一种油田井下深度测量装置及方法与流程

本发明属于油田井下作业工具领域，尤其涉及一种油田井下深度测量装置及方法。

背景技术：

在油田井下作业过程中，井下工具下到设计深度，由于油管丈量误差、油管丝扣松紧、管柱自重伸长、液体浮力等因素的影响，会使井下工具的深度产生偏差，偏差值一般在±0.5m范围内，这一偏差范围能满足绝大多数情况下的作业要求。但当对井下工具的深度有精确要求时，就需要进行深度精确校正。现有技术中还有一种通过磁定位测井来测量井下工具深度的方法，但这种测井方法的测井费用较高，技术难度也比较大，测量精度也有待提高。

技术实现要素：

本发明提供一种油田井下深度测量装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

本发明提供一种油田井下深度测量装置，包括上接头、活塞套、活塞、中心管、弹簧护套、弹簧、下接头和密封球，上接头和下接头分别通过螺纹连接在中心管的上下两端，所述的活塞套的上端通过螺纹连接在上接头的外侧，所述的活塞设置在活塞套和中心管之间的环形空间内，中心管上与活塞对应设置有过液孔，向中心管内打压后，高压液体通过过液孔进入活塞上侧的密闭空间，继而推动活塞运动，所述的活塞套的下部设置有弹性挂爪，弹性挂爪的下端的外侧设置有凸起，弹性挂爪下端的内侧和所述活塞的下端的外侧设置有相互配合的锥面结构，活塞下行时，弹性挂爪连同其上的凸起在锥面结构的作用下向外涨起，所述的弹簧护套和弹簧均套装在中心管上，其中，弹簧护套的上端抵在弹性挂爪和活塞的下端，弹簧位于弹簧护套和下接头之间，所述的下接头的内侧设置有球座，所述的密封球落于球座上；

所述活塞上的锥面结构和弹性挂爪上的锥面结构均包括上锥面、柱面和下锥面，上锥面和下锥面分别衔接在柱面的上下两端。

所述的凸起的横截面为梯形。所述的密封球由乙烯-四氟乙烯共聚物制成。

一种油田井下深度测量方法，包括如下步骤：

步骤1，丈量下井油管，组配下井管柱，将所述的油田井下深度测量装置连接在管柱上一起下井。

步骤2，将所述的油田井下深度测量装置下到目标接箍下面，投入密封球，在地面按设定的压力进行正加压，油田井下深度测量装置内的凸起紧密接触套管内壁，此时，活塞上的柱面与弹性挂爪上的柱面重合。

步骤3，保持管柱内压力不变，缓慢上提管柱，当凸起进入套管连接处的缝隙时，弹性挂爪向外胀起，活塞下行至新的稳定位置，此时，活塞上的上锥面与弹性挂爪上的下锥面重合，在活塞上的柱面的限位作用下，凸起牢牢卡在套管连接处的缝隙中。

步骤4，继续上提管柱，作业机的指重表有明显增加，说明目标套管接箍已经找到。用该套管接箍的深度加上或减去相关油管和工具长度后，就能得到特定工具的精确深度。

步骤5，在目标接箍上面和下面再测试一组接箍，根据套管长度不同，进一步印证结果的正确性。

步骤6，当测试压力降为零时，油田井下深度测量装置的弹性挂爪在自身弹力的作用下复位，以待进行下次测量。

本发明的有益效果为：

1、本发明所述的油田井下深度测量装置结构简单，制造成本低。一次安装能实现多次测量，也可清洁后多次安装，对于需要多次进行井下测量的施工，尤为适用，例如：水力喷砂射孔施工，单井测量要几次，甚至一二十次。用传统的磁定位测井，费用8000-10000元/次，而采用本发明所述的装置及方法可以节省巨额的测试费用。

2、本发明所述的油田井下深度测量装置及方法的定位精度高，通过这种精确定位方式，可极大地方便井下作业的进行。例如：水井分层注水工艺中，地层各层小于0.5m时，完井管柱就需要定位封隔器胶筒深度，以免卡错层位。此种情况下，即可在完井管柱内安装一个油田井下深度测量装置，以便准确定位封隔器胶筒的位置，本方法的测量精度完全能满足这种需求。

3、使用本发明时用到的各种辅助设备均是井场施工用到的基础设备，无需另行准备或调用其他设备，因此，测量可根据自身施工的需要，随时进行测量，无需申请做计划，排队等待。也可以不分昼夜和工作时间与非工作时间。

4、本发明原理简单，动作可靠，在井下可以多次重复使用后仍不会影响其使用效果。

5、本发明可以在施工过程中使用，也可作为一种井下工具安装在井下管柱上，长期使用。

附图说明

图1是油田井下深度测量装置的结构示意图；

图2是活塞的结构示意图；

图3是中心管内未加压时弹性挂爪与活塞的配合状态图；

图4是加压且凸起位于套管接缝内时弹性挂爪与活塞的配合状态图。

图中：1-上接头，2-活塞套，3-活塞，4-中心管，5-弹簧护套，6-弹簧，7-下接头，8-密封球，9-弹性挂爪，10-上锥面，11-凸起，12-过液孔，13-柱面，14-下锥面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

一种油田井下深度测量装置，包括上接头1、活塞套2、活塞3、中心管4、弹簧护套5、弹簧6、下接头7和密封球8，上接头1和下接头7分别通过螺纹连接在中心管4的上下两端，所述的活塞套2的上端通过螺纹连接在上接头1的外侧，所述的活塞3设置在活塞套2和中心管4之间的环形空间内。

