电缆输送式七参数井下验窜找漏仪及其使用方法与流程

1.本发明涉及石油工业油田开发工程测试技术领域，特别是一种电缆输送式七参数井下验窜找漏仪及其使用方法。


背景技术：

2.在油田开发过程中，由于油水井长期收到腐蚀、压力、作业、固井质量等因素的影响，因此可能出现套漏、管外窜等影响生产的情况。一旦出现套漏、管外窜等问题，便需要通过测试作业来确认。
3.套漏测试作业有多种方法，其中一种工艺是封隔器法，就是通过使用油管下入封隔器来测试的。如授权公告号为cn201010598799.0的中国发明专利封隔器井下压缩式封隔器机械参量测试装置及其使用方法。这种测试方法起下油管工作量大，工期长，费用高，当井下封隔器损坏时，地面可能不会及时发现，影响测试效果和进度；管外窜测试主要靠变密度声波测井，在管外窜不是太明显时，这种方法测试可能发现不了。
4.为了提高套漏井测试效率，专利申请号为202010770194.9的中国发明专利一种复合连续管缆油水井套管找漏系统及方法，公开了一种复合管缆加扩张式封隔器和井下温压传感器和测试装置和方法。这套装置提高了套漏井的测试效率，但整套系统价格高昂，安装与测试作业程序复杂，不利于推广应用。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，发明了一种电缆输送式七参数井下验窜找漏仪及其使用方法，该仪器用电缆下入井下，仪器应用电液系统坐封封隔器和坐锚锚定器，实现了封隔器找漏工艺，且利用其携带的测试仪器测试的数据能够准确判断和定位套漏点和管外窜的深度，较现有技术测试成果可靠，作业时效高，作业成本低。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.电缆输送式七参数井下验窜找漏仪，包括封隔锚定短节，所述封隔锚定短节上端连接有上温压测试短节、流量测试短节、伽马测试短节和磁定位短节，所述封隔锚定短节下端连接有下温压测试短节或温压传感器；
8.所述封隔锚定短节包括自上而下依次连接的封隔单元、锚定单元、液力单元和动力单元。
9.进一步地，所述液力单元包括中心管、螺母、大活塞、大液缸套和外套，螺母与中心管通过传动螺旋副相套装，螺母外壁固定安装导向块,导向块置于大液缸套下部开设的轴向导向槽中，大液缸套与外套固定连接，大活塞置于大液缸套与中心管所形成的大液缸中，大活塞与螺母固定连接；
10.大活塞以上的大液缸中充满液体；外中心管同轴套装在中心管上并与大液缸套上端相接，外中心管与中心管所形成的环空与大液缸相通，在所述环空的上部轴向固定有密封环；封隔单元与锚定单元套装在外中心管上；
11.外套一、外套二和外套三依次固定相连共同构成隔锚定短节的外套；
12.所述动力单元包括动力单元外壳、电机和传动轴；电机的定子与电机固定套固定连接，电机的转子通过联轴套与传动轴相联，动力单元外壳与外套固定连接，传动轴与动力单元外壳同轴设置并轴向固定；在联轴套以上于传动轴侧壁上设穿线孔一，电滑环架和电滑环套接在传动轴上并位于穿线孔一下方；动力单元外壳侧壁设置穿线孔二；
13.中心管从封隔单元、锚定单元、液力单元的中心穿过并与传动轴相连接，中心管和传动轴呈管状，有电线从中穿过；
14.电机固定套与轴承套上下相连形成动力单元外壳。
15.作为一种可能的示例，所述封隔单元是扩张式封隔器，扩张式封隔器与外中心管固定连接，外中心管侧壁设置内传压孔一与扩张式封隔器的外传压孔相通。
16.作为另一种可能的示例，所述封隔单元是压缩式封隔器，包括自上而下依次套接在外中心管上的上端环、压缩式胶筒、下端环、压缩活塞和压缩液缸套，其中上端环和压缩液缸套与外中心管固定连接；外中心管侧壁设置内传压孔一与压缩液缸套的内腔相通。
17.作为一种可能的示例，所述锚定单元是锥体卡瓦式锚定机构，包括自上而下依次套接在外中心管上的锥体、卡瓦、连杆固定套和锚定液缸；外中心管与锥体固定连接；锚定液缸包括套接设置的锚定液缸套和锚定活塞；外中心管侧壁设置内传压孔二与锚定液缸的内腔相通；锥体上设置燕尾槽，卡瓦上设置的燕尾结构置于燕尾槽中；卡瓦和连杆固定套之间通过连杆相连，卡瓦和连杆之间通过销轴一铰接、连杆和连杆固定套之间通过销轴二铰接；卡瓦和连杆成对配置，卡瓦和连杆是两对以上。
