一種套管井獲取地層真實流體樣品的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種套管井獲取地層真實流體樣品的裝置，包括液壓系統(tǒng)、正向液壓管道、反向液壓管道、測試室、壓力傳感器、取樣閥、導(dǎo)線孔、流體電阻率計、樣品管道和轉(zhuǎn)樣器，其特點是將儀器的測試室用作泵抽排的抽取室，變連續(xù)泵抽排為一次一次的泵抽排，省去了一個復(fù)雜的機械單元解決了大多數(shù)油氣井獲取地層真實樣品的問題，速度快；對特殊復(fù)雜油層，使用電阻率計及高精度壓力計，就能夠解決井下流體識別問題，使儀器簡約，可靠性提高。
【專利說明】一種套管井獲取地層真實流體樣品的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種獲取套管井地層真實流體樣品的裝置，尤其是涉及一種用于套管井電纜地層測試的獲取地層真實流體樣品的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]套管井，即油氣生產(chǎn)井，油氣井，油井在它生命的早、中、晚期都需要進(jìn)行地層的動態(tài)測試，同時也需要獲取地層各分層真實流體樣品，這對油氣井管理，油氣田開發(fā)設(shè)計、調(diào)整，十分重要，然而目前在國內(nèi)，除去試油階段，單層生產(chǎn)能夠取到井下地層條件下的地層真實流體樣品外，可能只有中海油服裸眼井電纜地層測試器能夠通過反復(fù)泵抽排取到井下地層的地層真實流體樣品。
[0003]上面所說的泵抽排，是指使用儀器內(nèi)部的泵，將儀器與井筒密封段內(nèi)的環(huán)形空間的井液，或者裸眼井單探測器密封區(qū)內(nèi)的地層泥漿濾液抽入儀器中的容器內(nèi)，再排放到井筒中的工藝過程，這個工藝反復(fù)進(jìn)行，就叫反復(fù)泵抽排。它是攝取地層真實流體樣品的必經(jīng)之路。
[0004]1989、1990年斯侖貝謝公司獲得了“用于測定地層性質(zhì)的井下儀”(B卩“組裝式地層動態(tài)測試器” —MDT)的專利(專利號U.S.P4860581;U.S.P4936139;中國專利89107138.5)，1990年推出產(chǎn)品，從此電纜地層測試器有了將進(jìn)入儀器的地層流體中的泥漿濾液抽排到井筒中去的功能，使得儀器能夠測取到地層原始流體樣品。該儀器的主要特點有:采用了泥漿濾液與地層原始流體間的光學(xué)頻率識別及電阻率識別相結(jié)合的技術(shù)(U.S.Ρ4994671λ1994、1995年西方阿特拉斯公司獲得了 ‘獲得和處理地下原生樣品的儀器和方法’(即“儲層特性測試儀”一 RCI)的專利(專利號U.S.P 5303775; U.S.P 5377755)，發(fā)明了雙作用不等直徑的泵抽活塞，連續(xù)地向取樣筒直接泵送高于飽和壓力的地層流體技術(shù)。1999年哈里伯頓公司獲得了‘提高了樣品采集系統(tǒng)功能的地層測試器’(S卩“儲層描述儀” 一 RDT)的專利(專利號U.S.P 5934374)，該專利設(shè)置電阻/電容計室和核磁共振識別技術(shù)以監(jiān)控流體特性。
[0005]以上三家公司是世界上最強大的測井服務(wù)公司，但是這些技術(shù)都用于裸眼井測井，并不適合套管井測井。它們的缺點是由于裸眼井地層受泥漿長期侵泡，泥漿濾液侵入可能很深，有時需抽排十幾個小時，因此需要大排出量，必須設(shè)置專門的泵抽排系統(tǒng)；裸眼井地層流體復(fù)雜，識別也很困難，井下識別技術(shù)必然也很復(fù)雜；儀器造價很高。
[0006]2001年美國斯倫貝謝公司和美國天然氣研究中心，聯(lián)合研制出套管井地層動態(tài)測試器(CHDT)，它的專利號是:U.S.P 5，692，565，1997。為了在套管井中獲取地層真樣，它必須組合使用組裝式地層動態(tài)測試器(MDT)的泵抽排裝置、井下流體識別裝置和多取樣單元。而且也只能在7in井筒中使用。