中心管4上与活塞3对应设置有过液孔12，向中心管4内打压后，高压液体通过过液孔12进入活塞3上侧的密闭空间，继而推动活塞3运动。

所述的活塞套2的下部设置有弹性挂爪9，弹性挂爪9的下端的外侧设置有凸起11，弹性挂爪9下端的内侧和所述活塞3的下端的外侧设置有相互配合的锥面结构，活塞3下行时，弹性挂爪9连同其上的凸起11在锥面结构的作用下向外涨起。所述的弹簧护套5和弹簧6均套装在中心管4上，其中，弹簧护套5的上端抵在弹性挂爪9和活塞3的下端，弹簧6位于弹簧护套5和下接头7之间，所述的下接头7的内侧设置有球座，所述的密封球8落于球座上。

所述活塞3上的锥面结构和弹性挂爪9上的锥面结构均包括上锥面10、柱面13和下锥面14，上锥面10和下锥面14分别衔接在柱面13的上下两端。

使用时，在地面按设定的压力进行正加压，凸起11紧密接触套管内壁，并保持向外胀起的运动趋势，此时，活塞3上的柱面13与弹性挂爪9上的柱面13重合。保持管柱内压力不变，缓慢上提管柱，当凸起11进入套管连接处的缝隙时，弹性挂爪9向外胀起，活塞3下行至新的稳定位置，处于新的稳定位置时，活塞3上的上锥面10与弹性挂爪9上的下锥面14重合。

在活塞3上的柱面13的限位作用下，凸起11牢牢卡在套管连接处的缝隙中，而不会在径向力的作用下从套管连接处的缝隙内滑出。柱面13的限位作用的效果体现在：套管的内壁会因各种原因产生局部破损，当凸起11滑至破损处时，作业机的指重表也可能存在波动，此时，技术人员可能会误以为套管接箍已经找到。而设置柱面13后，当凸起11滑至套管破损处时，由于弹性挂爪9的内侧仅有活塞3上的下锥面14支撑，虽然指重表指针会波动，但继续上提管柱后活塞3会被迫上行，指重表指针又会保持稳定。当凸起11滑至套管接缝处时，凸起的周围有足够的空间供弹性挂爪9胀起，弹性挂爪9胀起后，活塞3进一步下行，直到活塞3上的柱面13支撑在凸起11的内侧，由于弹性挂爪9的内侧被柱面13可靠地支撑而无法回位，凸起11牢牢卡在套管连接处的缝隙中，而不会在径向力的作用下从套管连接处的缝隙内滑出。此时继续上提管柱，指重表的示数变化非常明显。

所述的密封球8由乙烯-四氟乙烯共聚物制成，乙烯-四氟乙烯共聚物是一种机械强度高、密封性能好的有机高分子材料，使用这种材料制造密封球8，既可以保证密封球8的密封性能，又可以在不需要打压定位时将密封球8返排出去，使管柱内保持通畅，便于其他工序的进行。

所述的凸起11的横截面是梯形的，当其进入套管缝隙时，能使凸起11的中心与缝隙中心重合，从而进一步改善定位精度(定位精度可精确到2mm以内，远高于现有技术)。

本发明原理简单，动作可靠，在井下可以多次重复使用后仍不会影响其使用效果。同时，本发明可以在施工过程中使用，也可作为一种井下工具安装在井下管柱上长期使用，而不会影响生产的正常进行。

油田井下深度测量装置的工作原理为：

两根套管被套管接箍连接并拧紧后，两根套管的端部之间会形成一个4mm的缝隙。一个缝隙对应一个套管接箍，井下有多少根套管，就有多少个接箍。本设计就是用来在井下寻找这种缝隙，从而实现对连接在管柱上的井下工具的定位。本发明的使用过程如下：

步骤1，丈量下井油管，组配下井管柱，将所述的油田井下深度测量装置连接在管柱上一起下井。

步骤2，将所述的油田井下深度测量装置下到目标接箍下面，投入密封球8，在地面按设定的压力进行正加压，凸起11紧密接触套管内壁，并保持向外胀起的运动趋势，此时，活塞3上的柱面13与弹性挂爪9上的柱面13重合。

步骤3，保持管柱内压力不变，缓慢上提管柱，当凸起11进入套管连接处的缝隙时，弹性挂爪9向外胀起，活塞3下行至新的稳定位置，处于新的稳定位置时，活塞3上的上锥面10与弹性挂爪9上的下锥面14重合，在活塞3上的柱面13的限位作用下，凸起11牢牢卡在套管连接处的缝隙中，而不会在径向力的作用下从套管连接处的缝隙内滑出。

步骤4，继续上提管柱，作业机的指重表有明显增加，说明目标套管接箍已经找到。用该套管接箍的深度加上或减去相关油管和工具长度后，就能得到特定工具的精确深度。

步骤5，在目标接箍上面和下面再测试一组接箍，根据套管长度不同，进一步印证结果的正确性。

步骤6，当测试压力降为零时，油田井下深度测量装置的弹性挂爪9在自身弹力的作用下复位，以待进行下次测量。

本发明所述的油田井下深度测量装置结构简单，制造成本低。一次安装能实现多次测量，也可清洁后多次安装，对于需要多次进行井下测量的施工，尤为适用，例如：水力喷砂射孔施工，单井测量要几次，甚至一二十次。用传统的磁定位测井，费用8000-10000元/次，而采用本发明所述的装置及方法可以节省巨额的测试费用。另外，本发明所述的油田井下深度测量装置及方法的定位精度高，通过这种精确定位方式，可极大地方便井下作业的进行。例如：水井分层注水工艺中，地层各层小于0.5m时，完井管柱就需要定位封隔器胶筒深度，以免卡错层位。此种情况下，即可在完井管柱内安装一个油田井下深度测量装置，以便准确定位封隔器胶筒的位置，本方法的测量精度完全能满足这种需求。