井下工具性能測(cè)試裝置技術(shù)領(lǐng)域

《井下工具性能測(cè)試裝置》涉及測(cè)試設(shè)備，特別是涉及一種石油開采用井下工具性能測(cè)試裝置 。

油田一般采用的井下工具性能測(cè)試設(shè)備，采用打試驗(yàn)井，下入組合套管，井口安裝修井井架和修井設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。這種測(cè)試方法的缺點(diǎn)是設(shè)備龐雜、工序陳舊，而且有些數(shù)據(jù)如：精確移位、井口扭矩等無法錄取，造成井下工具性能數(shù)據(jù)不全、貽誤現(xiàn)場(chǎng)使用 。

井下工具性能測(cè)試裝置專利目的

《井下工具性能測(cè)試裝置》是避免上述2000年前技術(shù)的缺點(diǎn)而提供一種具有現(xiàn)代化的、能取全取準(zhǔn)所需各種資料數(shù)據(jù)的井下工具性能測(cè)試裝置 。

井下工具性能測(cè)試裝置技術(shù)方案

移動(dòng)式加載裝置安裝于地面軌道上，可通過用電或液壓驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)輪在軌道上移動(dòng)，達(dá)到對(duì)正試驗(yàn)井的目的。試驗(yàn)并為具有不同規(guī)格、不同深度、每口井只下入一種規(guī)格帶有旁通管試驗(yàn)套管的試驗(yàn)井組。井口連接裝置由密封桿與動(dòng)力頭相連接，由固定螺套相固定，井口與底盤的定位槽相配合，通過下壓帽的連接，使試驗(yàn)井與移動(dòng)式加載裝置呈密封受力框架。小軌道上安裝帶背鉗的滾進(jìn)壓送裝置，可方便的進(jìn)行管柱的上下移動(dòng)和上卸扣操作。

移動(dòng)式加載裝置包括移動(dòng)輪、底盤、立柱、加載油缸、橫梁、動(dòng)力頭、液壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、活動(dòng)橫梁、背鉗、背鉗油缸、活動(dòng)架體、滾輪壓緊油缸、小軌道、卷筒、支架、卷筒底座和剎車桿等部件，通過移動(dòng)輪在地面軌道上移動(dòng)。加載油缸安裝在橫梁上，橫梁通過立柱安裝于底座上，構(gòu)成移動(dòng)式加載裝置的架體。動(dòng)力頭、液壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝于活動(dòng)橫梁上，活動(dòng)橫梁兩端裝入立柱的導(dǎo)向槽內(nèi)，可在導(dǎo)向槽中上下移動(dòng)。

背鉗和滾進(jìn)壓送裝置包括背鉗、背鉗油缸、滾輪、滾輪壓緊油缸、小軌道和活動(dòng)架體，背鉗和滾進(jìn)壓送裝置安裝在活動(dòng)架體中，活動(dòng)架體在安裝于底座上的小軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

試驗(yàn)井組包括軌道、特殊井口、進(jìn)液口、活動(dòng)法蘭、定位法蘭、固定法蘭、表層套管、試驗(yàn)套管和進(jìn)液旁管等。表層套管上連接固定法蘭，每口井的固定法蘭都保持在同一水平面上。定位法蘭安裝在固定法蘭上，每口井的定位法蘭的中心在同一條線上。定位法蘭上端有錐面，與活動(dòng)法蘭的錐面相配合?；顒?dòng)法蘭上有進(jìn)液通道，其通道與試驗(yàn)套管相連通。

并口連接裝置包括密封桿、固定螺套、上壓帽、下壓帽、密封填料、密封件。密封桿為管狀結(jié)構(gòu)，一端有花鍵，其通過固定螺套與移動(dòng)式加載裝置的動(dòng)力頭花鍵配合連接。

井下工具性能測(cè)試裝置在運(yùn)行時(shí)，根據(jù)井下工具測(cè)試要求，分別對(duì)被測(cè)試井下工具施加拉、壓、扭、液壓或幾種載荷的復(fù)合載荷。對(duì)工具可進(jìn)行單項(xiàng)指標(biāo)和綜合性能的測(cè)試。