[0007]我國大多數(shù)油井都是5.5in的套管井，所以不能照搬國外技術(shù)。而中海油服的電纜地層測試器，也是裸眼井儀器，也不適用，必須研制適合國情的新型的在套管井中獲取地層真樣的新裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種用于套管井電纜地層測試的獲取地層真實流體樣品的裝置。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:本發(fā)明一種套管井獲取地層真實流體樣品的裝置，其特征是，包括液壓系統(tǒng)、正向液壓管道、反向液壓管道、測試室、壓力傳感器、取樣閥、導(dǎo)線孔、流體電阻率計和樣品管道，所述的液壓系統(tǒng)通過正向液壓管道和反向液壓管道與所述的測試室內(nèi)的測試室活塞連接，所述的壓力傳感器和流體電阻率計設(shè)置在所述的樣品管道上，并通過所述的導(dǎo)線孔將其用數(shù)據(jù)連接線導(dǎo)出，所述的樣品管道的前端設(shè)有進(jìn)樣孔，所述的取樣閥設(shè)置在所述的樣品管道上。
[0010]進(jìn)一步的，所述的壓力傳感器是一種石英壓力計。
[0011]進(jìn)一步的，所述的壓力傳感器和流體電阻率計所用的數(shù)據(jù)連接線分別為3條和4條。
[0012]進(jìn)一步的，在所述套管內(nèi)還設(shè)置有上封隔器膠筒和下封隔器膠筒。
[0013]進(jìn)一步的，還包括轉(zhuǎn)樣器，其與所述的取樣閥連接，所述的轉(zhuǎn)樣器由進(jìn)樣接口、樣品室、轉(zhuǎn)樣器手柄、活塞、水墊、壓力表、泄壓管道及泄壓閥組成，所述的泄壓閥通過泄壓管道從上到下依次與所述的壓力表、樣品室和取樣閥連接，所述的樣品室上端設(shè)置有水墊，中間設(shè)置有活塞、下端設(shè)置有進(jìn)樣接口。
[0014]“套管井獲取地層真實流體樣品的裝置”是基于套管井的實際環(huán)境而提出的，而且也經(jīng)過了實驗室的多次驗證，最大優(yōu)點是將儀器的測試室用作泵抽排的抽取室，它不同于現(xiàn)有的連續(xù)泵抽排技術(shù)，變連續(xù)泵抽排為一次一次的泵抽排，省去了一個復(fù)雜的機械單元，包括電機、泵、油箱、液壓油、各種控制閥等，簡化了儀器結(jié)構(gòu)，降低了成本，卻依然能夠較好完成反復(fù)泵抽排的功能；一般油井只需一、兩個小時就能將原有井液排放干凈，解決了大多數(shù)油氣井獲取地層真實樣品的問題，速度快；對特殊復(fù)雜油層，使用電阻率計及高精度壓力計，就能夠解決井下流體識別問題，使儀器簡約，可靠性提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1:本發(fā)明工作原理圖。
[0016]其中，1、液壓系統(tǒng)；2、正向液壓管道；3、反向液壓管道；4、測試室；5、測試室活塞；
6、石英壓力計；7、取樣閥；8、流體電阻率計；9、樣品管道；10、上封隔器膠筒；11、進(jìn)樣孔；12、下封隔器膠筒；13、射孔孔眼；14、套管；15、導(dǎo)線孔；16、進(jìn)樣接口 ；17、樣品室；18、轉(zhuǎn)樣器手柄；19、活塞；20、水墊；21、壓力表；22、開關(guān)；23、泄壓管道；24、泄壓閥。

【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明一種套管井獲取地層真實流體樣品的裝置，其特征是，包括液壓系統(tǒng)1、正向液壓管道2、反向液壓管道3、測試室4、壓力傳感器6、取樣閥7、導(dǎo)線孔15、流體電阻率計8和樣品管道9，所述的液壓系統(tǒng)I通過正向液壓管道2和反向液壓管道3與所述的測試室4內(nèi)的測試室活塞5連接，所述的壓力傳感器6和流體電阻率計8設(shè)置在所述的樣品管道9上，并通過所述的導(dǎo)線孔15將其數(shù)據(jù)連接線導(dǎo)出，所述的樣品管道9的前端設(shè)有進(jìn)樣孔11，所述的取樣閥7設(shè)置在所述的樣品管道9上，所述的套管14上設(shè)置有射孔孔眼13，在所述套管內(nèi)還設(shè)置有上封阻隔器膠筒10和下封阻隔器膠筒12，所述的轉(zhuǎn)樣器由進(jìn)樣接口 16、樣品室17、轉(zhuǎn)樣器手柄18、活塞19、水墊20、壓力表21、泄壓管道23及泄壓閥24組成，所述的泄壓閥24通過泄壓管道23從上到下依次與所述的壓力表21、樣品室17和取樣閥7連接，所述的樣品室17上端設(shè)置有水墊20，中間設(shè)置有活塞19、下端設(shè)置有進(jìn)樣接口 16，所述的套管14上設(shè)置有射孔孔眼13，套管14實際就是油井，地層的油氣流體通過射孔孔眼13進(jìn)入井筒，即套管14內(nèi)。
