专利名称：随钻地层压力测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石油工程钻井施工测量装置，属石油钻井技术领域。
背景技术：
在直井、定向井包括水平井和大位移井的钻井过程中，由于地层压力预测不准确， 经常引发钻井液漏失、地层液体侵入、井壁坍塌和压差卡钻等井下复杂情况。这些情况又往 往导致钻井作业时间延长及钻井成本增加。因此钻井施工的关键之一是使钻井液密度和 当量循环密度保持在地层液体压力、地层坍塌压力和地层破裂压力的安全作业范围内。随 钻地层压力测量可在钻井过程中为孔隙压力模型提供实时校验点，提高孔隙压力的预测精 度，实时优化钻井液密度和当量循环密度，避免井涌、井喷、地层损害或意外地层压裂及循 环液漏失等井下事故的发生。利用随钻地层压力测试技术，进行压降和压力恢复测试，除了 得到常规压力数据外还可实时提供环空压力以优化钻井过程，能够早期探测高压层，确定 压力梯度、流体界面并及实时调整泥浆比，以优化钻井、下套管和完井方案。同时，实时地层 压力测量数据可以优化套管下入深度提供依据，从而降低了作业风险及钻井成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种随钻地层压力测量装置。由于采用变径隔离筒地层嵌 入方法对地层压力进行取样测量，因此该测量装置适用于任何地层和复杂井眼结构。利用 该测量装置可进行压降和压力恢复测试，除了得到常规压力数据外还可实时提供环空压力 以优化钻井过程，能够早期探测高压层，确定压力梯度、流体界面及实时调整泥浆比，以优 化钻井、下套管和完井方案。本发明的技术方案如下本发明的随钻地层压力测量装置共分三部分，外部是测 量短钻铤，测量短钻铤内的上部是悬挂式泥浆脉冲发生器总成，下部是地层压力测量总 成。泥浆脉冲发生器总成的主阀外环压套和定向内套顺序丝扣连接，并在扣连接处内 侧将主阀外环固定，定向内套下端坐在测量短钻铤的内台阶上，并通过定向螺栓加以固定， 定向螺栓和主阀外环分别设有定向螺栓密封圈和外环密封圈；主阀活塞筒、伺服阀外筒、电 磁阀外筒、脉冲器注油接头和转换筒顺序用丝扣连接，它们的丝扣连接处分别设有伺服阀 外筒密封圈、电磁阀外筒密封圈、注油接头上密封圈、注油接头下密封圈A和注油接头下密 封圈B，主阀活塞筒上部外台阶坐在定向内套的内台阶上，并用防转螺栓加以固定。主阀导 压活塞杆的下半部大直径段在主阀活塞筒内，并设有主阀弹簧加以支撑，主阀导压活塞杆 的上端与导压活塞杆压帽丝扣连接，主阀导压活塞杆的上部开有内腔，腔壁开有导压孔， 内腔设有滤网骨架及滤网，主阀导压活塞杆内腔外部的下段设置了主阀内环，主阀内环与 主阀导压活塞杆间设有主阀内环密封圈和主阀半圆环键；伺服阀外筒中部筒壁上设有连通 ？L内腔上端设置了伺服阀环，并用伺服阀环压套加用丝扣以固定，伺服阀环和伺服阀环压 套上分别设有伺服阀环密封圈和伺服阀环压套密封圈，伺服阀套的上端鑲嵌有伺服阀芯，内部用丝扣与芯杆的上端相连，下端与电磁阀外筒的上端之间用伺服阀预压弹簧支撑，下 部外侧与电磁阀外筒的上端大径之间用导压胶套相连；线圈骨架下端与过线套头相连，并 用线圈骨架螺栓固定，过线套头与脉冲器注油接头上端之间设有引线压帽，线圈骨架内侧 上部将静铁芯顶靠在电磁阀外筒内腔上端，芯杆穿过电磁阀外筒、静铁芯和动铁芯，并用动 铁芯销与动铁芯加以连接固定；脉冲器注油接头的中部外侧设有注油丝堵A及相应的注油 丝堵密封圈A，下部内侧装有十针高压电插头A，并用压帽螺栓A对线接头压帽A加以紧固； 转换筒下部与地层压力测量总成连接。