18.更进一步地，作为一种可能的示例，每对卡瓦和连杆之间、周向方向上设置弹簧复位机构；弹簧复位机构包括芯杆和套接在芯杆的上压缩弹簧；在锥体和连杆固定套上均设置轴向孔，芯杆两端分别安装在锥体上的轴向孔和连杆固定套上的轴向孔中。
19.作为另一种可能的示例，所述锚定单元是水力锚式锚定机构，水力锚式锚定机构总成固定套接在外中心管上，外中心管侧壁设置内传压孔二与水力锚总成的内腔相通。
20.作为一种优选实施例，所述密封环和大活塞是黄铜材料。
21.作为一种优选实施例，所述外套二上设置呼吸孔，大液缸套与轴承套之间设置皮囊并与二者相密封，皮囊内部充入润滑油。
22.应用于电缆输送式七参数井下验窜找漏仪的使用方法，包括以下步骤：
23.s 1：用电缆将本发明提供的的验窜找漏仪下至井下套漏点以下位置，地面操作启动封隔单元坐封和锚定单元坐锚；
24.s2：用泵向井下套管中注水；
25.存在套漏点的判断方法：地面泵注流量大于0，验窜找漏仪测试流量等于0，说明验窜找漏仪以上的套管存在套漏点；
26.停止注水，地面操作反转电机解除封隔和锚定，上提验窜找漏仪测出一条井温曲线，在井温曲线上出现温度突然下降的点的深度就是套漏点深度；
27.s3：用电缆将本发明提供的的验窜找漏仪下至两个油层之间，地面操作启动封隔单元坐封和锚定单元坐锚；
28.s4：用泵向井下套管中注水并分台阶提高注水压力；
29.存在套管外窜槽的判断方法：验窜找漏仪测试流量等于0，且封隔单元的下压力变
化与泵注压力的变化规律一致，说明套管外存在窜槽。
30.与现有技术相比，本发明的技术优点至少包括：
31.1、采用电缆下入验窜找漏仪，作业速度快、强度低、费用低；
32.2、保留封隔器找漏优点的同时，还增加了七参数测试，实现了找漏与验窜作业两项功能，使作业成果判断更加容易、准确；
33.3、由于密封单元以上设置了流量测试短节和温压测试短节，其下部设置了温压测试短节或温压传感器，可以在地面及时发现密封单元异常情况，保证测试成果的准确。
附图说明
34.当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
35.图1为封隔锚定短节的结构示意图；
36.图2为电缆输送式七参数井下验窜找漏仪的总体结构示意图；
37.图3是封隔锚定短节局部示意图，图中的密封单元展示了一种压缩式封隔器结构；
38.图4是封隔锚定短节局部示意图，同时也是图5的b-b剖视图，图中的锚定单元展示了其弹簧复位机构的结构；
39.图5是图4的a-a处的剖视图；
40.图6是封隔锚定短节局部示意图，图中展示了水力锚作为锚定单元的结构示意图；
41.图7是本发明的验窜找漏仪井下测试作业方法示意图；
42.图8是液力单元局部结构示意图。
43.图中：
44.101、封隔单元，102、锚定单元，103、液力单元，104、动力单元，1、滑环座，2、上护套，3、密封环，4、外中心管，5、胶筒基管，6、扩张式胶筒，7、外传压孔，8、内传压孔一，9、中心管，10、下护套，11、锥体，12、燕尾槽，13、卡瓦，14、销轴一，15、连杆，16、销轴二，17、连杆固定套，18、锚定液缸套，19、锚定活塞，20、大液缸套，21、大活塞，22、外套一，23、导向槽，24、螺母，25、传动螺旋副，26、导向块，27、螺钉，28、外套二，29、呼吸孔，30、传动轴，31、轴承，32、轴承套，33、轴承盖，34、穿线孔一，35、电滑环架，36、电滑环，37、穿线孔二，38、联轴套，39、电机固定套，40、电机，41、外套三，42、温压传感器，43、下堵头，44、内传压孔二；201、磁定位短节，202、伽马测试短节，203、流量测试短节，204、上温压测试短节，205、封隔锚定短节，206、下温压测试短节；301、上端环，302、压缩式胶筒，303、隔环，304、下端环，305、压缩活塞，306、压缩液缸套；401、压缩弹簧，402、芯杆；601、水力锚体，602、压钉，603、压板，604、小弹簧，605、锚牙；701、套管，702、套漏点，703、油层一，704、油层二；801、皮囊。
具体实施方式
45.本说明书和权利要求书中在位置关系方面所说的“上”、“下”是以装置下井的状态的位置关系叙述。在叙述管子内、外或里、外关系时，以径向上半径小处为内或里，以半径大处为外。在各附图中有密封之处按图示，在以下说明中不再一一赘述。