[0019]液壓系統(tǒng)1:只要儀器在井下做動作，它就必須設(shè)置液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)應(yīng)包含電機、泵、油箱、各種閥件、液壓油、各種管路。
[0020]測試室4:液壓油通過正向、反向液壓油通道(2、3)推動測試室活塞5運動，地層流體通過樣品管道9進(jìn)入測試室，然后通過取樣閥排入井筒，抽排流體。容積應(yīng)在250ml以上。
[0021]壓力傳感器6:采用石英壓力傳感器，精確度萬分之五，可精確測量地層流體樣品溫度及壓力，發(fā)送數(shù)字信號。它使用3根導(dǎo)線，和流體電阻率計8的4根導(dǎo)線共同使用導(dǎo)線孔15，通向儀器上方。
[0022]取樣閥7:系統(tǒng)在測試過程中，由液壓系統(tǒng)I產(chǎn)生的高壓液壓油，通過正向液壓管道2迫使測試室活塞5上移，勻速建立起250ml測試室，進(jìn)行測試；測試完成后，由液壓系統(tǒng)I產(chǎn)生的高壓液壓油通過反向液壓管道3迫使測試室活塞5下移，測試室中的液體通過取樣閥排至井筒或轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)樣器當(dāng)中，取樣閥反向不導(dǎo)通，正向有個門限壓力，一般定作2MPa，防止樣品泄漏。
[0023]流體電阻率計8:它可以測量流體的電阻率，以判斷樣品流體的品種，是井筒液體，還是注入水、地層的原油、地層水、地層油水混合物。電阻率實測數(shù)字信號由導(dǎo)線及測井電纜直傳地面筆記本計算機，直讀信號后判斷是否繼續(xù)泵抽排。它使用4根導(dǎo)線，和壓力傳感器6的3根導(dǎo)線共同使用引線管15，通向儀器上方。
[0024]雙封隔器:包括上、下封隔器膠筒(10、12)，耐溫150°C。由液壓系統(tǒng)I產(chǎn)生的高壓液壓油，通過正向液壓管道2迫使膠筒膨脹緊貼套管14，座封壓力15MPa以上確保環(huán)空密封，不受井液柱的影響，座封時地層流體和儀器與套管之間的環(huán)形空間的流體進(jìn)入測試室，完成分層測試；解封時，正向液壓管道2的液壓油卸壓，返回油箱，通過反向液壓管道3的液壓油加壓，迫使膠筒復(fù)位，脫開套管14。
[0025]轉(zhuǎn)樣器:轉(zhuǎn)樣器由進(jìn)樣接口 16、樣品室17、活塞19、水墊20、壓力表21、開關(guān)22、泄壓管道23及泄壓閥24等部件組成。將轉(zhuǎn)樣器接到取樣閥孔處，調(diào)節(jié)泄壓閥壓力值，通過反向液壓管道3的高壓將樣品轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)樣器，推動活塞，轉(zhuǎn)樣器中的水通過泄壓閥被擠出轉(zhuǎn)樣器，而轉(zhuǎn)入的樣品卻能保證一定壓力(例如3MPa)并儲存。(見附圖1)。
[0026]詳細(xì)工作原理
1、液壓油沿正向液壓管道2作用到雙封隔器膠筒10、12，使雙封隔器座封在套管14
上；
2、然后液壓油沿正向液壓管道2推動測試室活塞5正向移動，使勻速地建立起測試室4，環(huán)空及地層流體樣品在地層壓力推動下由儀器進(jìn)液口 11，進(jìn)入并裝滿測試室4而后完成測試；
3、液壓油沿反向液壓通道3推動測試室活塞5反向移動，使測試室4裝滿的環(huán)空及地層流體樣品在液壓壓力推動下，通過取樣閥7將流體排放到雙封隔器上方的井筒中；
4、重復(fù)步驟2，3，共18次以上，即可將上下封隔器膠筒之間，套管與儀器之間的環(huán)形空間的井液抽排得只含5%以內(nèi)。這個過程常稱泵抽排，一般的井，這時環(huán)空的流體可以說已是地層真實流體樣品。18次是室內(nèi)試驗結(jié)果；
5、再次重復(fù)步驟2，將地層真實流體樣品裝滿測試室4，保存下來；
