專利名稱：用于油田豎井和水平井的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于油田豎井和水平井的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)油田試油測(cè)試普遍采用井下電子溫度計(jì)和電子壓カ計(jì)，來(lái)獲取井底流動(dòng)壓力、靜止壓力、壓カ梯度、壓カ恢復(fù)曲線、壓カ降落曲線以及溫度曲線、干擾和脈沖試井曲線等技術(shù)資料。目前完成井下參數(shù)直讀測(cè)試的技木，都是采用鎧裝電纜連接采集器及配重桿帶壓依靠重力沉入井下實(shí)施測(cè)試的。鎧裝電纜是在電纜外圍加裝了一圈鋼絲護(hù)層，主要作用是為了增強(qiáng)電纜的拉力強(qiáng)度和耐磨性。現(xiàn)在使用的鎧裝電纜的直徑為5. 56mm，重量在 150kg/1000m左右，忽略井下配重桿長(zhǎng)度產(chǎn)生的梯度壓力和配重桿體積產(chǎn)生的浮力不計(jì)，因?yàn)檫B接采集器及配重桿的電纜直通到井外，沿電纜軸向的壓カ為零，使得電纜與采集器連接處的壓カ缺失而產(chǎn)生了壓差，所以采集器及配重桿下沉必須克服壓差造成的上浮力，鎧裝電纜的截面積造成采集器與配重桿的壓差等于電纜截面積X壓強(qiáng)(電纜直徑X3. 14X 壓強(qiáng))，按電纜直徑為5. 56mm，壓カ為IOMPa計(jì)算，所產(chǎn)生的上浮力為28. ^5kg。如果井下測(cè)點(diǎn)處的壓強(qiáng)為60MPa吋，上浮力為169. 56kg，因此配重必須大于170kg才能使采集器下沉。而且按要求配重桿的直徑一般不能超過(guò)36mm，配重材料的比重一般為11 15，那么配重桿的長(zhǎng)度就要在17米 13米左右。油井試油測(cè)試帶壓作業(yè)的具體實(shí)施方法是先將電纜連接采集器及配重桿裝入到采油樹(shù)上方密封的防噴管內(nèi)，然后再打開(kāi)采油樹(shù)油井閥門通道，讓?xiě)业醯牟杉骷芭渲貤U墜入井內(nèi)，通過(guò)絞車電纜和密封滑道，依靠重力將采集器放入油井井底。如果配重桿長(zhǎng)度為15米，那么帶壓作業(yè)的防噴管長(zhǎng)度就要大于15米，野外完成將15米長(zhǎng)的配重桿從豎立的15米多高的防噴管上帶壓放入井底這樣的作業(yè)工程，必需多種大型設(shè)備(纜車、發(fā)電機(jī)、吊車、高壓泵和設(shè)備運(yùn)車)及大量工程人員配合才能保障實(shí)施。在地處偏遠(yuǎn)的沙漠地帯施工作業(yè)，其工程成本很高，現(xiàn)場(chǎng)操作人員危險(xiǎn)性和勞動(dòng)強(qiáng)度大，所以實(shí)際中一般很少使用?，F(xiàn)實(shí)中多數(shù)情況下，都是采用直徑為3mm的鋼絲系住采集器先放入井底采集數(shù)據(jù)后在井下儲(chǔ)存，待壓カ計(jì)和溫度計(jì)提出地面再處理獲取井下數(shù)據(jù)。此方法獲得的數(shù)據(jù)滯后，很容易錯(cuò)過(guò)獲取成果的機(jī)會(huì)，而且需要頻繁的從油井里起下，動(dòng)用車次多，工作效率很低，不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)上的實(shí)際需求。顯然，也不適用于水平井的測(cè)試。由此可見(jiàn)，造成井下參數(shù)直讀方式測(cè)試作業(yè)工程繁重和產(chǎn)生大量費(fèi)用的主要原因是入井電纜的直徑和重量。在井下參數(shù)直讀測(cè)試技術(shù)中，電纜的作用其ー是承重，要能承受幾千米入井電纜的自重和采集器及配重桿的重量。當(dāng)電纜上提吋，電纜還要承受井口密封滑道摩擦阻力和井下油液與電纜及配重桿產(chǎn)生摩擦對(duì)電纜造成的阻力；其二是供電，要為井下采集器提供工作電源；其三是通信，要為井下采集器與地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提供信號(hào)通道。在電纜承重的因素中電纜的自重是主要因素，因?yàn)榕渲貤U的重量可以通過(guò)減小線徑而大幅度減小；井口密封摩擦力可以通過(guò)加入密封潤(rùn)滑脂減??；油液對(duì)井下電纜和配重桿的摩擦力可以通過(guò)控制上提速度減??；所以說(shuō)如何研制出能夠承受住幾倍于五千米電纜自重的電纜，是首要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。其一是電纜不能過(guò)細(xì)，為了給井下采集器提供足夠的電能和保障數(shù)據(jù)通信能力，通信電纜至少為兩芯而且不能過(guò)細(xì)，導(dǎo)線過(guò)細(xì)，線損過(guò)大，幾千米遠(yuǎn)程輸送電能和數(shù)據(jù)傳輸在技術(shù)上就很難實(shí)現(xiàn)。而且電纜過(guò)細(xì)其承受的拉カ就不夠大， 就不能承受住幾千米電纜和采集器以及配重桿的重力；其二是電纜不能過(guò)粗，電纜粗了在高壓下會(huì)發(fā)生形變，連接電子采集器的電纜帶壓入井吋，采用過(guò)孔滑動(dòng)密封就很難實(shí)現(xiàn)高壓密封；其三是配重要適當(dāng)，電纜粗了截面積就大，在井下高壓下，電纜的截面積會(huì)對(duì)井下采集器及配重桿造成一個(gè)上升浮力，線徑越大在高壓下所產(chǎn)生的浮力越大，線徑一定吋，要使采集器下沉就必須加大配重，而加大配重就會(huì)增加配重桿的體積和電纜的承重力，這樣就又需要増加電纜拉力，材質(zhì)確定時(shí)就只能増加線徑。