專利名稱：用于地層測(cè)試器的泵抽排裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供一種主要用于石油測(cè)井的地層測(cè)試器的泵抽排裝置。 背景技術(shù)：
現(xiàn)有地層測(cè)試器，以斯倫貝謝公司的MDT地層測(cè)試器為代表，典型配置如圖1 (a)。 在井筒(1)中，地層測(cè)試器由一系列串接在一起的功能裝置組成，通常包含能源供給、測(cè)量、控制和通信裝置O)；探頭或封隔器裝置(3)，其特征是具有能伸出或擴(kuò)張，也能回收或回縮，并且能座封或封隔井壁的封隔器；流體識(shí)別裝置(4)；泵抽排裝置(5)，它是一個(gè)可通過(guò)被座封或封隔的井壁抽吸和驅(qū)動(dòng)地層流體的泵系統(tǒng)；取樣裝置(6)等。其主要功能有a)采用探頭和封隔器封隔井壁；進(jìn)行預(yù)測(cè)試，通過(guò)抽吸和檢測(cè)壓力恢復(fù)等過(guò)程來(lái)測(cè)量地層壓力和滲透率；b)在流體管路上設(shè)置傳感器測(cè)量地層流體的物理特性；C)利用常規(guī)取樣裝置的相對(duì)負(fù)壓進(jìn)行常規(guī)取樣。d)采用泵抽排方式將樣品管線中的地層流體排至井筒，排出受泥漿污染的地層流體，獲得更接近實(shí)際地層流體的測(cè)量結(jié)果，此功能可稱之為“外排”；e)與d)功能相反，采用泵抽排方式將井筒泥漿吸入樣品管線，作為工作流體供一些特殊用途使用，此功能可稱之為“吸入”；f)采用泵抽排方式將樣品管線的地層流體泵入取樣筒，此功能可稱之為“泵驅(qū)動(dòng)取樣，，;g)與f)功能相反，采用泵抽排方式將預(yù)先貯存在取樣筒中工作流體經(jīng)樣品管線泵入目標(biāo)地層中，此功能可稱之為“泵驅(qū)動(dòng)注入”。其中功能d)和e)的特點(diǎn)是，流體管線與井筒之間連通，儀器內(nèi)部樣品管線流體在樣品管線與井筒之間流動(dòng)和交換，根據(jù)流動(dòng)方向不同區(qū)分為“外排”和“內(nèi)吸”；功能f)和 g)的特點(diǎn)是，流體管線不與井筒連通，流體沿著樣品管線從儀器的一端被泵輸送至另一端， 或者自上而下，或者自下而上。目前現(xiàn)有技術(shù)的泵抽排裝置(5)的原理框圖如圖2所示。該系統(tǒng)包括雙向流體泵組合(以下簡(jiǎn)稱泵一)(13)、換向閥(12)、以及樣品管線一(11)、樣品管線二(14)和樣品管線三(15)，還有一個(gè)通向井筒的口(16)。換向閥(1 被設(shè)計(jì)成一組手動(dòng)切換的閥件組合而成。泵一(1 是一個(gè)雙向泵，它通常由一組電液控制、液壓驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式泥漿泵和一組流體整流閥的組合而成。與本實(shí)用新型有關(guān)的工作原理是當(dāng)換向閥(12)的公共口 A與選通口 B連通，其 C 口截止，泵一(13)A 口吸入，B 口排出時(shí)，流體從樣品管路一(11)和樣品管路二(14)經(jīng)過(guò)樣品管線三(15)、通向井筒的口(16)抽排至井筒(1)，實(shí)現(xiàn)上述功能d)。而當(dāng)泵一(13)反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，B 口吸入，A 口排出，實(shí)現(xiàn)上述功能e)。在事先關(guān)閉通向井筒的口(16)的前提下，當(dāng)換向閥(12)的公共口 A與選通口 C 接通，其B 口截止，泵一(13)A 口吸入，B 口排出時(shí)，流體從樣品管線二(14)經(jīng)樣品管線三
3(15)抽排至樣品管線一(11)，即圖2中從左至右。而當(dāng)泵一(13)反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，流體從樣品管線一(11)經(jīng)樣品管線三(15)抽排至樣品管線二(14)，即圖2中從右至左。這樣，根據(jù)探頭或封隔器裝置C3)和取樣裝置(6)相對(duì)位置的不同，就將流體從探頭或封隔器裝置(3) 泵入取樣裝置(6)，或者反向流動(dòng)。于是，可實(shí)現(xiàn)上述功能f)和g)。