当电磁阀没有加脉冲控制电信号时，如果钻井液流 过泥浆脉冲发生器总成，则大部份钻井液通过水眼环空流过，并在钻井液的推动下主阀导 压活塞杆压缩主阀弹簧下移，主阀内环与主阀外环之间的流道变大，一小部分钻井液通过 滤网、主阀活塞筒和伺服阀环的内通道推开伺服阀芯进入水眼环空，此时主阀弹簧所在的 内腔为低压；当电磁阀加上脉冲控制电信号，并且钻井液流过泥浆脉冲发生器总成时，由于 电磁阀吸合力使伺服阀芯上移关闭了内通道，使主阀弹簧所在的内腔变成高压，继而推动 主阀导压活塞杆上移，使主阀内环与主阀外环之间的流道变小，从而形成节流型泥浆脉冲 压力。 地层压力测量总成的转换筒、压力补偿筒、采样接头、测量机构保护筒、测量总成 注油接头和下保护套顺序用丝扣连接，压力补偿筒和转换筒的筒壁上都开有过孔，压力补 偿筒上部小径段设有压力补偿橡胶筒，并设有补偿筒上密封圈和补偿筒下密封圈，压力补 偿橡胶筒所围容积等效一个液压油箱；静铁心压帽与铁心外壳A丝扣连接，下端分别压住 固定静铁心A和线圈骨架A，其中线圈骨架A与静铁心A之间设置了线圈骨架固定螺栓， 静铁心压帽设有静铁心压帽密封圈，锁销心杆上部与动铁心A丝扣连接，并设置了穿销，弹 簧丝堵与采样接头上部内侧丝扣连接并，设有弹簧丝堵密封圈，别销反力弹簧设在弹簧丝 堵内，铁心外壳A下端与采样接头上端相连接，侧面用外壳固定螺栓紧固，它们组成了锁定 销电磁铁；密封固定筒用丝扣与采样接头相连，并通过台阶作用将采样接头紧贴在测量短 钻铤的内侧，隔离活塞筒安装在密封固定筒内，上下伸展空间被密封固定筒内台阶和采样 接头限位，导压筒设置在隔离活塞筒内，下部用丝扣与采样接头连接，密封固定筒、隔离活 塞筒和导压筒的下部外侧均设置了环形液压油道，它们分别与采样接头下部设置的三个油 道即隔离活塞筒收进液压毛细管、隔离活塞筒推出液压毛细管和地层压力测量毛细管对应 相通，其中三个毛细管上端部都分别与毛细管焊接密封环焊接相连，另外密封固定筒设置 有密封固定筒上密封圈、密封固定筒中密封圈和密封固定筒下密封圈，导压筒设置有导压 筒上密封圈和导压筒下密封圈，毛细管焊接密封环设置有焊接密封环密封圈，采样接头内 设置了两个独立的过孔，一个是过油通道，另一个是过线通道，毛细管连接接头上端与采样 接头用连接接头螺栓相连并压住毛细管焊接密封环，下端与静铁心B通过连接接头螺栓相 连，它们构成了隔离筒伸缩液压缸；铁心外壳B上端与静铁心B相连并用静铁芯与外筒螺 栓加以固定，内部设置的线圈骨架B用外筒与线圈骨加螺栓固定，下端与弹簧外筒丝扣连 接，并用铁芯外筒与弹簧外筒螺栓固定，弹簧外筒下端与滑阀体相连，并用滑阀体螺栓加以 固定，中间内部的滑阀芯杆上端用丝扣与动铁心B连接，设在弹簧外筒内的滑阀反力弹簧 将滑阀芯杆推向下方，滑阀体下部与柱塞泵本体丝扣相连并设有滑阀体密封圈，且在滑阀 体下部内侧开有泵输出孔，三通大径端部设有三通半圆键及三通密封圈，并通过三通压紧 螺套的丝扣将三通固定在滑阀体上，三通的另外两通可根据需要与毛细管焊接或堵焊死，滑阀体外部的三个轴向平面上各设置一个三通，它们分别连接的是隔离活塞筒推出液压毛 细管、隔离活塞筒收进液压毛细管和泵输出高压毛细管，它们组成了 2位四通电磁换向阀； 柱塞泵本体内侧上部环向设有六个高压单向阀，下部环向设有六个自吸入柱塞，中间设 置了高压定压阀，下端与减速器外筒相连，并用泵本体减速器外筒螺栓固定，减速器外 筒内侧上部设有斜盘轴，斜盘轴下部设置了斜盘轴承，下端面与联轴端套用丝扣连接， 