由此可見(jiàn)，采用有線直讀測(cè)試方式， 電纜過(guò)粗或者過(guò)細(xì)都存在問(wèn)題。目前在油田實(shí)際測(cè)試應(yīng)用中，有線直讀測(cè)試工程使用的電纜線徑在5mm 6mm左右，外層為多根鋼絲成纜制成的護(hù)套，因纖維電纜直徑較大，配重一般都在100公斤以上，這種測(cè)試方式因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)非常復(fù)雜，受井況限制，即井壓越大配重越大，井下采集器很難下沉，工程成本很高，現(xiàn)場(chǎng)操作人員危險(xiǎn)性和勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低下，所以實(shí)際很少使用，尤其不能適應(yīng)高壓井和水平井的測(cè)試。同時(shí)在國(guó)內(nèi)油田試油測(cè)試中，多數(shù)情況下是采用鋼絲連接采集器和配重桿，依靠重力通過(guò)井口滑動(dòng)密封將采集器送入井下，采集數(shù)據(jù)后在井下儲(chǔ)存，待壓カ計(jì)和溫度計(jì)提出地面再處理獲得井下數(shù)據(jù)。在井況條件允許時(shí)，試油測(cè)試也會(huì)采用把電子壓カ計(jì)和溫度計(jì)與通信電纜相連下入井底進(jìn)行實(shí)時(shí)有線直讀采集測(cè)試。具體實(shí)施方法是把用多根鋼絲繩做成護(hù)套的電纜連接電子溫度與壓カ采集器及配重桿，利用重力通過(guò)井口滑動(dòng)密封裝置以及高壓泵注入密封脂補(bǔ)堵電纜形變間隙，帶壓將采集器送入井下，由此來(lái)完成實(shí)時(shí)獲取井下采集的測(cè)試數(shù)據(jù)。這種方法的缺點(diǎn)是只能獲取滯后數(shù)據(jù)，容易錯(cuò)過(guò)獲取成果的機(jī)會(huì)，需要頻繁的起下來(lái)獲得所需要的數(shù)據(jù)，動(dòng)用施工隊(duì)伍和車輛設(shè)備作業(yè)次數(shù)多，累計(jì)費(fèi)用高，工作效率很低，不能適應(yīng)我國(guó)油田毎年大量新井投產(chǎn)，特別是水平井的投產(chǎn)逐年増加，對(duì)測(cè)試效率的要求越來(lái)越高。顯然，這種方法不能把采集器置入水平井內(nèi)，所以不能用于水平油井的測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種用于油田豎井和水平井的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)。為便于油田豎井和水平井下參數(shù)的測(cè)試，本發(fā)明的一技術(shù)方案如下一種用于油田豎井和水平井的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)，其包括纖維電纜、一端與纖維電纜相連的微功耗采集器、牽引微功耗采集器穿越水平管道的油管爬行器、設(shè)置在井口采油樹(shù)上方的帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置、位于帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置下方的井壓接管、與纖維電纜的另一端相連并位于地面上的自控絞車、以及無(wú)線遠(yuǎn)程控制自控絞車的無(wú)線處理
^ci ο在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)ー步包括如下附屬技術(shù)方案所述帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置包括允許纖維電纜穿過(guò)的過(guò)孔上、下滑道、 設(shè)置在過(guò)孔上、下滑道ー側(cè)并靠井壓注入密封潤(rùn)滑脂的活力倉(cāng)、設(shè)置在活力倉(cāng)內(nèi)可將井壓放大的推力活塞、設(shè)置在過(guò)孔上、下滑道之間的過(guò)渡通道、以及套設(shè)在過(guò)孔下滑道外側(cè)的井
壓接管。所述過(guò)渡通道設(shè)置有與容納腔相連通的過(guò)渡腔，而推力活塞為尾端大而頭端小。
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其進(jìn)ー步包括與井壓接管相連的配重延長(zhǎng)管。所述自控絞車包括控制器、轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器、輸入單元、電機(jī)、線盤與排線器、載荷傳感器、以及與無(wú)線處理裝置無(wú)線通信且與微功耗采集器有線通信的數(shù)據(jù)處理模塊。