一種電控地層測(cè)試方法及其使用的地層測(cè)試器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油勘探開(kāi)發(fā)地層測(cè)試的方法及設(shè)備，特別是:一種電控地層測(cè)試方法及其使用的地層測(cè)試器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在油田勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)行地層測(cè)試時(shí)，用地面作業(yè)設(shè)備上下放測(cè)試管柱方式控制井下的機(jī)械式開(kāi)關(guān)的地層測(cè)試器。該地層測(cè)試器存在如下問(wèn)題:1、人工操作地面提升設(shè)備上提下放測(cè)試管柱控制井下機(jī)械式開(kāi)關(guān)影響因素多，它與井下情況、操作人員的技術(shù)素質(zhì)相關(guān)，特別是大斜度井和深井，無(wú)法精準(zhǔn)觀察測(cè)試管柱的自由點(diǎn)，影響測(cè)試開(kāi)關(guān)操作，因此無(wú)法保證測(cè)試成功率。2、機(jī)械開(kāi)關(guān)過(guò)液孔小且長(zhǎng)，在地層出砂或稠油時(shí)影響開(kāi)關(guān)性能甚至使開(kāi)關(guān)失靈。3、因多次重復(fù)上提下放測(cè)試管柱時(shí)拉伸、壓縮測(cè)試管柱，極易造成管柱絲扣漏失使測(cè)試失敗。4、機(jī)械式開(kāi)關(guān)地層測(cè)試器配套工具及設(shè)備多:測(cè)試工具主要由地面控制頭及管匯、返循環(huán)閥、上電子壓力計(jì)托筒、多流測(cè)試器、內(nèi)壓力計(jì)托筒、封隔器、下電子壓力計(jì)托筒組成。配套設(shè)備有測(cè)試器檢修、檢漏、拉伸加壓延時(shí)試驗(yàn)設(shè)備，工具試驗(yàn)檢測(cè)要龐大和繁雜的配套設(shè)備。另外還配套多支電子壓力計(jì)托筒、多支電子壓力計(jì)、壓力計(jì)減震裝置、引鞋等工具。因工具配套設(shè)備多，體積大，工具及配件加工難度大，工具配送使用中型載重卡車(chē)和吊裝設(shè)備，工具及配件費(fèi)用高，影響測(cè)試的綜合效益。5、檢修維護(hù)項(xiàng)目多且復(fù)雜??每次施工后都要進(jìn)行折裝、密封試驗(yàn)、拉伸加壓延時(shí)試驗(yàn)，檢修拆裝、現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)的拆裝等工作量很大，所以要控制的關(guān)鍵點(diǎn)多，工具故障機(jī)率高。
[0003]由于地面作業(yè)要進(jìn)行上提下放操作，所以整個(gè)測(cè)試過(guò)程中井口是開(kāi)放的，為保證安全完成測(cè)試工作，井口要安裝防噴防掉設(shè)備、地層測(cè)試工作的井口可旋轉(zhuǎn)提升設(shè)備、專(zhuān)用測(cè)試井口管匯等工具，進(jìn)一步增加了施工成本和施工難度，更重要的是增加了安全風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]由于測(cè)試器開(kāi)關(guān)狀態(tài)只能由地面控制，無(wú)法根據(jù)井下地層產(chǎn)量、液性、壓力情況調(diào)整測(cè)試時(shí)間，所以不一定取到合格的資料和數(shù)據(jù)，沒(méi)有智能測(cè)試的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:提供一種電控地層測(cè)試方法及其使用的地層測(cè)試器，該電控地層測(cè)試方法運(yùn)用一套可編程軟件控制電子開(kāi)關(guān)代替人工操作的機(jī)械開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)地層測(cè)試器的功能，同時(shí)引入多種控制模式，通過(guò)軟件對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和多個(gè)傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)，使開(kāi)關(guān)在合適的時(shí)候自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)地層測(cè)試的智能化；并將原地層測(cè)試器單獨(dú)配套的多支電子壓力計(jì)集成在系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)地層測(cè)試器的集成化；引入的電子控制開(kāi)關(guān)體積小，重量輕，加之地層測(cè)試器中集成了測(cè)試時(shí)使用的所有壓力計(jì)，使整個(gè)測(cè)試工具體積小、重量輕，實(shí)現(xiàn)了地層測(cè)試器的微型化。