再下面与减速器轴承、减速器、直流电机和电机座转换接头顺序相连，其中直流电机上端 与减速器外筒用减速器外筒螺栓紧固，下端与电机座转换接头用电机座转换接头上螺栓紧 固，电机座转换接头下端与静铁心C用电机座转换接头下螺栓紧固，它们构成了定压阀、轴 向柱塞泵和直流电机；铁心外壳C上端与静铁心C相接并用静铁芯与外筒螺栓C固定，内侧 的线圈骨架C用外筒与线圈骨加螺栓加以固定，下端与弹簧外筒C丝扣相连并用铁芯外筒 与弹簧外筒螺栓C加固防转，弹簧外筒C下端与滑阀体C相接并用滑阀体螺栓C固定，滑阀 芯杆C上端与动铁心C丝扣相连，滑阀反力弹簧C作用在滑阀芯杆C的圆台面上，使其向下 受力，它们组成了 2位二通电磁换向阀；负压筒上端与滑阀体C丝扣连接并用负压筒防转螺 销固定，下端与压力传感器支撑骨架用负压筒传感器支撑骨架螺栓紧固，负压筒柱塞上端 在负压筒上腔体内与负压筒柱塞帽丝扣连接，并设置了柱塞帽密封圈、柱塞杆密封圈和柱 塞头密封圈，测量压力计本体A用丝扣与负压筒连接，压力传感器A通过测量压力计压帽A 安置在测量压力计本体A内，并设置了压力计本体A密封圈和压力计压帽A密封圈，测量压 力计本体B用丝扣与压力传感器支撑骨架连接，压力传感器B通过测量压力计压帽B安置 在测量压力计本体B内，并设置了压力计本体B密封圈和压力计压帽B密封圈，它们组成了 负压筒单元、地层和环空压力测量传感器及柱塞泵输出和水眼压力监测传感器；测量总成 注油接头下部内侧设有十针高压电插头B，下端用压帽螺栓B固定线接头压帽B，中部设置 了注油丝堵B及注油丝堵密封圈B，另外测量总成注油接头上部设有注油接头密封圈A，下 部设有注油接头密封圈B和注油接头密封圈C。地层压力测量总成处于初始状态时直流电 机、2位四通电磁换向阀、2位二通电磁换向阀和锁定销电磁铁均不通电，锁定销对隔离筒 伸缩液压缸处于锁定状态。当需要测量地层压力时，首先给直流电机通电使轴向柱塞泵工 作，待柱塞泵输出和水眼压力监测传感器测量到柱塞泵已处于额定工作压力时则可通电锁 定销电磁铁使锁定销脱离隔离筒伸缩液压缸，然后通电2位四通电磁换向阀，在高液压作 用下伸缩液压缸的隔离活塞筒推出并进入被测地层，在巨大液压推力作用下隔离活塞筒小 径段的环锥形端部具有强大的地层嵌入能力，大径段的环形锥面具有压缩隔离活塞筒外部 地层的作用，使其起到压迫密封作用，再加上井壁泥饼的密封作用，使隔离筒密封具有双密 封作用，当隔离活塞筒推靠到位后再给2位二通电磁换向阀通电，此间连续测量负压筒单 元的负压值，当负压值达到约定值时停电2位二通电磁换向阀使其复位，待测量结束后断 电2位四通电磁换向阀使隔离筒伸缩液压缸收回复位，然后断电锁定销电磁铁使锁定销锁 定隔离筒伸缩液压缸，最后断电直流电机，本次地层压力测量过程结束。在地面泥浆泵停泵 非地层压力测量状态时，水眼压力近似于环空压力，因此该停泵状态测量水眼压力或环空 压力只需用地层和环空压力测量传感器，在地面泥浆泵开泵非地层压力测量状态测量水眼 压力时需通电2位四通电磁换向阀，等测量完水眼压力后断电2位四通电磁换向阀即可。
本发明的随钻地层压力测量装置采用电池供电，因此要求停泵停钻进行地层压力 测量操作。地层压力测量时段有两种约定方法一种是定时法，即约定一个时间，时间一到，