為便于油田水平井井下參數(shù)的測(cè)試，本發(fā)明還提供另ー技術(shù)方案一種用于油田豎井和水平井的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)，其包括纖維電纜、一端與纖維電纜相連的微功耗采集器、牽引微功耗采集器穿越水平管道的油管爬行器、設(shè)置在井口采油樹(shù)上方的帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置、位于帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置下方的井壓接管、以及與纖維電纜的另一端相連并位于地面上的自控絞車，其中所述油管爬行器包括位于中部且將電能轉(zhuǎn)換成往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的電磁鐵、位于后部的電池盒、位于電池盒內(nèi)且控制電磁鐵通斷電節(jié)奏的爬行控制器、位于電磁鐵兩側(cè)并可將往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為單向移位運(yùn)動(dòng)的單向壁爪輪、位于單向壁爪輪上并由地面控制臺(tái)控制以實(shí)現(xiàn)單向壁爪輪收攏或撐開(kāi)的切換電磁開(kāi)關(guān)、以及位于并可向地面控制臺(tái)反映是否處在水平管道的重力開(kāi)關(guān)。優(yōu)選地，所述油管爬行器包括位于電池盒前方且與電池盒連接的動(dòng)カ部、位于動(dòng)力部前方且與動(dòng)力部相連接的受カ部。優(yōu)選地，所述動(dòng)カ部包括第一連接桿、設(shè)置在第一連接桿末端的第一上單向壁爪輪、與第一連接桿鉸鏈連接的第一支撐桿、用于設(shè)置在第一支撐桿和第一連接桿之間的第 ー彈簧、與第一支撐桿相連的第一下單向壁爪輪、設(shè)置在第一下單向壁爪輪上的鐵芯、以及套設(shè)在鐵芯上的往復(fù)彈簧，其中第一連接桿和鐵芯之間設(shè)置有一切換電磁開(kāi)關(guān)；所述受カ 部包括與電磁鐵相連的第二下單向壁爪輪、與第二下單向壁爪輪相連的第二支撐桿、第二連接桿、用于設(shè)置在第二支撐桿和第二連接桿之間的第二彈簧、以及設(shè)置在第二連接桿末端的第二上單向壁爪輪，其中所述電磁鐵和第二連接桿之間也設(shè)置有一切換電磁開(kāi)關(guān)。優(yōu)選地，所述電磁鐵為線圈，且所述的單向壁爪輪為單向輪。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単，可極大的降低油田試油直讀測(cè)試成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，大幅度減少施工作業(yè)人數(shù)以及降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，此技術(shù)改變油田主要依靠井下存儲(chǔ)方式測(cè)試的現(xiàn)狀，能促進(jìn)獲取更多的試油成果，將引發(fā)油井測(cè)試技術(shù)的深刻進(jìn)步。


圖1為本發(fā)明用于井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的示意圖；圖2為本發(fā)明中纖維電纜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明中帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置的分解示意圖；圖5為本發(fā)明中自控絞車的功能方塊示意圖；圖6為本發(fā)明中油管爬行器在電磁鐵放開(kāi)鐵芯時(shí)的工作狀態(tài)示意圖；圖7為本發(fā)明中油管爬行器在電磁鐵收緊鐵芯時(shí)的工作狀態(tài)示意圖；圖8為本發(fā)明中油管爬行器的關(guān)閉狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例如圖1-8所示，其為本發(fā)明的一種用于油田豎井和水平井的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)的ー實(shí)施例，主要用于油田豎井井下參數(shù)的測(cè)試，并包括纖維電纜10、一端與纖維電纜10相連的微功耗采集器20、牽引微功耗采集器20穿越水平管道的油管爬行器、 設(shè)置在井口采油樹(shù)1上方的帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置30、位于帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置30下方的井壓接管35、與纖維電纜10的另一端相連且位于地面上的自控絞車 40、以及無(wú)線遠(yuǎn)程控制自控絞車40的無(wú)線處理裝置50。同樣地，也可以采用有線方式來(lái)控制自控絞車，也能實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。如圖2，纖維電纜10為特種超細(xì)超輕超強(qiáng)纖維電纜，其包括三根傳輸線15、與傳輸線15交叉絞合設(shè)置的四根特種纖維絲16、以及將傳輸線15和特種纖維16進(jìn)行包覆的護(hù)套 17。其中每根傳輸線15均包括位于其內(nèi)的芯體18，芯體18鍍有銀層以提高導(dǎo)電性能。傳輸線15和護(hù)套17均采用全氟烷氧基樹(shù)脂(PFA)絕緣，其中傳輸線15的直徑小于護(hù)套17 的直徑，而護(hù)套17的直徑則小于2mm。纖維電纜10承重大于100kg，自重5 Ag/lOOOm， 阻抗小于500 Ω/1000m。