首先根據(jù)被測(cè)試井下工具的規(guī)格、測(cè)試要求選擇合適的試驗(yàn)井位，將移動(dòng)加載裝置移動(dòng)到井位上部，將背鉗及滾進(jìn)壓送裝置移動(dòng)到井口上方定位。開啟液壓系統(tǒng)，將被測(cè)試工具連接所需管柱一起下入試驗(yàn)井中，連接井口連接裝置，先將密封桿上部插入動(dòng)力頭的花鍵中，連接好固定帽套，用頂升油缸將試驗(yàn)井升起，使井口與底盤上的定位槽對(duì)正，上緊上壓帽，這樣就使與移動(dòng)式加載裝置連接為一個(gè)封閉的受力框架，即可進(jìn)行井下工具的測(cè)試工作 。

井下工具性能測(cè)試裝置改善效果

《井下工具性能測(cè)試裝置》的優(yōu)點(diǎn)如下：

1、功能齊全，具有井口加軸向載荷、旋轉(zhuǎn)載荷、進(jìn)行投撈作業(yè)、模擬分層、測(cè)試原油黏度，還可測(cè)試?yán)▔海┝?、扭矩、井?nèi)工具位移、旋轉(zhuǎn)角度、繩索作業(yè)投撈力、投撈行程、井內(nèi)溫度、壓力等等多種單項(xiàng)指標(biāo)及綜合性能?？蓪?duì)封隔器類、修井工具類、控制工具類和其它工具類的性能進(jìn)行測(cè)試及評(píng)價(jià)。

2、測(cè)試數(shù)據(jù)齊全、準(zhǔn)確。

3、操作方便、安全可靠，移動(dòng)式加載裝置和背鉗及滾進(jìn)壓緊裝置可方便自如地操作應(yīng)用。

4、試驗(yàn)井活動(dòng)法蘭與定位法蘭的錐面配合，確保了試驗(yàn)井組與動(dòng)力頭的中心線在同一平面上，以方便、快速、準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)井口。

《井下工具性能測(cè)試裝置》適用于各類常規(guī)井下工具的性能測(cè)試及各種采油、注水工藝管柱的性能測(cè)試、評(píng)價(jià) 。

圖1為《井下工具性能測(cè)試裝置》的主視圖；

圖2為《井下工具性能測(cè)試裝置》的側(cè)視圖；

圖3為《井下工具性能測(cè)試裝置》移動(dòng)式加載裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為《井下工具性能測(cè)試裝置》移動(dòng)式加載裝置側(cè)視圖；

圖5為《井下工具性能測(cè)試裝置》試驗(yàn)井結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為《井下工具性能測(cè)試裝置》井口連接裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

1、一種井下工具性能測(cè)試裝置，包括井口設(shè)備、試驗(yàn)井、試驗(yàn)套管和井口連接裝置，其特征在于移動(dòng)式加載裝置安裝于地面軌道上；試驗(yàn)井為具有不同規(guī)格、不同深度、每口井只下入一種規(guī)格帶有旁通管試驗(yàn)套管的試驗(yàn)井組：井口連接裝置由密封桿與動(dòng)力頭相連接，由固定螺套相固定，特殊井口與底盤的定位槽相配合，通過下壓帽的連接使試驗(yàn)井與移動(dòng)式加載裝置呈密封受力框架；小軌道上安裝帶背鉗的滾進(jìn)壓送裝置。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具性能測(cè)試裝置，其特征在于移動(dòng)式加載裝置，包括移動(dòng)輪、底盤、立柱、加載油缸、橫梁、動(dòng)力頭、液壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、活動(dòng)橫梁、背鉗、背鉗油缸、活動(dòng)架體、滾輪壓緊油缸、小軌道、卷筒、支架、卷筒底座和剎車桿等部件，通過移動(dòng)輪在地面軌道上移動(dòng)。

3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下工具性能測(cè)試裝置，其特征在于加載油缸安裝在橫梁上，橫梁通過立柱安裝于底座上，構(gòu)成移動(dòng)式加載裝置的架體。