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的:本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種電控地層測(cè)試方法及其使用的地層測(cè)試器:包括軟件部分，電路硬件部分和機(jī)械部分，所述軟件部分指實(shí)現(xiàn)特定功能的程序代碼編譯后寫(xiě)入ARM芯片的程序，所述電路硬件部分是指實(shí)現(xiàn)控制電子開(kāi)關(guān)的電子電路、傳感器信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的電路及芯片，它根據(jù)軟件和外部發(fā)送接受模塊收到的指令控制機(jī)械部分工作；其中，所述軟件包括:嵌入式系統(tǒng)軟件，地層測(cè)試應(yīng)用控制軟件和PC軟件；所述電路部分包括:電子電路和電源；所述機(jī)械部分包括:電機(jī)，一個(gè)以上傳感器和地層測(cè)試器組成；其中:所述一個(gè)以上傳感器安裝在地層測(cè)試器上，所述地層測(cè)試器設(shè)主體開(kāi)關(guān)由電機(jī)控制運(yùn)行。
[0007]所述嵌入式系統(tǒng)軟件管理著整個(gè)操作系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件完成指定的功能，屬于操作系統(tǒng)軟件。
[0008]所述地層測(cè)試應(yīng)用控制軟件是整個(gè)系統(tǒng)的核心，屬于應(yīng)用軟件；所述地層測(cè)試應(yīng)用控制軟件控制協(xié)調(diào)運(yùn)行地層測(cè)試器的運(yùn)行控制、信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集工作，是地層測(cè)試器的指揮中心；所述地層測(cè)試應(yīng)用控制軟件還可以通過(guò)外部發(fā)送接收模塊控制電子硬件部分的運(yùn)行、信號(hào)調(diào)理與數(shù)據(jù)采集。
[0009]所述地層測(cè)試應(yīng)用控制軟件設(shè)計(jì)了五個(gè)控制模式:多段延時(shí)間控制模式、地層壓力控制模式、液性控制模式、套壓命令控制模式、外部發(fā)送接收控制模式信號(hào)控制模式。
[0010]所述多段延時(shí)控制模式是:將測(cè)試過(guò)程按地層測(cè)試地質(zhì)設(shè)計(jì)分成若干時(shí)間段/工作段，先定義每個(gè)工作段的時(shí)間及該工作段的開(kāi)關(guān)狀態(tài)開(kāi)井/關(guān)井；所述地層測(cè)試器開(kāi)始工作，進(jìn)入第一工作段，檢查當(dāng)前工作段的地層測(cè)試器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)與設(shè)置的狀態(tài)是否相同，如果不同，則啟動(dòng)控制電路使開(kāi)關(guān)運(yùn)行到設(shè)置的狀態(tài)；當(dāng)計(jì)時(shí)等于指定工作段設(shè)置時(shí)間時(shí)，軟件將其移向下一工作段，并通過(guò)電子電路啟動(dòng)電機(jī)使開(kāi)關(guān)運(yùn)行到指定開(kāi)關(guān)井狀態(tài)。
[0011]所述地層壓力控制模式是:地層測(cè)試器在井下工作時(shí)，連續(xù)采集地層壓力，當(dāng)?shù)貙訅毫_(dá)到軟件設(shè)置的參數(shù)條件時(shí)，控制電路啟動(dòng)電機(jī)將地層測(cè)試器開(kāi)關(guān)運(yùn)行到指定狀態(tài)；所述壓力控制有兩方面控制內(nèi)容:壓力上限下限控制和壓力上升下降率控制；所述壓力超出設(shè)定的上下限和壓力上升下降率后，啟動(dòng)電機(jī)使地層測(cè)試器運(yùn)行為開(kāi)關(guān)所設(shè)定的狀態(tài)。