由此保證纖維電纜超細(xì)，避免上浮力太大，從而影響配重桿的下沉，而且結(jié)實(shí)又輕，適合長(zhǎng)距離通信能力，低阻杭，通過(guò)三芯線信號(hào)不失真，摒棄了傳統(tǒng)的電 カ載波信號(hào)，通過(guò)電流模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，有效解決了矛盾?，F(xiàn)有的千米纖維電纜重 170公斤，而本發(fā)明的纖維電纜千米不到10公斤，且承重1-2百公斤，具有重量輕、抗拉力強(qiáng)、低線損、耐高溫、耐腐蝕、與環(huán)境親和等顯著特點(diǎn)，同時(shí)能大幅度降低通信纖維電纜自重與配重以及增大纖維電纜的拉カ強(qiáng)度。微功耗采集器20用于測(cè)量井下壓カ和溫度參數(shù)并通過(guò)纖維電纜10實(shí)時(shí)發(fā)送，由于需要5000米遠(yuǎn)距離傳輸，信號(hào)損耗最小的辦法是采用電流傳輸，但電流傳輸在遠(yuǎn)端解調(diào)時(shí)會(huì)有損耗，數(shù)據(jù)的精度就很難滿足要求。而5000米遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)不失真的辦法是采用數(shù)字傳輸，但常用的485或CAN總線等通信方法都不能直接實(shí)施5000米的長(zhǎng)距離傳輸。 因此采用了自定義通訊協(xié)議的方法，微功耗采集器20采用電流方式輸出數(shù)據(jù)信號(hào)，將電流值分成若干個(gè)段，每個(gè)段代表不同的數(shù)碼，如用1 2. 5mA代表“ 0”，用3. 5 6mA代表 “1 “;數(shù)碼的解析工作由地面解調(diào)分析儀完成。其參數(shù)具體如下功耗小于4mA ；圓柱形，直徑為20謹(jǐn)，高150謹(jǐn)；重量為100克；電源5 MVDC ；輸出為1 6mA ；量程溫度_50°C 150°C，壓カ0 60MPa。參考圖1，并結(jié)合圖3-4所示，帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置30包括允許纖維電纜10穿過(guò)的過(guò)孔上、下滑道31、32、設(shè)置在過(guò)孔上、下滑道31、32 —側(cè)并靠井壓注入密封潤(rùn)滑脂的活力倉(cāng)33、設(shè)置在活力倉(cāng)33內(nèi)可將井壓放大的推力活塞334、設(shè)置在推力活塞334 前端的定位感應(yīng)器，設(shè)置在活力倉(cāng)33尾部并將井壓引入活力倉(cāng)33的高壓導(dǎo)管36、用于安全控制的高壓針閥、設(shè)置在過(guò)孔上、下滑道31、32之間的過(guò)渡通道34、套設(shè)在過(guò)孔下滑道32 外側(cè)的井壓接管35、一端與井壓接管35相連而另一端則與活力倉(cāng)33的高壓導(dǎo)管36、以及與井壓接管35相連的配重延長(zhǎng)管37。其中現(xiàn)有技術(shù)采用高壓泵的方式，而本發(fā)明則采用井壓的方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低?；盍}(cāng)33包括收容密封脂的容納腔330、以及用于加入密封脂的進(jìn)倉(cāng)ロ 332。其中過(guò)孔上滑道31設(shè)置有鎖線旋鈕310，過(guò)渡通道34設(shè)置有與容納腔330 相連通的過(guò)渡腔340，由此密封脂通過(guò)該過(guò)渡腔340進(jìn)入到過(guò)孔上、下滑道31、32內(nèi)。推力活塞334為尾端大而頭端小的結(jié)構(gòu)，即靠近高壓導(dǎo)管36 —側(cè)為尾端，靠近過(guò)渡腔340 —側(cè)為頭端，由此使推動(dòng)推力活塞的推力放大至少1. 2倍的井壓。工作時(shí)，纖維電纜10連接微功耗采集器20及配重桿，利用重力通過(guò)井口 1的過(guò)孔上、下滑道31、32，帶壓將微功耗采集器20送入井下。纖維電纜10要連續(xù)穿過(guò)過(guò)孔上、下滑道31、32，滑道與纖維電纜10之間必定有間隙，為了密封和潤(rùn)滑纖維電纜10則需要在滑道上不斷地加入密封脂，為了達(dá)到密封滑道的效果，補(bǔ)充密封脂的力度一定要大于井ロ的壓力，S卩1.2倍的井壓。然后將帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置安裝到井口采油樹(shù)1的上方，打開(kāi)微功耗采集器20進(jìn)出油井的閥門，井壓首先會(huì)通過(guò)高壓導(dǎo)管36進(jìn)入活力倉(cāng)33，推力活塞334尾大頭小的結(jié)構(gòu)使推力放大1. 2倍的井壓，推力活塞334將密封脂推入過(guò)渡腔340內(nèi)，一部分密封脂向下通過(guò)過(guò)孔下滑道32的纖維電纜變形間隙走向井下，而井下壓カ也通過(guò)過(guò)孔下滑道32的纖維電纜變形間隙向上推密封脂走向過(guò)渡腔340，兩股推動(dòng)力量在滑道內(nèi)相対抗， 因?yàn)橄蛳碌耐苿?dòng)カ總比向上推動(dòng)カ大，密封脂黏度又很大，所以井下壓カ不可能穿過(guò)過(guò)孔下滑道32進(jìn)入過(guò)孔上滑道31。當(dāng)然向下的推動(dòng)カ又只比向上的推動(dòng)カ大了 1.2倍，計(jì)算可知由于滑道的長(zhǎng)度和密封脂黏度的作用，向下的推動(dòng)カ也不可能穿過(guò)過(guò)孔下滑道32進(jìn)入油井。