[发明专利]随钻地层压力测量装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种石油工程钻井施工测量装置，属石油钻井技术领域。

背景技术

在直井、定向井包括水平井和大位移井的钻井过程中，由于地层压力预测不准确，经常引发钻井液漏失、地层液体侵入、井壁坍塌和压差卡钻等井下复杂情况。这些情况又往往导致钻井作业时间延长及钻井成本增加。因此钻井施工的关键之一是使钻井液密度和当量循环密度保持在地层液体压力、地层坍塌压力和地层破裂压力的安全作业范围内。随钻地层压力测量可在钻井过程中为孔隙压力模型提供实时校验点，提高孔隙压力的预测精度，实时优化钻井液密度和当量循环密度，避免井涌、井喷、地层损害或意外地层压裂及循环液漏失等井下事故的发生。利用随钻地层压力测试技术，进行压降和压力恢复测试，除了得到常规压力数据外还可实时提供环空压力以优化钻井过程，能够早期探测高压层，确定压力梯度、流体界面并及实时调整泥浆比，以优化钻井、下套管和完井方案。同时，实时地层压力测量数据可以优化套管下入深度提供依据，从而降低了作业风险及钻井成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种随钻地层压力测量装置。由于采用变径隔离筒地层嵌入方法对地层压力进行取样测量，因此该测量装置适用于任何地层和复杂井眼结构。利用该测量装置可进行压降和压力恢复测试，除了得到常规压力数据外还可实时提供环空压力以优化钻井过程，能够早期探测高压层，确定压力梯度、流体界面及实时调整泥浆比，以优化钻井、下套管和完井方案。

本发明的技术方案如下：本发明的随钻地层压力测量装置共分三部分，外部是测量短钻铤, 测量短钻铤内的上部是悬挂式泥浆脉冲发生器总成，下部是地层压力测量总成。

泥浆脉冲发生器总成的主阀外环压套和定向内套顺序丝扣连接，并在扣连接处内侧将主阀外环固定，定向内套下端坐在测量短钻铤的内台阶上，并通过定向螺栓加以固定，定向螺栓和主阀外环分别设有定向螺栓密封圈和外环密封圈；主阀活塞筒、伺服阀外筒、电磁阀外筒、脉冲器注油接头和转换筒顺序用丝扣连接, 它们的丝扣连接处分别设有伺服阀外筒密封圈、电磁阀外筒密封圈、注油接头上密封圈、注油接头下密封圈A和注油接头下密封圈B，主阀活塞筒上部外台阶坐在定向内套的内台阶上，并用防转螺栓加以固定。主阀导压活塞杆的下半部大直径段在主阀活塞筒内,并设有主阀弹簧加以支撑，主阀导压活塞杆的上端与导压活塞杆压帽丝扣连接，主阀导压活塞杆的上部开有内腔, 腔壁开有导压孔, 内腔设有滤网骨架及滤网，主阀导压活塞杆内腔外部的下段设置了主阀内环，主阀内环与主阀导压活塞杆间设有主阀内环密封圈和主阀半圆环键；伺服阀外筒中部筒壁上设有连通孔，内腔上端设置了伺服阀环，并用伺服阀环压套加用丝扣以固定，伺服阀环和伺服阀环压套上分别设有伺服阀环密封圈和伺服阀环压套密封圈，伺服阀套的上端鑲嵌有伺服阀芯，内部用丝扣与芯杆的上端相连，下端与电磁阀外筒的上端之间用伺服阀预压弹簧支撑，下部外侧与电磁阀外筒的上端大径之间用导压胶套相连；线圈骨架下端与过线套头相连，并用线圈骨架螺栓固定，过线套头与脉冲器注油接头上端之间设有引线压帽，线圈骨架内侧上部将静铁芯顶靠在电磁阀外筒内腔上端，芯杆穿过电磁阀外筒、静铁芯和动铁芯，并用动铁芯销与动铁芯加以连接固定；脉冲器注油接头的中部外侧设有注油丝堵A及相应的注油丝堵密封圈A，下部内侧装有十针高压电插头A，并用压帽螺栓A对线接头压帽A加以紧固；转换筒下部与地层压力测量总成连接。当电磁阀没有加脉冲控制电信号时，如果钻井液流过泥浆脉冲发生器总成，则大部份钻井液通过水眼环空流过，并在钻井液的推动下主阀导压活塞杆压缩主阀弹簧下移，主阀内环与主阀外环之间的流道变大，一小部分钻井液通过滤网、主阀活塞筒和伺服阀环的内通道推开伺服阀芯进入水眼环空，此时主阀弹簧所在的内腔为低压；当电磁阀加上脉冲控制电信号，并且钻井液流过泥浆脉冲发生器总成时，由于电磁阀吸合力使伺服阀芯上移关闭了内通道，使主阀弹簧所在的内腔变成高压，继而推动主阀导压活塞杆上移，使主阀内环与主阀外环之间的流道变小，从而形成节流型泥浆脉冲压力。