背景技術(shù)：
的應(yīng)用為提高地層測(cè)試的效果做出了改進(jìn)，但不足之處在于換向閥 (12)以及通向井筒的口(16)都是手動(dòng)閥，需要在下井前，人工設(shè)定和切換。因此整個(gè)儀器的泵抽排功能只能在上述d)+e)或者功能與f)+g)之間選擇使用。為了提高取樣質(zhì)量，應(yīng)避免取樣壓力過(guò)低造成樣品的品相變化，希望在測(cè)井過(guò)程中，先進(jìn)行泵抽排，排出高污染地層流體，再利用泵系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)取樣，并且控制取樣過(guò)程和樣品的貯存壓力。因此，進(jìn)一步改進(jìn)的需求是上述(1)、6)、打、0功能可在井下可控制切換。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是一種改進(jìn)的泵抽排裝置，至少包含一套流體抽排泵裝置、一組流體管線、一組流體控制閥和液壓控制管線，以及能源供給裝置、測(cè)量和控制裝置。在泵抽排裝置的流體管線上設(shè)置了以流體控制閥為主的流體控制裝置，實(shí)現(xiàn)了泵抽排系統(tǒng)不同功能之間的控制轉(zhuǎn)換。由于地層測(cè)試器需在高溫高壓環(huán)境中，對(duì)包含大量固相物質(zhì)的流體進(jìn)行控制操作，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須兼顧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、工作可靠等方面因素，綜合優(yōu)化。圖3是本實(shí)用新型改進(jìn)的泵抽排裝置的簡(jiǎn)圖。該裝置有樣品管線四(21)、閥一 02)、閥二(23)、樣品管線五(M)、泵二(25)、樣品管線六06)、閥三(27)、通向井筒的流體口(觀)、三通電磁閥一(41)、三通電磁閥二 02)。閥一 02)的口 02d)、閥二 03)的口 03d)、閥三、2 )的口(27d)和三通電磁閥二 02)的口(42b)四者連接。三通電磁閥
一(41)的口(41a)和三通電磁閥二 02)的口(42a)接高壓油源，三通電磁閥一的口 (41c)和三通電磁閥二 02)的口(42c)接低壓回油管線連通至油箱。閥一 02)、閥二 03)和閥三、2 )在三通電磁閥一 、三通電磁閥二 02)的聯(lián)合控制下可以開(kāi)啟(使流體可通過(guò))和截止。用于驅(qū)動(dòng)電磁閥的信號(hào)來(lái)自控制系統(tǒng)，油源 (43)為系統(tǒng)提供液壓能源，溢流閥一 G4)、單向閥05)、溢流閥二 06)起輔助作用，用來(lái)穩(wěn)定和保持控制壓力。樣品管線四(21)與閥一 (22)的口 (22a)和閥二 (23)的口 (23a)連接；閥一 (22) 的口(22b)與泵二 05)的口(25a)連接；閥二 03)的口(23b)與樣品管線六( )、泵二 (25)的口 0恥)、閥三(XT)的口(27b)連接；閥三(XT)的口(27a)直接或間接地與通向井筒的流體口 08)連通；所述的間接地連接，是指根據(jù)需要還可以設(shè)置過(guò)濾器，或者再增加其他的控制閥從而進(jìn)一步控制其流動(dòng)。如圖3所示，閥一 02)為常通、閥二 03)為常斷、閥三、2 )為常通，三通電磁閥一 (41)為常通，三通電磁閥二 G2)為常斷。系統(tǒng)在上電前或兩電磁閥不加電時(shí)，閥一 02)的口 (22c)、閥二 (23)的口 (23c)、閥三(27)的口 (27c)都接高壓，閥一 (22)的口(22d)、閥
