容器受到一定外力作用，会发生变形，导致容器内气体(液体)升高，则气体(液体)会向刚性可活动容器方向流动，直到两个容器压强相等时为止(即连通器原理)。通过可活动刚性容器内气体的变化(AV)及压力表读数(P)来计算弹性容器的体积变形体量及容器压强。
[0029]工作过程:钻井过程中将该设备安放在钻头后部恰当位置(可根据需要进行调整)，随钻头一起下放到井下，然后启动空气压缩机，向该装置腔体内充入气体(煤层气开采时最好充入瓦斯气体)，同时打开腔体出气口出气阀，当充气筒压力表显示值达到井底压力Po时，关闭腔体进气阀及压缩机，此时充气筒的体积为Vo。随着钻进的推进及时间(t)的推移，当时间t = i时，出气筒体积为Vti，压力表数显示值为Pti时，表示在Ο—i时间内，井壁体积变形量为A Vti = Vt1-Vo ο AVt(i+i) = VtiH-Vi。以此类推，就可以算出在t时刻的体积变形量，同时还可以得出此时刻防止井壁变形的最小压力值。
[0030]装置如图1所示，装置共由三个气腔4，三个腔体支撑隔离模块3，三块高强度柔性弹性铁皮，六个气体进/出口及两个腔体支撑圆盘组成。现以图2为示意图具作出具体说明，
[0031]面AFGH、面DEGL——I/3腔体支撑圆盘；
[0032]体ABCDEF、体HIKLJG——腔体支撑隔离模块3 ；
[0033]曲面AHLD—一高强度柔性弹性铁皮；
[0034]R、T——进、出气孔；
[0035]Y一一带气压表的升压栗2;
[0036]M——带气压表的高压气筒I;
[0037]面AHGF、HGJL、LGED、ADLH 组成 I /3 腔体；
[0038]工作原理:进气孔R与升压栗Y连接，其作用是升压栗Y向腔体内冲入恒定气压到预定气压值Po，同时打开出气孔T，使高压气筒M的气压表显示值为Po时，关闭升压栗Y即进气口R。此时应该使出气孔T 一直处于开启状态。通过高压气筒M上气压表的值的变化来求出腔体内的气压变化情况。
[0039]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于井壁变形检测的填充介质测量仪，其特征在于，包括至少两个独立密封空腔，共同构成一个空心柱体，空心柱体的外壁与井壁相贴合;每个独立密封空腔均设置有与其连通的伸缩筒。2.根据权利要求1所述的一种用于井壁变形检测的填充介质测量仪，其特征在于，包括至少三个独立密封空腔，共同构成一个完整的空心柱体。3.根据权利要求2所述的一种用于井壁变形检测的填充介质测量仪，其特征在于，所述的至少三个独立密封空腔，分别通过至少三个腔体支撑隔离模块相互连接。4.根据权利要求1或3所述的一种用于井壁变形检测的填充介质测量仪，其特征在于，所述的独立密封空腔，包括两个相互平行且内径、外径分别相等的腔体支撑扇形盘;还包括两个弧形支撑曲面，两个弧形支撑曲面分别与腔体支撑扇形盘内径和外径匹配，构成弧形腔。5.根据权利要求4所述的一种用于井壁变形检测的填充介质测量仪，其特征在于，所述与外径匹配的弧形支撑曲面选用高强度柔性铁皮。6.根据权利要求1所述的一种用于井壁变形检测的填充介质测量仪，其特征在于，所述每个独立密封空腔还均设置有与其连通的升压栗，升压栗设置有气压表。7.根据权利要求1所述的一种用于井壁变形检测的填充介质测量仪，其特征在于，所述的伸缩筒，设置有气压表。
【文档编号】E21B49/00GK106014402SQ201610586210
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月25日
【发明人】张千贵, 梁永昌, 范翔宇, 徐烽淋, 卢鑫炜, 倪涛
【申请人】西南石油大学