7地面停泵停钻等待井下地层压力测量，等到约定的测量时间一结束就继续开泵开钻；另一 种是地面决定何时地层压力测量，当需要地层压力测量时，由地面控制泥浆泵的泵压形成 下传泥浆脉冲，井下仪器一旦收到地面来的地层压力测量命令信号，就进入到地层压力测 量状态。十针高压隔离插头副起到两个作用，一个是对液压油的隔离作用，二是连通电源或 电信号。控制模块是一个计算机测量控制系统，除控制地层压力测量外还控制测量配套的 其它井下参数，包括控制悬挂式泥浆脉冲发生器总成向地面发送信号。本发明随钻地层压力测量装置，除了可在钻井过程中为孔隙压力模型提供实时 校验点，提高孔隙压力的预测精度，实时优化钻井液密度和当量循环密度，避免井涌、井喷、 地层损害或意外地层压裂及循环液漏失等井下事故的发生外，还可实时提供环空压力以 优化钻井过程，能够早期探测高压层，确定压力梯度、流体界面并实时调整泥浆比，以优化 钻井、下套管和完井方案，降低作业风险及钻井成本。
图1为本发明总体纵剖面构造示意图。图2为泥浆脉冲发生器总成纵剖面构造图。图3至图8为地层压力测量总成各段纵剖面构造图。图9至图13为地层压力测量总成部分横剖面构造图。图14为本发明电液控制原理流程示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施加以说明。如图1所示，该随钻地层压力测量装置总体包括测量钻铤1、泥浆脉冲发生器总成 2和地层压力测量总成3。如图2所示，泥浆脉冲发生器总成2由主阀外环压套4、主阀外环5、外环密封圈 6、定向内套7、导压活塞杆压帽8、主阀导压活塞杆9、滤网骨架10、滤网11、主阀内环12、主 阀半圆环键13、主阀内环密封圈14、主阀活塞筒15、防转螺栓16、定向螺栓17、定向螺栓密 封圈18、主阀弹簧19、伺服阀外筒20、伺服阀外筒密封圈21、伺服阀环22、伺服阀环密封圈 23、伺服阀环压套M、伺服阀环压套密封圈25、伺服阀芯沈、伺服阀套27、伺服阀预压弹簧 观、导压胶套29、电磁阀外筒30、电磁阀外筒密封圈31、芯杆32、静铁芯33、动铁芯34、线圈 骨架35、动铁芯销36、过线套头37、线圈骨架螺栓38、引线压帽39、脉冲器注油接头40、注 油接头上密封圈41、注油接头下密封圈A42、注油丝堵A43、注油丝堵密封圈A44、十针高压 电插头A45、线接头压帽A46、压帽螺栓A47、注油接头下密封圈B48、转换筒49组成。如图3至图13所示，地层压力测量总成3由压力补偿筒50、补偿筒上密封圈51、 压力补偿橡胶筒52、补偿筒下密封圈53、静铁心压帽M、静铁心压帽密封圈55、铁心外壳 A56、静铁心A57、线圈骨架A58、线圈骨架固定螺栓59、动铁心A60、穿销61、锁销心杆62、弹 簧丝堵63、采样接头64、外壳固定螺栓65、弹簧丝堵密封圈66、别销反力弹簧67、采样接头 上密封圈68、密封固定筒69、隔离活塞筒70、导压筒71、密封固定筒上密封圈72、密封固定 筒中密封圈73、密封固定筒下密封圈74、密封固定筒内密封圈75、导压筒上密封圈76、隔离 活塞筒密封圈77、导压筒下密封圈78、毛细管焊接密封环79、隔离活塞筒收进液压毛细管80、焊接密封环密封圈81、隔离活塞筒推出液压毛细管82、地层压力测量毛细管83、毛细管 连接接头84、连接接头螺栓85、采样接头下密封圈86、测量机构保护筒87、静铁心B88、线圈 骨架B89、动铁心B90、铁心外壳B91、静铁芯与外筒螺栓92、外筒与线圈骨加螺栓93、铁芯外 筒与弹簧外筒螺栓94、滑阀芯杆95、弹簧外筒96、滑阀反力弹簧97、滑阀体98、滑阀体螺栓 99、三通100、三通压紧螺套101、三通半圆键102、三通密封圈103、滑阀体密封圈104、柱塞 泵本体105、高压单向阀106、高压定压阀107、自吸入柱塞108、斜盘轴109、斜盘轴承110、 