二03)的口 03d)、閥三07)的口(27d)都接低壓回油管線連通至油箱，在液壓力和彈性元件聯(lián)合作用下，各閥復(fù)位。樣品管線四與樣品管線五04)直接連通，并和泵二 05) 的口(25a)連通，泵二 05)的口(25b)接通井筒(1)，該狀態(tài)對(duì)應(yīng)于將樣品管線四Ql)和樣品管線五04)內(nèi)的流體泵抽排至井筒(1)，或者將井筒流體抽排至樣品管線四和樣品管線五(24)。當(dāng)兩電磁閥加電時(shí)，閥一 02)的口 02d)、閥二 03)的口 03d)、閥三、2 )的口 (27d)都接高壓，閥一 (22)的口 (22c)、閥二 (23)的口 (23c)、閥三(27)的口 (27c)都接低壓回油，在液壓力作用下各閥動(dòng)作。此時(shí)，樣品管線六06)與井筒(1)之間被截止，樣品管線四與樣品管線五04)在閥一 02)內(nèi)被隔離，樣品管線四與樣品管線六06) 通過(guò)閥二 03)被接通，并與泵二 05)的口(25b)連通。此時(shí)，當(dāng)泵二 05)運(yùn)行時(shí)，則可將儀器內(nèi)的流體從樣品管線四泵送至樣品管線五04)；或者反向泵送。因此，本發(fā)明的泵抽排系統(tǒng)至少具有四種工作模式模式一，泵抽排樣品管線流體至井筒(外排)。當(dāng)三通電磁閥一 Gl)和三通電磁閥二 02)不加電時(shí)，閥三07)開(kāi)啟，閥一 02)開(kāi)啟，閥二 03)截止。泵二 05)正向工作， 泵二 05)的口(25a)吸入，泵二 05)的口(25b)排出時(shí)，系統(tǒng)可將樣品管線四Ql)和樣品管線五04)的地層流體抽排至井筒(1)。模式二，將井筒泥漿抽排至流體管線(內(nèi)吸)。當(dāng)各閥按上述模式一置位，泵二反向工作即可將井筒流體抽排至相應(yīng)的樣品管線。該模式可先利用井筒泥漿作為工作流體，驅(qū)動(dòng)大型封隔器封閉更大范圍的井壁，再進(jìn)行取樣。模式三，泵驅(qū)動(dòng)取樣。當(dāng)三通電磁閥一 Gl)和三通電磁閥二 G2)加電時(shí)，當(dāng)閥一 (22)截止、閥二 03)開(kāi)啟，閥三(XT)截止，當(dāng)泵正向工作時(shí)，可驅(qū)動(dòng)流體自右至左流動(dòng)，反向工作時(shí)，則自左至右流動(dòng)。根據(jù)封隔器和取樣裝置的掛接順序，選擇相應(yīng)的泵工作方向， 即可將地層流體泵入取樣裝置。模式四，反向注入，即將工作流體注入地層。當(dāng)各閥按上述“模式三”置位，同樣根據(jù)封隔器和貯樣筒的掛接順序，選擇相應(yīng)的泵工作方向，即可將工作流體注入被封隔器封隔的地層中去。上述四種模式中，泵驅(qū)動(dòng)取樣模式，是本發(fā)明的改進(jìn)重點(diǎn)，其目的是采用控制抽吸速度實(shí)現(xiàn)取樣壓力的控制。該方式還不依賴預(yù)充氣的緩沖裝置，可簡(jiǎn)化取樣裝置，減小儀器規(guī)模和長(zhǎng)度。由于可在井下控制切換這四種工作模式，對(duì)于取樣操作可以先按模式一運(yùn)行，將高污染的地層流體排出，再進(jìn)行泵驅(qū)動(dòng)取樣。還可采用井筒流體作為工作流體對(duì)大型封隔器進(jìn)行封隔操作，再通過(guò)工作模式轉(zhuǎn)換進(jìn)行泵抽排和取樣操作。

圖1是本發(fā)明所涉及的地層測(cè)試器的示意圖，本發(fā)明的主要組成與之相同。根據(jù)各模塊掛接順序不同，有兩種典型的布局，分別如圖1(a)和圖1(b)所示。圖中序號(hào)1為井筒，地層測(cè)試器包含能源供給、測(cè)量、控制和通信裝置O)、探頭或封隔器裝置(3)、流體識(shí)別裝置(4)、泵抽排裝置(5)、取樣裝置(6)和底鼻(7)等。圖2是現(xiàn)有地層測(cè)試器的泵抽排裝置的簡(jiǎn)圖。其中包含泵一(13)、換向閥(12)、 樣品管線一(11)、樣品管線二(14)和樣品管線三(15)，還有一個(gè)通向井筒的口(16)。圖3是本發(fā)明的地層測(cè)試器所包含的泵抽排裝置的簡(jiǎn)圖和實(shí)施例。其中包含樣品管線四(21)、閥一 02)、閥二(23)、樣品管線五(M)、泵二(25)、樣品管線六06)、閥三 (27)、通向井筒的流體口(觀)、三通電磁閥一(41)、三通電磁閥二(42)、液壓油源(43)、溢流閥一(44)、單向閥(45)、溢流閥二 (46)。圖4是本發(fā)明包含的泵抽排裝置的另一個(gè)實(shí)施例的局部變化，一個(gè)三通閥(31)可取代閥一 02)和閥二 03)兩者的組合。5具體的實(shí)施方式圖3所示的泵抽排裝置是本實(shí)用新型的實(shí)施例之一，也是優(yōu)選方案。該方案采用了電液轉(zhuǎn)換、液壓驅(qū)動(dòng)的流體控制閥，從而提高了對(duì)流體控制閥的驅(qū)動(dòng)能力。