同時(shí)從活力倉(cāng)出來(lái)的另一部份密封脂向上通過(guò)過(guò)孔上滑道31的纖維電纜間隙走向過(guò)孔上滑道31以外，計(jì)算可知由于滑道的長(zhǎng)度和密封脂黏度的作用，在30MPa的壓カ吋，向上推動(dòng)的密封脂不可能穿過(guò)過(guò)孔上滑道31。由此可知，在纖維電纜10滑動(dòng)進(jìn)、出油井過(guò)程中，過(guò)孔下滑道32是依靠井壓推動(dòng)密封脂封住井口壓カ的，和井口壓カ大小無(wú)關(guān)。過(guò)孔上滑道31是靠收緊過(guò)孔與滑道的長(zhǎng)度以及密封脂的黏度封住密封脂的，而封住了密封脂就是封住了井壓。在高壓下纖維電纜10在過(guò)孔上滑道31內(nèi)會(huì)發(fā)生形變，因?yàn)槔w維電纜10為軟體，過(guò)孔上滑道31上端壓カ小變形就小，而過(guò)孔上滑道31下端壓カ大變形就會(huì)大，所以在過(guò)孔上滑道31內(nèi)的一段纖維電纜為上粗下細(xì)狀，這樣纖維電纜會(huì)產(chǎn)生向上推動(dòng)纖維電纜的力量，但這個(gè)推力相對(duì)較小，可通過(guò)配重消除。本發(fā)明的密封脂為耐溫-50°C 200°C 的真空硅脂。參考圖1和圖5所示，自控絞車40包括控制器400、轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器402、輸入單元404、 電機(jī)406、線盤與排線器、載荷傳感器408、以及與無(wú)線處理裝置50無(wú)線通信且與微功耗采集器20有線通信的數(shù)據(jù)處理模塊409。控制器400為控制運(yùn)行的PLC控制器；轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器 402用于檢測(cè)微功耗采集器20下降、上升的速度和距離地面的位置；輸入?yún)g元404優(yōu)選為觸摸屏和手動(dòng)開(kāi)關(guān)的組合，也可以單獨(dú)為觸摸屏或手動(dòng)開(kāi)關(guān)，用于參數(shù)設(shè)置、修改、顯示、狀態(tài)提示、電源控制等。電機(jī)406優(yōu)選為24V直流電機(jī)，控制線盤轉(zhuǎn)動(dòng)及速度。線盤與排線器用于纖維電纜收放排列；載荷傳感器408用于檢測(cè)纖維電纜上的拉力。如圖1并結(jié)合圖6-8所示，其為本發(fā)明的一種用于水平井的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)的另ー實(shí)施例，其包括纖維電纜10、一端與纖維電纜10相連的微功耗采集器20、設(shè)置在井口采油樹(shù)1上方的帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置30、位于帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置30下方的井管32、牽引微功耗采集器20穿越水平管道的油管爬行器、以及與纖維電纜10的另一端相連且位于底面上的自控絞車40，其中油管爬行器用于在井下攜帶微功耗采集器及纖維電纜并在油井的水平管道進(jìn)行爬行，并包括位于中部且將電能轉(zhuǎn)換成往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的電磁鐵130、位于后部的電池盒110、位于電池盒110內(nèi)且控制電磁鐵130 通斷電節(jié)奏的爬行控制器、位于電磁鐵130兩側(cè)并可將往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為單向移位運(yùn)動(dòng)的單向壁爪輪122、126、132、139、位于單向壁爪輪122、126、132、139上并由地面控制臺(tái)控制以實(shí)現(xiàn)單向壁爪輪122、126、132、139收攏或撐開(kāi)的切換電磁開(kāi)關(guān)140、以及位于并可向地面控制臺(tái)反映是否處在水平管道的重力開(kāi)關(guān)。油管爬行器按照運(yùn)動(dòng)組成來(lái)分，進(jìn)ー步包括位于電池盒110前方且與電池盒110連接的動(dòng)カ部、位于動(dòng)カ部前方且與動(dòng)力部電磁感應(yīng)的受カ部。為進(jìn)ー步完善結(jié)構(gòu)，油管爬行器還包括拉カ開(kāi)關(guān)，重力開(kāi)關(guān)和拉カ開(kāi)關(guān)用于對(duì)爬行器的狀態(tài)控制。眾所周知，井下的環(huán)境是高壓、高溫和充滿導(dǎo)電液體，而且油液充滿較多砂粒，所以油管爬行器不能采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因?yàn)樯傲：苋菀锥伦‰姍C(jī)無(wú)法旋轉(zhuǎn)，而本申請(qǐng)人為解決該技術(shù)難題，創(chuàng)造性地采用磁力驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。電池盒110內(nèi)部裝有耐高溫電池，且外部的上下方均設(shè)置有與管壁接觸的輪子 112，并與纖維電纜10電性相連，而纖維電纜10的另一端則與微功耗采集器20相連。電池是油管爬行器的工作電源，可通過(guò)纖維電纜10充電，也可采用高容量且耐高溫的不可充電池。