减速器外筒111、联轴端套112、减速器轴承113、减速器114、直流电机115、减速器外筒螺栓 116、电机座转换接头上螺栓117、电机座转换接头118、电机座转换接头下螺栓119、静铁心 C120、线圈骨架C121、动铁心C122、铁心外壳C123、弹簧外筒C1M、滑阀芯杆C125、滑阀反力 弹簧CU6、滑阀体C127、静铁芯与外筒螺栓CU8、外筒与线圈骨加螺栓CU9、铁芯外筒与弹 簧外筒螺栓C130、滑阀体螺栓C131、负压筒防转螺销132、负压筒133、负压筒柱塞帽134、负 压筒柱塞135、测量压力计本体A136、测量压力计压帽A137、压力传感器A138、柱塞帽密封 圈139、柱塞杆密封圈140、柱塞头密封圈141、压力计本体A密封圈142、压力计压帽A密封 圈143、压力传感器支撑骨架144、测量压力计本体B145、测量压力计压帽B146、压力传感器 B147、压力计本体B密封圈148、压力计压帽B密封圈149、测量总成注油接头150、十针高压 电插头B151、线接头压帽B152、压帽螺栓B153、下保护套154、注油接头密封圈A155、注油接 头密封圈B156、注油接头密封圈C157、注油丝堵B158、注油丝堵密封圈B159、硬质合金耐磨 块160、过油通道161、过线通道162、水眼163、电源信号线过线口 164、泵输出高压毛细管口 165、泵输出孔166、泵本体减速器外筒螺栓167、负压筒传感器支撑骨架螺栓168组成。如图14所示，地层压力测量装置电液控制原理流程示意图主要包括隔离筒伸缩 液压缸、锁定销、锁定销电磁铁、隔离筒收进高压输出毛细管、隔离筒推出高压输出毛细管、 地层压力测量毛细管、直流电机、轴向柱塞泵、定压阀、油箱、2位四通电磁换向阀、2位二通 电磁换向阀、负压筒单元、地层和环空压力测量传感器、柱塞泵输出和水眼压力监测传感 器、十针高压隔离插头副和控制模块。以上对本发明方法实施例子进行了详细介绍，并阐述了具体实施方式
在实际使用 过程的具体案例方法，以上实施例子的说明只是用于帮助理解本发明方法的使用系统；同 时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明方法的思想，在具体实施方式
及应用范围上均 会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本方法发明使用的限制。
权利要求
1.随钻地层压力测量装置共分三部分，其特征在于外部是测量短钻铤(1)，测量短 钻铤(1)内的上部是悬挂式泥浆脉冲发生器总成(2)，下部是地层压力测量总成(3)；泥浆 脉冲发生器总成(2)的主阀外环压套(4)和定向内套(7)顺序丝扣连接，并在扣连接处内 侧将主阀外环(5)固定，定向内套(7)下端坐在测量短钻铤(1)的内台阶上，并通过定向螺 栓(17)加以固定，定向螺栓(17)和主阀外环(5)分别设有定向螺栓密封圈(18)和外环密 封圈(6)；主阀活塞筒(15)、伺服阀外筒(20)、电磁阀外筒(30)、脉冲器注油接头(40)和转 换筒(49)顺序用丝扣连接，它们的丝扣连接处分别设有伺服阀外筒密封圈(21)、电磁阀 外筒密封圈(31)、注油接头上密封圈(41)、注油接头下密封圈A (42)和注油接头下密封圈 B (48)，主阀活塞筒(15)上部外台阶坐在定向内套(7)的内台阶上，并用防转螺栓(16)加 以固定，主阀导压活塞杆(9)的下半部大直径段在主阀活塞筒(15)内，并设有主阀弹簧 (19)加以支撑，主阀导压活塞杆(9)的上端与导压活塞杆压帽(8)丝扣连接，主阀导压活塞 杆(9)的上部开有内腔，腔壁开有导压孔，内腔设有滤网骨架(10)及滤网(11)，主阀导 压活塞杆(9)内腔外部的下段设置了主阀内环(12)，主阀内环(12)与主阀导压活塞杆(9) 之间设有主阀内环密封圈(14)和主阀半圆环键(13)，伺服阀外筒(20)中部筒壁上设有连 通孔，内腔上端设置了伺服阀环(22)，并用伺服阀环压套(24)加用丝扣以固定，伺服阀环 (22)和伺服阀环压套(24)上分别设有伺服阀环密封圈(23)和伺服阀环压套密封圈(25)， 伺服阀套(27)的上端镶嵌有伺服阀芯(26)，内部用丝扣与芯杆(32)的上端相连，下端与电 磁阀外筒(30)的上端之间用伺服阀预压弹簧(28)支撑，下部外侧与电磁阀外筒(30)的上 端大径之间用导压胶套(29)相连；线圈骨架(35)下端与过线套头(37)相连，并用线圈骨架 螺栓(38)固定，过线套头(37)与脉冲器注油接头(40)上端之间设有引线压帽(39)，线圈 骨架(35)内侧上部将静铁芯(33)顶靠在电磁阀外筒(30)内腔上端，芯杆(32)穿过电磁阀 外筒(30)、静铁芯(33)和动铁芯(34)，并用动铁芯销(36)与动铁芯(34)加以连接固定，脉 冲器注油接头(40)的中部外侧设有注油丝堵A (43)及相应的注油丝堵密封圈A (44)，下 部内侧装有十针高压电插头A (45)，并用压帽螺栓A (47)对线接头压帽A (46)加以紧固， 转换筒(49)下部与地层压力测量总成(3)连接；地层压力测量总成(3)的转换筒(49)、 压力补偿筒(50)、采样接头(64)、测量机构保护筒(87)、测量总成注油接头(150)和下保护 套(154)顺序用丝扣连接，压力补偿筒(50)和转换筒(49)的筒壁上都开有过孔，压力补偿 筒(50)上部小径段设有压力补偿橡胶筒(52)，并设有补偿筒上密封圈(51)和补偿筒下密 封圈(53)，压力补偿橡胶筒(52)所围容积等效一个液压油箱，静铁心压帽(54)与铁心外 壳A (56)丝扣连接，下端分别压住固定静铁心A (57)和线圈骨架A (58)，其中线圈骨架 A (58)与静铁心A (57)之间设置了线圈骨架固定螺栓(59)，静铁心压帽(54)设有静铁心 压帽密封圈(55)，锁销心杆(62)上部与动铁心A (60)丝扣连接，并设置了穿销(61)，弹簧 丝堵(63)与采样接头(64)上部内侧丝扣连接并设有弹簧丝堵密封圈(66)，别销反力弹簧 (67)设在弹簧丝堵(63)内，铁心外壳A (56)下端与采样接头(64)上端相连接，侧面用外 壳固定螺栓(65)紧固，它们组成了锁定销电磁铁，密封固定筒(69)用丝扣与采样接头(64) 相连，并通过台阶作用将采样接头(64)紧贴在测量短钻铤(1)的内侧，隔离活塞筒(70)安 装在密封固定筒(69)内，上下伸展空间被密封固定筒(69)内台阶和采样接头(64)限位，导 压筒(71)设置在隔离活塞筒(70)内，下部用丝扣与采样接头(64)连接，密封固定筒(69)、 隔离活塞筒(70)和导压筒(71)的下部外侧均设置了环形液压油道，它们分别与采样接头(64)下部设置的三个油道即隔离活塞筒收进液压毛细管(80)、隔离活塞筒推出液压毛细管 (82)和地层压力测量毛细管(83)对应相通，其中三个毛细管上端部都分别与毛细管焊接密 封环(79)焊接相连，另外密封固定筒(69)设置有密封固定筒上密封圈(72)、密封固定筒中 