[實用新型]一種管柱狀態檢測裝置

無效

• 申請號: 200820219679.3
• 申請日: 2008-11-24
• 公開（公告）號: CN201292838Y
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 鄧旭;余雷;喻晨;李敬東;吳興國;李敏;王春杰;尚憲飛;蘇濤;朱太輝;陳振剛
• 申請（專利權）人: 中國石油集團長城鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00
• 代理公司: 盤錦遼河專利代理有限責任公司
• 代理人: 孫連偉

技術領域：

本實用新型涉及一種油水井中作業管柱狀態檢測用的一種管柱狀態檢測裝置。

背景技術：

在油田開發中后期，地層壓力降低，高溫高壓注水開采已經成為保持穩定高產的基本措施。然而一些套管變形或發生腐蝕、斷裂等缺陷的套管變形井在高壓分層注水時出現注水分隔器破壞失效，甚至注水失敗。目前關于油田井下管柱狀態受力的理論研究已有很多，但對管柱在井下的真實狀態卻了解的較少。尤其是采用高壓分層擠注式開采工藝的套變井，由于井下注水管柱受套管內徑縮小變形等影響，實際受力及運動狀態與理論往往相差很大，因此需要研制一種井下管柱狀態檢測裝置，檢測井下作業時一定溫度、壓力狀態下管柱的受力及管柱滑動變化情況。現在油田井下溫度、壓力、管柱拉力等測量，基本上都是單參數測量。而管柱滑動位移的精確測量仍較難解決，通常的位移傳感器在井下很難達到要求。

實用新型內容：

本實用新型的目的是提供一種管柱狀態檢測裝置，該裝置解決了現有技術中存在的油田井下溫度、壓力、管柱拉力等測量，基本上都是單參數測量，而管柱滑動位移的精確測量仍較難解決的問題。實現井下管柱溫度、壓力、井下管柱軸向力，管柱滑動位移一體化測量。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種管柱狀態檢測裝置采用模塊化思想設計，該裝置由井下和地面兩大部分構成：井下部分由傳感器、信號調理電路、單片機、存儲器、電池及控制電路組成，安裝在一個特制的管柱內，構成井下測試短節。井下測試短節以單片機為核心，完成數據采集，數據初步處理和存儲，以及上位機軟件通訊。地面部分包括上位機軟件和RS232接口電路。上位機軟件實現與井下測試短節的單片機通訊、參數設置和數據接收，并對數據進行處理、顯示、保存及打印等。井下測試短節通過RS232接口電路與上位機軟件電連接，實現串口通訊。工作時，井下測試短節連接在管柱上，隨管柱一起下井，根據系統的參數設置，智能化采集管柱的受力，滑動位移及周圍液體的壓力、濕度等參數信息，數據初步處理后，記錄到存儲器中，供上位機軟件處理。井下測試短節是整個裝置的核心部分，井下測試短節由保護筒、拉壓力測試筒、密封圈A、應變片倉、接口電路及開關倉、密封圈B、位移及濕度檢測筒、內筒、儀器倉外筒、連接固定組件、電子儀器倉、壓力傳感器安裝座、密封圈C、調態彈簧組成：保護筒上端設有螺紋與拉壓力測試筒螺紋連接，對應變片倉和接口電路及開關倉提供保護并利用密封圈實現壓力密封，保證內部結構不受外部高壓流體影響。拉壓力測試筒上端是標準油管扣，實現與注水管柱絲扣連接，下端與位移及溫度檢測筒螺紋連接。拉壓力測試筒內設有通孔，可通過作業鋼球。在拉壓力測試筒的中間部位切出環形槽，且在相對的部位加工出平面用于粘應變片。位移及溫度檢測筒兩端均有螺紋分別與拉壓力測試筒、儀器倉外筒螺紋連接，并通過密封圈B實現管體內外的密封。位移及溫度檢測筒筒壁設有凹槽安裝擺動式機械接觸滾輪位移測量組件及溫度傳感器。內筒一端通過密封圈B與拉壓力測試筒形成內密封，另一端與壓力傳感器安裝座焊接，其內通徑可使鋼球通過，并將內部高壓液體與其它部件隔開，且與儀器倉外筒形成弧形電子倉。連接固定組件用螺栓與內筒固定，且通過螺栓與位移及溫度檢測筒連接，限制內筒周向旋轉而允許其軸向在一定方位內滑動，避免連接線剪斷且可微量移動保證內外筒的裝配要求。電子儀器倉內安裝各種電子元件和電池，調整彈簧具有軸向間隙補償作用。井下測試短節結構從徑向分為內筒和外筒兩部分；軸向分為三部分：軸向拉壓力測試段、位移測試段、儀器倉段。管柱滑動位移的測量采用擺動式機械接觸滾輪方法測量：將兩物體的相對直線運動轉變為滾動輪的轉動，利用霍爾元件檢測滾動輪的轉動角度和方向來計算位移。位移測量組件結構，為位移及溫度測量筒放大結構，由位移及溫度測量筒B、滾動輪、霍爾傳感器組件、控制塞、擺桿、彈簧組成；測量位移的滾動輪裝在擺桿上依靠彈簧推動擺桿的壓力使滾動輪緊貼在管壁上。滾動輪在摩擦力的作用下轉動、計算滾輪周長滾過的距離就是井下管柱的滑動位移量。為了測量滾動的轉動量，在靠近滾輪的側面安裝兩個開關型霍爾元件。當滾輪轉動時，小磁柱每經過霍爾傳感器組件一次，就會發出一個脈沖信號，并根據磁柱個數和分布角度以及滾輪周長就可以計算出井下管柱滑動位移量。各種傳感器的輸出信號，經過調理電路的放大、濾波處理，連接到單片機的A/D采樣口信號經過初步處理后存儲到單片機的存儲器中。待作業完成后，井下測試短節提出地面，利用RS232接口電路實現上位機軟件與測試短節內部單片機的通訊，數據經過處理后繪出圖形和數據顯示。