動(dòng)カ部包括第一連接桿120、設(shè)置在第一連接桿120末端的第一上單向壁爪輪 122、與第一連接桿120鉸鏈連接的第一支撐桿124、用于設(shè)置在第一支撐桿IM和第一連接桿120之間的第一彈簧121、與第一支撐桿IM相連的第一下單向壁爪輪126、設(shè)置在第一下單向壁爪輪126上的鐵芯129、以及套設(shè)在鐵芯1 上的往復(fù)彈簧128。其中第一連接桿 120和鐵芯1 之間設(shè)置有一切換電磁開(kāi)關(guān)140。受カ部包括與電磁鐵130相連的第二下單向壁爪輪132、與第二下單向壁爪輪132 相連的第二支撐桿134、第二連接桿138、用于設(shè)置在第二支撐桿134和第二連接桿138之間的第二彈簧136、以及設(shè)置在第二連接桿138末端的第二上單向壁爪輪139。其中電磁鐵 130優(yōu)選為漆包線線圏。電磁鐵130和第二連接桿138之間也設(shè)置有一切換電磁開(kāi)關(guān)140。 電磁鐵和鐵芯是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，可耐高溫高壓。其中單向壁爪輪為單向輪，通過(guò)單向軸承即可實(shí)現(xiàn)單向旋轉(zhuǎn)，單向壁爪輪的接觸面采用鐵氟龍涂層或其他増加摩擦系數(shù)的涂層，來(lái)提高固定在管道內(nèi)的附著力。而油管爬行器的爬行原理主要通過(guò)電磁鐵和鐵芯相互切換來(lái)輪流固定在管壁上，即漆包線線圈通電產(chǎn)生磁力感應(yīng)線圈內(nèi)的鐵芯，而鐵芯磁化后產(chǎn)生磁力，磁力驅(qū)使鐵芯單向滑動(dòng)，鐵芯滑動(dòng)收緊套在鐵芯上的彈簧。漆包線線圈斷電時(shí)鐵芯消磁，彈簧使鐵芯歸位，由此通過(guò)線圈的“通電”和“斷電”使得鐵芯往復(fù)滑動(dòng)。如圖6-8所示，當(dāng)油管爬行器進(jìn)入油管的水平管道吋，重力開(kāi)關(guān)切換狀態(tài)并通過(guò)纖維電纜10告知地面人員，地面人員可操控?zé)o線處理裝置50，切換電磁開(kāi)關(guān)140使油管爬行器進(jìn)入自動(dòng)爬行狀態(tài)。此時(shí)單向壁爪輪在第一、ニ彈簧121、136回復(fù)形變的過(guò)程中向兩側(cè)管壁撐開(kāi)，爬行控制器控制電磁鐵130按照一定的通斷頻率對(duì)鐵芯1 進(jìn)行收放。初始吋，如圖6所示，電磁鐵130通電產(chǎn)生磁力感應(yīng)線圏內(nèi)的鐵芯129，而鐵芯1 會(huì)迅速被磁化后產(chǎn)生磁力，由此磁力驅(qū)使鐵芯129向前滑動(dòng)，即動(dòng)カ部帶動(dòng)電池盒110、纖維電纜10、和微功耗采集器20 —起向前運(yùn)動(dòng)至一定距離且壓迫往復(fù)彈簧128，鐵芯1 被第一上、下單向壁爪輪122、126固定住不能后退，該單向壁爪輪有至少10公斤的摩擦力。然后電磁鐵130 突然斷電，鐵芯1 消磁而磁力消失，往復(fù)彈簧1 回復(fù)形變使鐵芯1 歸位，由于第二上、 下單向壁爪輪139、132為單向輪只能向前進(jìn)而不能后退，往復(fù)彈簧1 將推動(dòng)受カ部向前運(yùn)動(dòng)，這樣通過(guò)漆包線線圈的“通電”和“斷電”使得動(dòng)カ部和受カ部間隔向前運(yùn)動(dòng)，由此油管爬行器在管道里一歩步的爬行推進(jìn)，順利地將鐵芯的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為兩對(duì)單向壁爪輪的單向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)油管爬行器要退出吋，地面人員可操控爬行控制器，切換電磁開(kāi)關(guān)140為斷開(kāi)狀態(tài)使油管爬行器進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)單向壁爪輪向中心收緊且壓縮第一、ニ彈簧121、136并通過(guò)纖維電纜10告知地面人員，油管爬行器可由纖維電纜10拉出油井。申請(qǐng)人:經(jīng)過(guò)多年的可行性試驗(yàn)研究，大量歸納分析了油田方面多種井況資料和一些專家?guī)资攴e累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合上述技術(shù)方案中的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和前期取得的研究成果，結(jié)合上述技術(shù)方案中的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)硬件結(jié)構(gòu)，提出如下步驟，以用于油田豎井和水平井的井下參數(shù)直讀測(cè)試第一歩提供一種三芯線的纖維電纜10，其直徑為2mm，自重5 Ag/lOOOm ；第二步在纖維電纜10的末端設(shè)置有微功耗采集器20，該微功耗采集器20采用超低功耗微型數(shù)字傳感技木，采用電流方式輸出數(shù)據(jù)信號(hào)，可5000m遠(yuǎn)程供電和數(shù)據(jù)信號(hào)解調(diào)；第三步設(shè)置在井口采油樹(shù)1上方并對(duì)纖維電纜10進(jìn)行滑動(dòng)密封的帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置30 ；帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置30包括允許纖維電纜10穿過(guò)的過(guò)孔上、下滑道31、32、設(shè)置在過(guò)孔上、下滑道31、32 —側(cè)并靠井壓注入密封潤(rùn)滑脂的活力倉(cāng) 33、設(shè)置在活力倉(cāng)33內(nèi)可將井壓放大的推力活塞334、設(shè)置在推力活塞334前端的定位感應(yīng)器，設(shè)置在活力倉(cāng)33尾部并將井壓引入活力倉(cāng)33的高壓導(dǎo)管36、用于安全控制的高壓針閥、設(shè)置在過(guò)孔上、下滑道31、32之間的過(guò)渡通道34、套設(shè)在過(guò)孔下滑道32外側(cè)的井壓接管 35、一端與井壓接管35相連而另一端則與活力倉(cāng)33的高壓導(dǎo)管36、以及與井壓接管35相連的配重延長(zhǎng)管37。第四步提供帶動(dòng)微功耗采集器20在水平管道內(nèi)爬行的油管爬行器，其包括電池盒110、位于電池盒110前方且與電池盒110連接的動(dòng)カ部、位于動(dòng)カ部前方且與動(dòng)カ部電磁感應(yīng)的受カ部，其中動(dòng)、受カ部均設(shè)有ー組僅單向旋轉(zhuǎn)的單向壁爪輪。本發(fā)明將測(cè)試設(shè)備重量由原來(lái)的幾百公斤改變?yōu)?0公斤以內(nèi)，不需要價(jià)值幾百萬(wàn)元以上的大型纜和高壓泵車配合，僅需兩個(gè)人就可以完成測(cè)試工作，可大幅度消減測(cè)試工程費(fèi)用；可實(shí)時(shí)測(cè)量井下參數(shù)，安裝過(guò)程簡(jiǎn)短，自動(dòng)化控制，可帶壓實(shí)施作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)測(cè)井深度5000米；井口帶壓30MI^入井作業(yè)；數(shù)據(jù)傳輸頻率1組/秒(溫度與壓力)；測(cè)試精度5/10000 ；可用自備電池或交流電運(yùn)行測(cè)試；測(cè)試中能根據(jù)井下?tīng)顩r方便提出或放入數(shù)據(jù)微功耗采集器，滿足及時(shí)調(diào)整試油工程措施適應(yīng)各種測(cè)試技術(shù)的需求，將替代目前油田現(xiàn)有的井下存儲(chǔ)式測(cè)試技術(shù)和直讀式測(cè)試技木。當(dāng)然上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于油田豎井和水平井的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)，其特征在于其包括纖維電纜(10)、一端與纖維電纜(10)相連的微功耗采集器、牽引微功耗采集器00)穿越水平管道的油管爬行器、設(shè)置在井口采油樹(shù)(1)上方的帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置(30)、 位于帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置(30)下方的井壓接管(35)、與纖維電纜(10)的另ー 端相連并位于地面上的自控絞車(40)、以及無(wú)線遠(yuǎn)程控制自控絞車00)的無(wú)線處理裝置 (50)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)，其特征在于所述帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置(30)包括允許纖維電纜(10)穿過(guò)的過(guò)孔上、下滑道(31、32)、設(shè)置在過(guò)孔上、下滑道(31、3幻ー側(cè)并靠井壓注入密封潤(rùn)滑脂的活力倉(cāng)(33)、設(shè)置在活力倉(cāng)(33)內(nèi)可將井壓放大的推力活塞(334)、設(shè)置在過(guò)孔上、下滑道(31、3幻之間的過(guò)渡通道(34)、以及套設(shè)在過(guò)孔下滑道(3 外側(cè)的井壓接管(35)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)，其特征在干所述過(guò)渡通道(34) 設(shè)置有與容納腔(330)相連通的過(guò)渡腔(340)，而推力活塞(334)為尾端大而頭端小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)，其特征在于其進(jìn)ー步包括與井壓接管(3 相連的配重延長(zhǎng)管(37)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)，其特征在于所述自控絞車(40)包括控制器(400)、轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器(402)、輸入單元(404)、電機(jī)(406)、線盤與排線器、載荷傳感器008)、以及與無(wú)線處理裝置(50)無(wú)線通信且與微功耗采集器00)有線通信的數(shù)據(jù)處理模塊(409)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)，其特征在干所述纖維電纜(10) 包括至少三根傳輸線(15)、與傳輸線(15)交叉絞合設(shè)置的多根特種纖維絲(16)、以及將傳輸線(15)和特種纖維絲(16)進(jìn)行包覆的護(hù)套(17)，其中護(hù)套(17)的直徑小于2mm。
