[发明专利]用于油田竖井和水平井的井下参数直读测试一体机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于油田竖井和水平井的井下参数直读测试一体机。

背景技术

国内油田试油测试普遍采用井下电子温度计和电子压力计，来获取井底流动压力、静止压力、压力梯度、压力恢复曲线、压力降落曲线以及温度曲线、干扰和脉冲试井曲线等技术资料。目前完成井下参数直读测试的技术，都是采用铠装电缆连接采集器及配重杆带压依靠重力沉入井下实施测试的。铠装电缆是在电缆外围加装了一圈钢丝护层，主要作用是为了增强电缆的拉力强度和耐磨性。现在使用的铠装电缆的直径为5.56mm，重量在150kg/1000m左右，忽略井下配重杆长度产生的梯度压力和配重杆体积产生的浮力不计，因为连接采集器及配重杆的电缆直通到井外，沿电缆轴向的压力为零，使得电缆与采集器连接处的压力缺失而产生了压差，所以采集器及配重杆下沉必须克服压差造成的上浮力，铠装电缆的截面积造成采集器与配重杆的压差等于电缆截面积×压强(电缆直径×3.14×压强)，按电缆直径为5.56mm，压力为10MPa计算，所产生的上浮力为28.26kg。如果井下测点处的压强为60MPa时，上浮力为169.56kg，因此配重必须大于170kg才能使采集器下沉。而且按要求配重杆的直径一般不能超过36mm，配重材料的比重一般为11～15，那么配重杆的长度就要在17米～13米左右。油井试油测试带压作业的具体实施方法是：先将电缆连接采集器及配重杆装入到采油树上方密封的防喷管内，然后再打开采油树油井阀门通道，让悬吊的采集器及配重杆坠入井内，通过绞车电缆和密封滑道，依靠重力将采集器放入油井井底。如果配重杆长度为15米，那么带压作业的防喷管长度就要大于15米，野外完成将15米长的配重杆从竖立的15米多高的防喷管上带压放入井底这样的作业工程，必需多种大型设备(缆车、发电机、吊车、高压泵和设备运车)及大量工程人员配合才能保障实施。在地处偏远的沙漠地带施工作业，其工程成本很高，现场操作人员危险性和劳动强度大，所以实际中一般很少使用。现实中多数情况下，都是采用直径为3mm的钢丝系住采集器先放入井底采集数据后在井下储存，待压力计和温度计提出地面再处理获取井下数据。此方法获得的数据滞后，很容易错过获取成果的机会，而且需要频繁的从油井里起下，动用车次多，工作效率很低，不能满足现代生产上的实际需求。显然，也不适用于水平井的测试。

由此可见，造成井下参数直读方式测试作业工程繁重和产生大量费用的主要原因是入井电缆的直径和重量。在井下参数直读测试技术中，电缆的作用其一是承重，要能承受几千米入井电缆的自重和采集器及配重杆的重量。当电缆上提时，电缆还要承受井口密封滑道摩擦阻力和井下油液与电缆及配重杆产生摩擦对电缆造成的阻力；其二是供电，要为井下采集器提供工作电源；其三是通信，要为井下采集器与地面数据处理系统提供信号通道。在电缆承重的因素中电缆的自重是主要因素，因为配重杆的重量可以通过减小线径而大幅度减小；井口密封摩擦力可以通过加入密封润滑脂减小；油液对井下电缆和配重杆的摩擦力可以通过控制上提速度减小；所以说如何研制出能够承受住几倍于五千米电缆自重的电缆，是首要解决的关键技术问题。其一是电缆不能过细，为了给井下采集器提供足够的电能和保障数据通信能力，通信电缆至少为两芯而且不能过细，导线过细，线损过大，几千米远程输送电能和数据传输在技术上就很难实现。而且电缆过细其承受的拉力就不够大，就不能承受住几千米电缆和采集器以及配重杆的重力；其二是电缆不能过粗，电缆粗了在高压下会发生形变，连接电子采集器的电缆带压入井时，采用过孔滑动密封就很难实现高压密封；其三是配重要适当，电缆粗了截面积就大，在井下高压下，电缆的截面积会对井下采集器及配重杆造成一个上升浮力，线径越大在高压下所产生的浮力越大，线径一定时，要使采集器下沉就必须加大配重，而加大配重就会增加配重杆的体积和电缆的承重力，这样就又需要增加电缆拉力，材质确定时就只能增加线径。由此可见，采用有线直读测试方式，电缆过粗或者过细都存在问题。目前在油田实际测试应用中，有线直读测试工程使用的电缆线径在5mm～6mm左右，外层为多根钢丝成缆制成的护套，因纤维电缆直径较大，配重一般都在100公斤以上，这种测试方式因为现场施工作业非常复杂，受井况限制，即井压越大配重越大，井下采集器很难下沉，工程成本很高，现场操作人员危险性和劳动强度大，工作效率低下，所以实际很少使用，尤其不能适应高压井和水平井的测试。