[发明专利]随钻地层压力测量装置

摘要

本发明涉及一种随钻地层压力测量装置，该测量装置总体包括测量钻铤、泥浆脉冲发生器总成和地层压力测量总成。该测量装置的隔离活塞筒在巨大液压推力作用下其小径段的环锥形端部具有强大的地层嵌入能力，大径段的环形锥面具有压缩隔离活塞筒外部地层的作用，使其起到压迫密封作用，再加上井壁泥饼的密封作用，使隔离筒密封具有双密封作用。该测量装置除了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。

主权项

随钻地层压力测量装置共分三部分，其特征在于：外部是测量短钻铤（1）, 测量短钻铤（1）内的上部是悬挂式泥浆脉冲发生器总成（2），下部是地层压力测量总成（3）；泥浆脉冲发生器总成（2）的主阀外环压套（4）和定向内套（7）顺序丝扣连接，并在扣连接处内侧将主阀外环（5）固定，定向内套（7）下端坐在测量短钻铤（1）的内台阶上，并通过定向螺栓（17）加以固定，定向螺栓（17）和主阀外环（5）分别设有定向螺栓密封圈（18）和外环密封圈（6）；主阀活塞筒（15）、伺服阀外筒（20）、电磁阀外筒（30）、脉冲器注油接头（40）和转换筒（49）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（21）、电磁阀外筒密封圈（31）、注油接头上密封圈（41）、注油接头下密封圈A（42）和注油接头下密封圈B（48），主阀活塞筒（15）上部外台阶坐在定向内套（7）的内台阶上，并用防转螺栓（16）加以固定，主阀导压活塞杆（9）的下半部大直径段在主阀活塞筒（15）内,并设有主阀弹簧（19）加以支撑，主阀导压活塞杆（9）的上端与导压活塞杆压帽（8）丝扣连接，主阀导压活塞杆（9）的上部开有内腔, 腔壁开有导压孔, 内腔设有滤网骨架（10）及滤网（11），主阀导压活塞杆（9）内腔外部的下段设置了主阀内环（12），主阀内环（12）与主阀导压活塞杆（9）之间设有主阀内环密封圈（14）和主阀半圆环键（13），伺服阀外筒（20）中部筒壁上设有连通孔，内腔上端设置了伺服阀环（22），并用伺服阀环压套（24）加用丝扣以固定，伺服阀环（22）和伺服阀环压套（24）上分别设有伺服阀环密封圈（23）和伺服阀环压套密封圈（25），伺服阀套（27）的上端镶嵌有伺服阀芯（26），内部用丝扣与芯杆（32）的上端相连，下端与电磁阀外筒（30）的上端之间用伺服阀预压弹簧（28）支撑，下部外侧与电磁阀外筒（30）的上端大径之间用导压胶套（29）相连；线圈骨架（35）下端与过线套头（37）相连，并用线圈骨架螺栓（38）固定，过线套头（37）与脉冲器注油接头（40）上端之间设有引线压帽（39），线圈骨架（35）内侧上部将静铁芯（33）顶靠在电磁阀外筒（30）内腔上端，芯杆（32）穿过电磁阀外筒（30）、静铁芯（33）和动铁芯（34），并用动铁芯销（36）与动铁芯（34）加以连接固定，脉冲器注油接头（40）的中部外侧设有注油丝堵A（43）及相应的注油丝堵密封圈A（44），下部内侧装有十针高压电插头A（45），并用压帽螺栓A（47）对线接头压帽A（46）加以紧固，转换筒（49）下部与地层压力测量总成（3）连接； 地层压力测量总成（3）的转换筒（49）、压力补偿筒（50）、采样接头（64）、测量机构保护筒（87）、测量总成注油接头（150）和下保护套（154）顺序用丝扣连接，压力补偿筒（50）和转换筒（49）的筒壁上都开有过孔，压力补偿筒（50）上部小径段设有压力补偿橡胶筒（52），并设有补偿筒上密封圈（51）和补偿筒下密封圈（53），压力补偿橡胶筒（52）所围容积等效一个液压油箱，静铁心压帽（54）与铁心外壳A（56） 丝扣连接，下端分别压住固定静铁心A（57）和线圈骨架A（58） ，其中线圈骨架A（58）与静铁心A（57）之间设置了线圈骨架固定螺栓（59），静铁心压帽（54）设有静铁心压帽密封圈（55），锁销心杆（62）上部与动铁心A （60）丝扣连接，并设置了穿销（61），弹簧丝堵（63）与采样接头（64）上部内侧丝扣连接并设有弹簧丝堵密封圈（66），别销反力弹簧（67）设在弹簧丝堵（63）内，铁心外壳A（56）下端与采样接头（64）上端相连接，侧面用外壳固定螺栓（65）紧固，它们组成了锁定销电磁铁，密封固定筒（69）用丝扣与采样接头（64）相连，并通过台阶作用将采样接头（64）紧贴在测量短钻铤（1）的内侧，隔离活塞筒（70）安装在密封固定筒（69）内，上下伸展空间被密封固定筒（69）内台阶和采样接头（64）限位，导压筒（71）设置在隔离活塞筒（70）内，下部用丝扣与采样接头（64）连接，密封固定筒（69）、隔离活塞筒（70）和导压筒（71）的下部外侧均设置了环形液压油道，它