46.本技术文件中多处将本发明简称为验窜找漏仪。
47.本发明中，参见图2所示，作为可能的实施方式之一，有多处使用螺钉作为固定连接件，如图2中的螺钉27，其它之处以下说明中不再一一描述。
48.为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
49.实施例1：
50.如附图2所示，在本实施例中，电缆输送式七参数井下验窜找漏仪，包括封隔锚定短节205，所述封隔锚定短节上端连接有上温压测试短节204、流量测试短节203、伽马测试短节202和磁定位短节201，上述各测试短节的连接顺序可任意组合；所述封隔锚定短节下端连接有下温压测试短节或温压传感器206。
51.其中的伽马测试短节202和磁定位短节201可以根据测试需求确定是否安装。温压测试短节、流量测试短节、伽马测试短节和磁定位短节是已知技术。
52.如附图1所示，所述封隔锚定短节205包括自上而下依次连接的封隔单元101、锚定单元102、液力单元103和动力单元104。
53.在本实施例中，所述液力单元103包括中心管9、螺母24、大活塞21、大液缸套20和外套，螺母24与中心管9通过传动螺旋副25相套装，螺母外壁固定安装导向块26,导向块26通过螺钉27安装在螺母24上，导向块26置于大液缸套20下部开设的轴向导向槽23中，导向块26只能沿导向槽23轴向移动，为传动螺旋副25提供反扭矩，大液缸套20与外套通过螺钉固定连接，大活塞21置于大液缸套20与中心管9所形成的大液缸中，大活塞21与螺母24固定连接；
54.大活塞21以上的大液缸中充满液体，作为可能的实施方式之一，所述的液体是液压油；
55.外中心管4同轴套装在中心管9上并与大液缸套20上端相接，外中心管4与中心管9所形成的环空与大液缸相通，在所述环空的上部轴向固定有密封环3；封隔单元101与锚定单元102套装在外中心管4上；
56.外套一22、外套二28和外套三41依次固定相连共同构成隔锚定短节205的外套；
57.所述动力单元104包括动力单元外壳、电机40和传动轴30；电机40置于外套中，电机40的定子与电机固定套39固定连接，电机40的转子通过联轴套38与传动轴30相联，动力单元外壳与外套固定连接，传动轴30与动力单元外壳同轴设置并轴向固定；在联轴套38以上于传动轴30侧壁上设穿线孔一34，电滑环架35和电滑环36套接在传动轴上并位于穿线孔一34下方；动力单元外壳侧壁设置穿线孔二37；
58.中心管9从封隔单元101、锚定单元102、液力单元103的中心穿过并与传动轴30相连接，中心管9和传动轴30呈管状，有电线从中穿过(图中未画出电线)；
59.穿过传动轴30的电线从穿线孔一34穿出与电滑环36一端电性连接，电滑环36的另一端接线自穿线孔二37穿出与电机40电性连接；
60.电机固定套39与轴承套32上下相连形成动力单元外壳。
61.轴承套32设台阶扩径内孔，在轴承套32与电机固定套39的连接扩径处设轴承盖33，传动轴30中部设扩径台肩并置于轴承套32的扩径内孔中；更进一步地，为了减小摩擦损失，在轴承套32的扩径内孔中于传动轴30中部的扩径台肩上下分别设置轴承31，轴承31以
止推轴承为最优。
62.在外套三41的下端设置下堵头43，为了减少成本，可以在下堵头上设置一个温压传感器42，上述接线通道中有一路与温压传感器42相电性连接。当设置了温压传感器42时，它就替代了所述的下温压测试短节206。
63.滑环座1同轴固定套装在外中心管4内并将密封环3轴向固定。滑环座1与密封环3也可以设为一个零件。
64.为了减小中心管9的转动摩擦阻力，作为一种优选实施方式，所述密封环和大活塞是黄铜材料。更进一步地，为了减小摩擦损失，中心管外还可以涂敷一层减摩材料，如聚四氟乙烯。
65.作为一种优选实施例，为了防止大活塞21上行时下部抽空，所述外套二上设置呼吸孔，
66.更进一步地，为了给传动螺旋副25提供润滑，同时防止井下异物自呼吸孔29进入外套内影响传动螺旋副25运动，如附图8所示，大液缸套20与轴承套32之间设置皮囊801并与二者相密封，皮囊801内部充入润滑油，如机油。
67.其中传动螺旋副25包括滚动螺旋副或滑动螺旋副，其结构和制造材料是已知技术。
68.实施例2：