7.一種用于油田豎井和水平井的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)，其特征在于其包括纖維電纜(10)、一端與纖維電纜(10)相連的微功耗采集器(20)、牽引微功耗采集器00)穿越水平管道的油管爬行器、設(shè)置在井口采油樹(shù)(1)上方的帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置(30)、位于帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置(30)下方的井壓接管(3 、以及與纖維電纜(10)的另一端相連并位于地面上的自控絞車(40)，其中所述油管爬行器包括位于中部且將電能轉(zhuǎn)換成往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的電磁鐵(130)、位于后部的電池盒(110)、位于電池盒 (110)內(nèi)且控制電磁鐵(130)通斷電節(jié)奏的爬行控制器、位于電磁鐵(130)兩側(cè)并可將往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為單向移位運(yùn)動(dòng)的單向壁爪輪(122、1沈、132、139)、位于單向壁爪輪(122、126、 132,139)上并由地面控制臺(tái)控制以實(shí)現(xiàn)單向壁爪輪(122、126、132、139)收攏或撐開(kāi)的切換電磁開(kāi)關(guān)(140)、以及位于并可向地面控制臺(tái)反映是否處在水平管道的重力開(kāi)關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種水平井井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)，其特征在于所述油管爬行器進(jìn)ー步包括位于電池盒(110)前方且與電池盒(110)連接的動(dòng)カ部、位于動(dòng)カ部前方且與動(dòng)力部相連接的受カ部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的ー種水平井井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)，其特征在于所述動(dòng)力部包括第一連接桿(120)、設(shè)置在第一連接桿(120)末端的第一上單向壁爪輪(122)、與第一連接桿(120)鉸鏈連接的第一支撐桿(IM)、用于設(shè)置在第一支撐桿(124)和第一連接桿(120)之間的第一彈簧(121)、與第一支撐桿(124)相連的第一下單向壁爪輪(1 )、設(shè)置在第一下單向壁爪輪(126)上的鐵芯(1 )、以及套設(shè)在鐵芯(129)上的往復(fù)彈簧 (1 )，其中第一連接桿(120)和鐵芯(129)之間設(shè)置有一切換電磁開(kāi)關(guān)(140)；所述受カ 部包括與電磁鐵(130)相連的第二下單向壁爪輪(13 、與第二下單向壁爪輪(13 相連的第二支撐桿(134)、第二連接桿(138)、用于設(shè)置在第二支撐桿(134)和第二連接桿(138) 之間的第二彈簧(136)、以及設(shè)置在第二連接桿(138)末端的第二上單向壁爪輪(139)，其中所述電磁鐵(130)和第二連接桿(138)之間也設(shè)置有一切換電磁開(kāi)關(guān)(140)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的ー種水平井井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)，其特征在于所述電磁鐵(130)為線圈，且所述的單向壁爪輪(122、126、132、139)為單向輪。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于油田豎井和水平井的井下參數(shù)直讀測(cè)試一體機(jī)，其中包括纖維電纜、一端與纖維電纜相連的微功耗采集器、設(shè)置在井口采油樹(shù)上方的帶壓作業(yè)回壓式井口動(dòng)密封裝置、牽引微功耗采集器在水平管道內(nèi)穿行的油管爬行器、與纖維電纜的另一端相連并位于地面的自控絞車、以及無(wú)線遠(yuǎn)程控制自控絞車的無(wú)線處理裝置。本發(fā)明可極大的降低試油直讀測(cè)試成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，大幅度減少施工人數(shù)以及降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，此技術(shù)可改變油田主要依靠井下存儲(chǔ)方式測(cè)試的現(xiàn)狀，能促進(jìn)獲取更多的試油成果，將引發(fā)油井測(cè)試技術(shù)的深刻進(jìn)步。
文檔編號(hào)E21B47/06GK102536210SQ201210013278
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者田政 申請(qǐng)人:克拉瑪依新宇宙油氣技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司