6、不進(jìn)行排放樣品到井筒的步驟，而是進(jìn)行儀器解封步驟，即將液壓油沿反向液壓油通道3作用到上、下封隔器膠筒10、12上，同時讓正向液壓管道2中的液壓油卸壓，直接返回油箱，使上下封隔器膠筒解封；
7、儀器上提至井口，重復(fù)步驟I，讓儀器座封在井口便于操作的位置；
8、參見附圖1，井口轉(zhuǎn)樣。儀器座封后，在取樣閥口安裝好特制的轉(zhuǎn)樣器，調(diào)節(jié)泄壓閥24壓力值，通過反向液壓油流通道3的高壓將測試室4內(nèi)樣品轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)樣器，推動活塞19，轉(zhuǎn)樣器中的水墊20通過泄壓閥24、泄壓管道23被擠出轉(zhuǎn)樣器，而轉(zhuǎn)入的樣品卻能保證一定壓力(例如3MPa)并儲存；
9、卸下能夠密封保壓的轉(zhuǎn)樣器，它可以做到不漏失流體樣品，包括氣體樣品，還可以保持住轉(zhuǎn)樣時的容器壓力。然后讓儀器雙封隔器解封，分段拆開儀器，清理油污，裝車離開井場；
10、特殊情況下，例如低滲透率油層、低壓油層、被井筒流體倒灌油層，可能油層內(nèi)流體狀況很復(fù)雜，即使將環(huán)空井液抽排得只含5%以內(nèi)，仍然見不到地層真實流體，我們就要進(jìn)行更多次的抽排，這時就需要使用在樣品管線中安置的流體電阻率計8來識別。事先要測井液、注入水、地層水、地層原油、油水混合液的電阻率值，然后用抽排過程中實測的電阻率值比對、判斷目前的樣品是否已經(jīng)是地層的真實樣品，例如原油、或地層水。如果是原油、或地層水電阻率值，而且電阻率曲線平穩(wěn)后，也說明攝取到地層真實流體樣品了，即可將樣品保存在測試室4中。這時不進(jìn)行第3步，而將雙封隔器解封，即讓儀器液壓油沿反向液壓管道3作用到雙封隔器，使雙封隔器解封，儀器脫開井壁，懸垂在井筒中。
【權(quán)利要求】
1.一種套管井獲取地層真實流體樣品的裝置，其特征是，包括液壓系統(tǒng)、正向液壓管道、反向液壓管道、測試室、壓力傳感器、取樣閥、導(dǎo)線孔、流體電阻率計和樣品管道，所述的液壓系統(tǒng)通過正向液壓管道和反向液壓管道與所述的測試室內(nèi)的測試室活塞連接，所述的壓力傳感器和流體電阻率計設(shè)置在所述的樣品管道上，并通過所述的導(dǎo)線孔將其數(shù)據(jù)連接線導(dǎo)出，所述的樣品管道的前端設(shè)有進(jìn)樣孔，所述的取樣閥設(shè)置在所述的樣品管道上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種套管井獲取地層真實流體樣品的裝置，其特征是，所述的壓力傳感器是一種石英壓力計。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種套管井獲取地層真實流體樣品的裝置，其特征是，所述的壓力傳感器和流體電阻率計所用的數(shù)據(jù)連接線分別為3條和4條。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種套管井獲取地層真實流體樣品的裝置，其特征是，在所述裝置內(nèi)還設(shè)置有上封隔器膠筒下封隔器膠筒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種套管井獲取地層真實流體樣品的裝置，其特征是，還包括轉(zhuǎn)樣器，其與所述的取樣閥連接，所述的轉(zhuǎn)樣器由進(jìn)樣接口、樣品室、轉(zhuǎn)樣器手柄、活塞、水墊、壓力表、泄壓管道及泄壓閥組成，所述的泄壓閥通過泄壓管道從上到下依次與所述的壓力表、樣品室和取樣閥連接，所述的樣品室上端設(shè)置有水墊，中間設(shè)置有活塞、下端設(shè)置有取樣接口。
【文檔編號】E21B49/08GK104234709SQ201410436205
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月30日
【發(fā)明者】馬建國, 秦彥斌, 胡長嶺, 黨瑞榮, 馬泳, 高小孟, 白世明, 王鐵柱 申請人:西安精實信石油科技開發(fā)有限責(zé)任公司