69.如附图1所示，本实施例与实施例1基本相同区别仅在于：在本实施例中，所述封隔单元101是扩张式封隔器，扩张式封隔器与外中心管4固定连接，外中心管4侧壁设置内传压孔一8与扩张式封隔器的外传压孔7相通。扩张式封隔器是已知技术，如附图1所示，扩张式胶筒6硫化套装在胶筒基管5上，扩张式胶筒6两端分别设置上护套2和下护套10。下护套10与锥体11可以结合为一人零件，如图4所示。
70.实施例3：
71.如附图3所示，本实施例与实施例1基本相同区别仅在于：在本实施例中，所述封隔单元101是压缩式封隔器，包括自上而下依次套接在外中心管4上的上端环301、压缩式胶筒302、下端环304、压缩活塞305和压缩液缸套306，其中上端环301和压缩液缸套306与外中心管4固定连接；外中心管4侧壁设置内传压孔一8与压缩液缸套306的内腔相通。压缩式胶筒302可以是两个或三个设计，在两个胶筒之间设置隔环303。
72.实施例4：
73.如附图1、附图5所示，本实施例与实施例1基本相同区别仅在于：在本实施例中，所述锚定单元102是锥体卡瓦式锚定机构，包括自上而下依次套接在外中心管4上的锥体11、卡瓦13、连杆固定套17和锚定液缸；外中心管4与锥体11固定连接；锚定液缸包括套接设置的锚定液缸套18和锚定活塞19；外中心管4侧壁设置内传压孔二44与锚定液缸的内腔相通；锥体11上设置燕尾槽，卡瓦13上设置的燕尾结构置于燕尾槽中；卡瓦13在受到来自锚定液缸的下推力时会在燕尾槽的约束下径向向外推出锚定在套管701上；
74.卡瓦13和连杆固定套17之间通过连杆15相连，卡瓦13和连杆之间通过销轴一铰接、连杆和连杆固定套之间通过销轴二16铰接；卡瓦13和连杆成对配置，卡瓦13和连杆是两对以上，以四对为最优。
75.为了卡瓦13解除锚定时能更顺利收回，作为一种优选的实施方式，如附图1、附图4
和附图5，每对卡瓦13和连杆之间、周向方向上设置弹簧复位机构；弹簧复位机构包括芯杆402和套接在芯杆的上压缩弹簧401；在锥体11和连杆固定套上均设置轴向孔，芯杆两端分别安装在锥体上的轴向孔和连杆固定套上的轴向孔中。
76.实施例5：
77.如附图6所示，本实施例与实施例1基本相同区别仅在于：所述锚定单元102是水力锚式锚定机构，水力锚式锚定机构总成固定套接在外中心管4上，外中心管4侧壁设置内传压孔二44与水力锚总成的内腔相通。水力锚式锚定机构总成是已知技术，如图6所示，包括水力锚体601、压钉602、压板603、小弹簧604和锚牙605。
78.本发明的电缆输送式七参数井下验窜找漏仪与电缆电性连接并用电缆下入井中，电缆与地面控制装置相电性连接。地面控制装置技术是已知技术。地面控制装置用于启停电机40，控制电机正转或反转，接受井下各测试短节或传感器上传的测试信号，显示和存储测试数据。作为一种可能的实施例，可以在外套三中设置一个井下控制单元，用于接受地面控制装置的指令控制电机运转，接受温压传感器42的测试信号并把它上传至地面控制装置。
79.应用于电缆输送式七参数井下验窜找漏仪的使用方法，包括以下步骤：
80.s 1：用电缆将本发明提供的的验窜找漏仪下至井下套漏点702以下位置，地面操作启动封隔单元坐封和锚定单元坐锚；
81.s2：用泵向井下套管701中注水；
82.存在套漏点702的判断方法：地面泵注流量大于0，验窜找漏仪测试流量等于0，说明验窜找漏仪以上的套管701存在套漏点702；
83.停止注水，地面操作反转电机解除封隔和锚定，上提验窜找漏仪测出一条井温曲线，在井温曲线上出现温度突然下降的点的深度就是套漏点702深度；
84.还可以结合磁定位确定套漏点702深度；
85.s3：用电缆将本发明提供的的验窜找漏仪下至两个油层(油层一703与油层二704)之间，地面操作启动封隔单元坐封和锚定单元坐锚，如附图7所示；
86.s4：用泵向井下套管701中注水并分台阶提高注水压力；如5、10、15mpa，并在每个压力台阶下注水保持一定时间；
87.存在套管701外窜槽的判断方法：验窜找漏仪测试流量等于0，且封隔单元的下压力变化与泵注压力的变化规律一致，说明套管701外存在窜槽。
88.上述的验窜找漏仪测试流量等于0说明仪器封隔单元的密封状态良好。根据封隔状态还可以判断胶筒是否已经损坏。
89.显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。