[0012]所述液性控制模式是:地層測(cè)試器在井下工作時(shí)，液性傳感器信號(hào)輸入電路板，連續(xù)采集地層流體性質(zhì)，用來(lái)區(qū)分地層是出油還是出水還是出天然氣，當(dāng)參數(shù)達(dá)到軟件設(shè)置的條件時(shí)，控制電路啟動(dòng)電機(jī)將地層測(cè)試器開(kāi)關(guān)運(yùn)行到指定狀態(tài)。
[0013]所述套壓命令控制模式是:在地層測(cè)試器工作時(shí)連續(xù)采集套管壓力，當(dāng)連續(xù)采集到的套管壓力出現(xiàn)指定控制命令脈沖時(shí)，地層測(cè)試器執(zhí)行相應(yīng)的命令，這些命令包括啟動(dòng)控制電路將開(kāi)關(guān)運(yùn)行到指定開(kāi)關(guān)井狀態(tài)。
[0014]所述外部發(fā)送接收模塊用于將下入油管中的試井鋼絲或電纜發(fā)送的信號(hào)接收下來(lái)，將外部指令傳給地層測(cè)試應(yīng)用控制軟件和電子控制部分，并通過(guò)地層測(cè)試應(yīng)用控制軟件來(lái)執(zhí)行這些命令；并將地層測(cè)試器的數(shù)據(jù)通過(guò)它將傳給下入的設(shè)備或傳到地面接收裝置。
[0015]所述PC軟件是安裝運(yùn)行在PC計(jì)算機(jī)上的專(zhuān)用應(yīng)用軟件，所述PC軟件與電路硬件部分通過(guò)通訊接口連接，并通過(guò)通訊接口對(duì)地層測(cè)試器控制參數(shù)、控制方式、狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并下載井下采集的壓力溫度數(shù)據(jù)及狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0016]所述電子電路包括:ARM主芯片，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，存儲(chǔ)器，傳感器放大及信號(hào)調(diào)理電路，電源電路和通訊接口。
[0017]所述ARM主芯片的程序存儲(chǔ)器中寫(xiě)入嵌入式系統(tǒng)軟件及地層測(cè)試應(yīng)用控制軟件代碼內(nèi)容，是整個(gè)電子電路的控制指揮中心。
[0018]所述存儲(chǔ)器用于保存地層測(cè)試器的狀態(tài)參數(shù)和采集的壓力溫度數(shù)據(jù)。
[0019]所述傳感器信號(hào)為所有傳感器輸出的信號(hào)，輸出的信號(hào)被輸入到傳感器放大及信號(hào)調(diào)理電路。
[0020]所述電源為高功率高溫電池，為整個(gè)系統(tǒng)提供不同的輸出電壓。
[0021]所述通訊接口用于地層測(cè)試器與PC機(jī)通訊時(shí)使用。
[0022]所述傳感器為控制信息輸入、數(shù)據(jù)采集輸入；所述傳感器信號(hào)均接到傳感器信號(hào)調(diào)理電路后中，調(diào)理后的信號(hào)，根據(jù)用途，提供給各的輸入端口。
[0023]所述傳感器包括:套壓傳感器，地層壓力溫度傳感器，液性傳感器，油管壓力溫度傳感器和限位傳感器；所述套壓傳感器用于傳送井下套管壓力信號(hào)，做套管命令傳遞使用；所述地層壓力溫度傳感器用于測(cè)量地層的壓力和溫度；所述液性傳感器用于測(cè)量通過(guò)開(kāi)關(guān)的流體性質(zhì)；所述油管壓力溫度傳感器用于測(cè)量油管內(nèi)的壓力和溫度；所述限位傳感器用于檢測(cè)開(kāi)關(guān)中的活塞位置。
[0024]所述地層測(cè)試器包括測(cè)試器外殼，外部發(fā)送接收模塊，電路板，電機(jī)，開(kāi)關(guān)主體和上、下傳感器接頭；所述測(cè)試器外殼內(nèi)設(shè)外部發(fā)送接收模塊，電路板，電機(jī)，開(kāi)關(guān)主體；所述上傳感器接頭上端絲扣連接有開(kāi)關(guān)主體；所述測(cè)試器外殼兩端設(shè)上、下傳感器接頭，所述電路板控制電機(jī)運(yùn)行。
[0025]所述測(cè)試器外殼下端設(shè)進(jìn)液孔并絲扣連接有下傳感器接頭，所述下傳感器接頭內(nèi)安裝有套壓傳感