密封圈(73)和密封固定筒下密封圈(74)，导压筒(71)设置有导压筒上密封圈(76)和导压 筒下密封圈(78)，毛细管焊接密封环(79)设置有焊接密封环密封圈(81)，采样接头(64)内 设置了两个独立的过孔，一个是过油通道(161)，另一个是过线通道(162)，毛细管连接接 头(84)上端与采样接头(64)用连接接头螺栓(85)相连并压住毛细管焊接密封环(79)，下 端与静铁心B (88)通过连接接头螺栓(85)相连，它们构成了隔离筒伸缩液压缸，铁心外壳 B (91)上端与静铁心B (88)相连并用静铁芯与外筒螺栓(92)加以固定，内部设置的线圈 骨架B (89)用外筒与线圈骨加螺栓(93)固定，下端与弹簧外筒(96)丝扣连接，并用铁芯外 筒与弹簧外筒螺栓(94)固定，弹簧外筒(96)下端与滑阀体(98)相连，并用滑阀体螺栓(99) 加以固定，中间内部的滑阀芯杆(95)上端用丝扣与动铁心B (90)连接，设在弹簧外筒(96) 内的滑阀反力弹簧(97)将滑阀芯杆(95)推向下方，滑阀体(98)下部与柱塞泵本体(105) 丝扣相连并设有滑阀体密封圈(104)，且在滑阀体(98)下部内侧开有泵输出孔(166)，三通 (100)大径端部设有三通半圆键(102)及三通密封圈(103)，并通过三通压紧螺套(101)的 丝扣将三通(100)固定在滑阀体(98)上，三通100的另外两通可根据需要与毛细管焊接 或堵焊死，滑阀体(98)外部的三个轴向平面上各设置一个三通(100)，它们分别连接的是 隔离活塞筒推出液压毛细管(82)、隔离活塞筒收进液压毛细管(80)和泵输出高压毛细管 (166)，它们组成了 2位四通电磁换向阀，柱塞泵本体(105)内侧上部环向设有六个高压单 向阀(106)，下部环向设有六个自吸入柱塞(108)，中间设置了高压定压阀(107)，下端 与减速器外筒(111)相连，并用泵本体减速器外筒螺栓(167)固定，减速器外筒(111)内 侧上部设有斜盘轴(109)，斜盘轴下(109)部设置了斜盘轴承(110)，下端面与联轴端套 (112)用丝扣连接，再下面与减速器轴承(113)、减速器(114)、直流电机(115)和电机座转 换接头(118)顺序相连，其中直流电机(115)上端与减速器外筒(111)用减速器外筒螺栓 (116)紧固，下端与电机座转换接头(118)用电机座转换接头上螺栓(117)紧固，电机座转 换接头(118)下端与静铁心C (120)用电机座转换接头下螺栓(119)紧固，它们构成了定压 阀、轴向柱塞泵和直流电机，铁心外壳C (123)上端与静铁心C (120)相接并用静铁芯与外 筒螺栓C (128)固定，内侧的线圈骨架C (121)用外筒与线圈骨加螺栓(1 )加以固定，下 端与弹簧外筒C (124)丝扣相连并用铁芯外筒与弹簧外筒螺栓C (130)加固防转，弹簧外 筒C (124)下端与滑阀体C (127)相接并用滑阀体螺栓C (131)固定，滑阀芯杆C (125) 上端与动铁心C (122)丝扣相连，滑阀反力弹簧C (126)作用在滑阀芯杆C (125)的圆台 面上，使其向下受力，它们组成了 2位二通电磁换向阀，负压筒(133)上端与滑阀体C (127) 丝扣连接并用负压筒防转螺销(132)固定，下端与压力传感器支撑骨架(144)用负压筒传 感器支撑骨架螺栓(168)紧固，负压筒柱塞(135)上端在负压筒(133)上腔体内与负压筒柱 