们分别与采样接头（64）下部设置的三个油道即隔离活塞筒收进液压毛细管（80）、隔离活塞筒推出液压毛细管（82）和地层压力测量毛细管（83）对应相通，其中三个毛细管上端部都分别与毛细管焊接密封环（79）焊接相连，另外密封固定筒（69）设置有密封固定筒上密封圈（72）、密封固定筒中密封圈（73）和密封固定筒下密封圈（74），导压筒（71）设置有导压筒上密封圈（76）和导压筒下密封圈（78），毛细管焊接密封环（79）设置有焊接密封环密封圈（81），采样接头（64）内设置了两个独立的过孔，一个是过油通道（161），另一个是过线通道（162），毛细管连接接头（84）上端与采样接头（64）用连接接头螺栓（85）相连并压住毛细管焊接密封环（79），下端与静铁心B（88）通过连接接头螺栓（85）相连，它们构成了隔离筒伸缩液压缸，铁心外壳B（91）上端与静铁心B（88）相连并用静铁芯与外筒螺栓（92）加以固定，内部设置的线圈骨架B（89）用外筒与线圈骨加螺栓（93）固定，下端与弹簧外筒（96）丝扣连接，并用铁芯外筒与弹簧外筒螺栓（94）固定，弹簧外筒（96）下端与滑阀体（98）相连，并用滑阀体螺栓（99）加以固定，中间内部的滑阀芯杆（95）上端用丝扣与动铁心B（90）连接，设在弹簧外筒（96）内的滑阀反力弹簧（97）将滑阀芯杆（95）推向下方，滑阀体（98）下部与柱塞泵本体（105）丝扣相连并设有滑阀体密封圈（104），且在滑阀体（98）下部内侧开有泵输出孔（166），三通（100）大径端部设有三通半圆键（102）及三通密封圈（103），并通过三通压紧螺套（101）的丝扣将三通（100）固定在滑阀体（98）上，三通100的另外两通可根据需要与毛细管焊接或堵焊死，滑阀体（98）外部的三个轴向平面上各设置一个三通（100），它们分别连接的是隔离活塞筒推出液压毛细管（82）、隔离活塞筒收进液压毛细管（80）和泵输出高压毛细管（166），它们组成了2位四通电磁换向阀，柱塞泵本体（105）内侧上部环向设有六个高压单向阀（106）, 下部环向设有六个自吸入柱塞（108）,中间设置了高压定压阀（107）,下端与减速器外筒（111）相连,并用泵本体减速器外筒螺栓（167）固定, 减速器外筒（111）内侧上部设有斜盘轴（109）, 斜盘轴下（109）部设置了斜盘轴承（110）, 下端面与联轴端套（112）用丝扣连接,再下面与减速器轴承（113）、减速器（114）、直流电机（115）和电机座转换接头（118）顺序相连, 其中直流电机（115）上端与减速器外筒（111）用减速器外筒螺栓（116）紧固，下端与电机座转换接头（118）用电机座转换接头上螺栓（117）紧固, 电机座转换接头（118）下端与静铁心C（120）用电机座转换接头下螺栓（119）紧固，它们构成了定压阀、轴向柱塞泵和直流电机，铁心外壳C（123）上端与静铁心C（120）相接并用静铁芯与外筒螺栓C（128）固定，内侧的线圈骨架C（121）用外筒与线圈骨加螺栓（129）加以固定，下端与弹簧外筒C（124）丝扣相连并用铁芯外筒与弹簧外筒螺栓C（130）加固防转，弹簧外筒C（124）下端与滑阀体C（127）相接并用滑阀体螺栓C（131）固定，滑阀芯杆C（125）上端与动铁心C（122）丝扣相连，滑阀反力弹簧C（126）作用在滑阀芯杆C（125）的圆台面上，使其向下受力，它们组成了2位二通电磁换向阀，负压筒（133）上端与滑阀体C（127）丝扣连接并用负压筒防转螺销（132）固定，下端与压力传感器支撑骨架（144）用负压筒传感器支撑骨架螺栓（168）紧固，负压筒柱塞（135）上端在负压筒（133）上腔体内与负压筒柱塞帽（134）丝扣连接，并设置了柱塞帽密封圈（139）、柱塞杆密封圈（140）和柱塞头密封圈（141），测量压力计本体A（136）用丝扣与负压筒（133）连接，压力传感器A（138）通过测量压力计压帽A（137）安置在测量压力计本体A（136）内，并设置了压力计本体A密封圈（142）和压力计压帽A密封圈（143），测量压力计本体B（145）用丝扣与压力传感器支撑骨架（144）连接，压力传感器B（147）通过测量压力计压帽B（146）安置在测量压力计本体B（145）内，并设置了压力计本体B密封圈（148）和压力计压帽B密封圈（149），它们组成了负压筒单元、地层和环空压力测量传感器及柱塞泵输出和水眼压力监测传感器，测量总成注油接头（150）下部内侧设有十针高压电插头B（151），下端用压帽螺栓B（153）固定线接头压帽B（152），中部设置了注油丝堵B（158）及注油丝堵密封圈B（159），另外测量总成注油接头（150）上部设有注油接头密封圈A（155），下部设有注油接头密封圈B（156）和注油接头密封圈C（157）。