4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下工具性能測(cè)試裝置，其特征在于動(dòng)力頭、液壓旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝于活動(dòng)橫梁上，活動(dòng)橫梁兩端裝入立柱的導(dǎo)向槽內(nèi)，可在導(dǎo)向槽中上下移動(dòng)。

5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的井下工具性能測(cè)試裝置，其特征在于背鉗和滾進(jìn)壓送裝置包括背鉗、背鉗油缸、滾輪、滾輪壓緊油缸、小軌道和活動(dòng)架體，背鉗和滾進(jìn)壓送裝置安裝在活動(dòng)架體中，活動(dòng)架體在安裝于底座上的小軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

6、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的井下工具性能測(cè)試裝置，其特征在于試驗(yàn)井組包括軌道、井口、進(jìn)液口、活動(dòng)法蘭、定位法蘭、固定法蘭、表層套管、試驗(yàn)套管和進(jìn)液旁管，表層套管上連接固定法蘭，每口井的固定法蘭都保持在同一水平面上。

7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的井下工具性能測(cè)試裝置，其特征在于定位法蘭安裝在固定法蘭上，每口共的定位法蘭的中心在同一條線上。

8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的井下工具性能測(cè)試裝置，其特征在于定位法蘭上端有錐面，與活動(dòng)法蘭的錐面相配合。

9、根據(jù)權(quán)利要求6所述的井下工具性能測(cè)試裝置，其特征在于活動(dòng)法蘭上有進(jìn)液通道，其通道與試驗(yàn)套管相連通。

10、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的并下工具性能測(cè)試裝置，其特征在于井口連接裝置包括密封桿、固定螺套、上壓帽、下壓帽、密封填料、密封件，密封桿為管狀結(jié)構(gòu)，一端有花鍵，其通過固定螺套與移動(dòng)式加載裝置的動(dòng)力頭花鍵配合連接 。

如圖1、圖2，移動(dòng)式加載裝置1通過井口連接裝置2與試驗(yàn)井3相連接，形成--套完整的井下工具性能測(cè)試系統(tǒng)。

如圖3，移動(dòng)式加載裝置1的移動(dòng)輪17、立柱6安裝在底盤16上，加載油缸4與橫梁5和立柱6相連接。動(dòng)力頭9和液壓旋轉(zhuǎn)裝置連接于橫梁8上，橫梁8的兩端裝入立柱6的導(dǎo)向槽內(nèi)并沿導(dǎo)向槽上下移動(dòng)。背鉗10和背鉗油缸11、滾輪13和滾輪壓緊油缸14相連接后安裝在活動(dòng)架體12中。背鉗10和滾輪13通過活動(dòng)架體上的導(dǎo)向孔由各自的油缸帶動(dòng)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。滾輪13上還安裝有液壓馬達(dá)，可驅(qū)動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)。小軌道15安裝在底盤16上，活動(dòng)架體通過滾動(dòng)軸承沿小軌道往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可根據(jù)需要移至或移開井口。

如圖4，剎車桿18通過較支、卷筒19通過螺栓連接在卷筒支架20上，卷筒支架通過軸承與卷筒底座21相連，卷筒支架可在卷筒底座上移動(dòng)，以保證作業(yè)繩索對(duì)正井口。卷簡底座固定在底盤16上。

如圖5、圖6，活動(dòng)法蘭23一端與特殊井口22相連，另一端的錐面與定位法蘭25的上部錐面相配合，活動(dòng)法蘭上還連接進(jìn)液口24。固定法蘭26一端連接表層套管27，另一端與定位法蘭25相連接。通過進(jìn)液旁管28將活動(dòng)法蘭和試驗(yàn)套管29連接在一起，調(diào)整軌道30的高低和相對(duì)位置后固定于地面。

管狀結(jié)構(gòu)的密封桿32的一端帶有花鍵，通過固定螺套31與動(dòng)力頭9的花鍵相配合連接，另--端一直延伸至試驗(yàn)套管中。上壓帽33套在密封桿上與下壓帽相連接，壓緊密封填料35。下壓帽34上的“O”形密封圈36與特殊井22的內(nèi)壁相密封 。

2014年3月29日，《井下工具性能測(cè)試裝置》獲得第十三屆中國專利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng) 。2100433B