塞帽(134)丝扣连接，并设置了柱塞帽密封圈(139)、柱塞杆密封圈(140)和柱塞头密封圈(141)，测量压力计本体A(136)用丝扣与负压筒(133)连接，压力传感器A (138)通过测 量压力计压帽A (137)安置在测量压力计本体A (136)内，并设置了压力计本体A密封圈(142)和压力计压帽A密封圈(143)，测量压力计本体B(145)用丝扣与压力传感器支撑骨 架(144)连接，压力传感器B (147)通过测量压力计压帽B (146)安置在测量压力计本体B(145)内，并设置了压力计本体B密封圈(148)和压力计压帽B密封圈(149)，它们组成了负 压筒单元、地层和环空压力测量传感器及柱塞泵输出和水眼压力监测传感器，测量总成注 油接头(150)下部内侧设有十针高压电插头B (151)，下端用压帽螺栓B (153)固定线接头 压帽B (152)，中部设置了注油丝堵B (158)及注油丝堵密封圈B (159)，另外测量总成注 油接头(150)上部设有注油接头密封圈A (155)，下部设有注油接头密封圈B (156)和注油 接头密封圈C (157)。
2.根据权利要求1所述的随钻地层压力测量装置，其特征在于在非地层压力测量状 态时锁定销锁住隔离筒伸缩液压缸，隔离筒收进高压输出毛细管和隔离筒推出高压输出毛 细管各自的一端与隔离筒伸缩液压缸相连，另一端与2位四通电磁换向阀输出端相连，轴 向柱塞泵由直流电机驱动产生高压并通过毛细管与2位四通电磁换向阀、2位二通电磁换 向阀、定压阀和水眼压力监测传感器输入端相连，地层压力测量毛细管的一端连在隔离筒 伸缩液压缸另一端与负压筒单元相连，负压筒单元输出端与地层和环空压力测量传感器相 连，锁定销电磁铁、2位四通电磁换向阀和2位二通电磁换向阀各自的电信号线正端与十针 高压隔离插头副相连，各自的电信号线负端与接地线相连，地层和环空压力测量传感器及 柱塞泵输出和水眼压力监测传感器的电信号正端并联接在十针高压隔离插头副，各自的信 号输出端也接在十针高压隔离插头副上，各自的负端接地，直流电机的三个绕组的输入线 接在十针高压隔离插头副上，十针高压隔离插头副的另一端与控制模块相连。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的随钻地层压力测量装置，其特征在于伸缩液 压缸的隔离活塞筒外径分为两段，小径段的外端部为环锥形，大径段与小径段相交处的外 部为环形锥面。
4.根据权利要求1和权利要求2所述的随钻地层压力测量装置，其特征在于地层压 力测量时间设置有地面随机命令法和定时法两种可选择的约定方法，井下全部电池供电。
全文摘要
本发明涉及一种随钻地层压力测量装置，该测量装置总体包括测量钻铤、泥浆脉冲发生器总成和地层压力测量总成。该测量装置的隔离活塞筒在巨大液压推力作用下其小径段的环锥形端部具有强大的地层嵌入能力，大径段的环形锥面具有压缩隔离活塞筒外部地层的作用，使其起到压迫密封作用，再加上井壁泥饼的密封作用，使隔离筒密封具有双密封作用。该测量装置除了可在钻井过程中为孔隙压力模型提供实时校验点，提高孔隙压力的预测精度，实时优化钻井液密度和当量循环密度，避免井涌、井喷、地层损害或意外地层压裂及循环液漏失等井下事故的发生外,还可实时提供环空压力以优化钻井过程，能够早期探测高压层，确定压力梯度、流体界面及实时调整泥浆比。
文档编号E21B47/18GK102128026SQ20111008524
公开日2011年7月20日 申请日期2011年4月6日 优先权日2011年4月6日
发明者冯建宇, 吴晓毅 申请人:北京六合伟业科技有限公司