具體采用了兩個(gè)電磁閥驅(qū)動(dòng)的三個(gè)流體控制閥，配置相對(duì)簡(jiǎn)化、技術(shù)成熟、工作可靠。由于采用了兩級(jí)控制設(shè)計(jì)，顯然存在多種滿足需求的控制邏輯組合可供選擇，具體可根據(jù)成熟閥件的技術(shù)儲(chǔ)備確定。例如，本實(shí)用新型可以有不同的實(shí)施方式，以下各項(xiàng)為其他實(shí)施例對(duì)于圖3的配置，三通電磁閥一 Gl)改為常斷，三通電磁閥二 G2)改為常通，控制信號(hào)相應(yīng)取反，可實(shí)現(xiàn)相同邏輯。對(duì)于圖3的配置，閥一 02)改為常斷、閥二 03)改為常通、閥三、2 )改為常斷， 控制信號(hào)相應(yīng)取反，可實(shí)現(xiàn)相同邏輯。對(duì)于圖3的配置，上述各閥全部取反邏輯，也是可以正常工作的。對(duì)于圖3的配置，如果三通電磁閥一 Gl)和三通電磁閥二 G2)采用相同邏輯的電磁閥，相應(yīng)調(diào)整控制系統(tǒng)的輸出邏輯，也是可以正常工作的。但需要兩路反相的控制輸出，而圖3的配置可采用一路電信號(hào)控制兩個(gè)電磁閥。對(duì)于圖3的配置，還可以省略三通電磁閥一(41)，并且將閥一 02)的口 02c)、閥二 03)的口 03c)、閥三07)的口(27c)直接連接低壓回油管線連通至油箱。此時(shí)，各流體控制閥，全都靠?jī)?nèi)部彈性元件復(fù)位。此法可簡(jiǎn)化配置，但閥的復(fù)位設(shè)計(jì)壓力加大，操作可靠性降低。對(duì)于圖3的配置，還可以用一個(gè)如圖4所示的三通閥(31)代替閥一 02)和閥二 (23)兩者的組合。用三通閥(31)的公共口(31a)代替閥一 02)的口(22a)和閥二 Q3)的口 03a)，用三通閥(31)的常通口(31b)替代兩者中的常通的閥的常通口，用三通閥(31) 的常斷口(31c)替代兩者中的常斷的閥的常斷口。
權(quán)利要求1. 一種用于石油測(cè)井用地層測(cè)試器的泵抽排裝置，至少包含一套流體抽排泵裝置、一組流體管線、一組流體控制閥和液壓控制管線，以及能源供給裝置、測(cè)量和控制裝置，其特征在于a)有樣品管線四(21)、閥一(2 、閥二 (23)、樣品管線五(M)、泵二 (25)、樣品管線六 06)、閥三(27)、通向井筒的流體口(觀)、三通電磁閥一(41)、三通電磁閥二 02)；b)閥一02)的口 02d)、閥二 03)的口 03d)、閥三、2 )的口(27d)和三通電磁閥二 (42)的口(42b)四者連接，三通電磁閥一 Gl)的口(41a)和三通電磁閥二 02)的口(42a) 接高壓油源，三通電磁閥一 Gl)的口(41c)和三通電磁閥二 G2)的口(42c)接低壓回油管線連通至油箱；c)閥一02)為常通、閥二 03)為常斷、閥三(XT)為常通，三通電磁閥一 Gl)為常通， 三通電磁閥二 G2)為常斷；d)樣品管線四與閥一02)的口 02a)和閥二 03)的口連接，閥一 02) 的口(22b)與泵二 05)的口(25a)連接，閥二 03)的口(23b)與樣品管線六( )、泵二 (25)的口 0 )、閥三(XT)的口(27b)連接，閥三07)的口(27a)與通向井筒的流體口 (28)連通。
專利摘要本實(shí)用新型是一種主要用于地層測(cè)試器的泵抽排裝置。至少包含一套流體抽排泵裝置、一組流體管線、一組流體控制閥和液壓控制管線，以及能源供給裝置、測(cè)量和控制裝置。因此，可先采取泵抽排去除高污染的地層流體，之后再進(jìn)行泵驅(qū)動(dòng)取樣?？芍С植捎镁擦黧w作為工作流體的大型封隔器的操作，以及取樣操作轉(zhuǎn)換?？捎糜趯⒐ぷ髁黧w反向注入地層。本實(shí)用新型給出了兩個(gè)電磁閥驅(qū)動(dòng)的三個(gè)流體控制閥的設(shè)計(jì)作為優(yōu)選方案，配置相對(duì)簡(jiǎn)化、技術(shù)成熟、工作可靠。
文檔編號(hào)E21B49/08GK202250059SQ201120196429
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者黨玉倩, 張保安, 張向維, 李云峰, 李霖峰, 范俞法 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○五研究所高技術(shù)公司