注水井井下工具作為分層注水工藝的主要組成部分，在近十幾年來有了很大的發(fā)展。新型封隔器、恒流配水堵塞器、磁性雙作用投撈器、注水井除垢器、免投撈式射流洗井器、注聚合物井大通徑封隔器工藝管柱等技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、推廣，為注水井的分層注水提供了可靠的技術(shù)保證。

注入井井下封隔器

所謂封隔器，即是為了滿足油水井某種工藝技術(shù)目的或油層技術(shù)措施的需要，由鋼體、膠皮封隔件部分與控制部分構(gòu)成的井下分層封隔的專用工具。試油、采油、注水和油層改造都需要相應(yīng)類型的封隔器。有的封隔器可用于試油、采油、注水和油層改造；有的主要用于試油、采油、注水；有的僅用于采油、注水和堵水等；有的適用于常溫，有的適用于高溫。按封隔器的封隔件實(shí)現(xiàn)密封的方式進(jìn)行分類，可分出以下4種：

(1)自封式：靠封隔件外徑與套管內(nèi)徑的過盈和工作壓差實(shí)現(xiàn)密封的封隔器。

(2)壓縮式：靠軸向力壓縮封隔件，封隔件外徑變大實(shí)現(xiàn)密封的封隔器。

(3)擴(kuò)張式：靠徑向力作用于封隔件內(nèi)腔，使封隔件外徑擴(kuò)大實(shí)現(xiàn)密封的封隔器。

(4)組合式：由自封式、壓縮式、擴(kuò)張式任意組合實(shí)現(xiàn)密封的封隔器。

注入井井下配注器

井下配注器是分層注入管柱向各層段定量注入的主要井下工具。油田注入井的分層注入管柱已有多種形式，與其配套使用的井下配注器也有多種形式。

同心集成式分層注水管柱配水封隔器

配水封隔器中心管是原來井下配水器的工作筒(內(nèi)徑分φ55mm、φ52mm兩種規(guī)格)：在封隔器的密封膠筒上下兩邊分別開有相對(duì)應(yīng)的注水通道，并與封隔器中心管相通，這兩個(gè)注水通道的距離為243mm。封隔器的密封膠筒將地層分隔成上下兩個(gè)層段，注水通道分別與兩個(gè)層段相連通，注入水通過這兩個(gè)注水通道分別進(jìn)入地層，實(shí)現(xiàn)分層注水。

KPX型橋式偏心配水器

KPX型橋式偏心分層注水管柱是在普通偏心分層注水管柱的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的。主要是在配水器裝配偏心堵塞器的同一圓周線上的聚合物驅(qū)部位鉆有過水孔，以便在測(cè)試、測(cè)壓時(shí)不影響聚合物驅(qū)層的正常注水。

偏心集成式細(xì)分注水管柱井下配水封隔器

偏心集成式細(xì)分注水管柱的井下配水器主要由三部分組成，即配水機(jī)構(gòu)、洗井機(jī)構(gòu)、坐封機(jī)構(gòu)：其配水機(jī)構(gòu)有上下兩個(gè)進(jìn)水孔、兩個(gè)注水槽，分別向兩個(gè)層段配水；洗井機(jī)構(gòu)與可洗井封隔器基本相同；坐封機(jī)構(gòu)就是一個(gè)獨(dú)立的封隔器。

同心式分層注聚合物管柱配注器

同心式分層注聚合物管柱配注器的配注芯坐入井下工作筒后與其內(nèi)表面形成環(huán)形空間過流通道，在過流面積一定的情況下，節(jié)流壓差與配注芯長度成正比。配注芯越長，即環(huán)形槽數(shù)量越多，節(jié)流壓差越大；配注芯越短，即環(huán)形槽數(shù)量越少，節(jié)流壓差越小。通過調(diào)節(jié)配注芯長度來改變注入壓力，調(diào)節(jié)注入量，達(dá)到分層配注的目的。

注入井配水堵塞器

實(shí)現(xiàn)層段定量注入的主要井下工具是配注堵塞器，與管柱的配注器配套使用。不同的分層注入管柱的配注器不同，配注堵塞器也不同。