CN109915130B - 一种试油装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种试油装置及方法，属于油田开发领域。该试油装置包括：试油管柱、节流件、撞击棒。试油管柱包括：通过多个油管自上而下顺次连通的定位短节、节流阀、压力计托筒、封隔器、负压开孔组件、投棒***，以及设在投棒***下端的射孔枪。节流件用于投放至节流阀内，对流经节流阀的测试层产出样品进行节流。撞击棒用于穿过负压开孔组件后撞击投棒***，使投棒***对射孔枪点火。负压开孔组件在受到撞击棒的撞击后与测试层连通。本发明不需要向试油管柱内加入液垫即可使井筒压力值和地层压力值的差值始终处于预设范围内，不仅降低了成本及工作人员的劳动强度，而且避免了测试层产出样品上排时会与液垫混合。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发领域，特别涉及一种试油装置及方法。
背景技术
在油田的勘探开发过程中，为了取得地层流体的性质、各种流体的产量、地层压力等资料，并通过对这些资料的分析和处理获得地层的各种物性参数，以对地层进行评价，为油田的开发提供可靠依据，须在油田生产作业前进行试油作业。
现有技术在进行试油作业时，用油管将试油装置(包括：测试阀、传压阀、筛管等)下入井筒内，在此过程中，不断向油管内加入液垫(一般为水)，改变井筒压力，使井筒压力值和地层压力值的差值始终处于预设范围内，避免损害地层。待试油装置下至井筒内待测试位置(对应测试层)后，通过地面控制，将试油装置中的测试阀打开，使测试层产出样品经筛管和测试阀进入油管内，并与油管内的液垫一同排至地面。此时即可获取取得测试层产出样品的性质、产量、地层压力等资料，并通过对这些资料的分析和处理获得地层的各种物性参数，对地层进行评价，完成试油作业。
发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术在试油作业的过程中须向油管内加入液垫，不仅会增加成本及工作人员的劳动强度，而且在测试层产出样品上排时会与液垫发生混合，从而影响测试层产出样品参数的确定。
发明内容
本发明实施例提供了一种试油装置及方法，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种试油装置，所述装置包括：试油管柱、节流件、撞击棒；
所述试油管柱包括：通过多个油管自上而下顺次连通的定位短节、节流阀、压力计托筒、封隔器、负压开孔组件、投棒***；
设置在所述投棒***下端的射孔枪；
所述节流件用于投放至所述节流阀内，对流经所述节流阀的测试层产出样品进行节流；
所述撞击棒用于穿过所述负压开孔组件后撞击所述投棒***，使所述投棒***对所述射孔枪点火；
所述负压开孔组件在受到所述撞击棒的撞击后与测试层连通。
在一种可能的设计中，所述节流件上设置有纵向节流孔，侧壁上设置有弹性凸块；
所述节流阀内设置有与所述弹性凸块相适配的卡槽；
所述弹性凸块与所述卡槽配合，用于使所述节流件与所述节流阀卡接。
在一种可能的设计中，所述试油管柱还包括：减震器，与所述负压开孔组件的上端通过所述油管连接。
在一种可能的设计中，所述负压开孔组件包括：壳体和滑套；
所述壳体下部的侧壁上设置有第一过液孔，所述第一过液孔上方和下方的所述壳体内壁上分别设置有内环形凸块和内环形限位台阶；
所述滑套通过第一剪切销钉固定在所述壳体上；且所述滑套的外壁上设置有外环形凸块，所述内环形凸块和所述外环形凸块分别与所述滑套和所述壳体密封接触；
所述外环形凸块位于所述内环形凸块的上方，且两者之间的所述滑套的侧壁上设置有第二过液孔，所述第二过液孔通过第二剪切销钉实现封堵；
所述滑套下部的侧壁上设置有第三过液孔，所述第一剪切销钉和所述第二剪切销钉被剪断后，所述滑套向下运动至与所述内环形限位台阶相抵，使所述第一过液孔与所述第三过液孔相对。
在一种可能的设计中，所述试油管柱还包括：反循环阀，与所述定位短节的下端通过所述油管连接。
在一种可能的设计中，所述定位短节、所述节流阀、所述压力计托筒、所述封隔器、所述负压开孔组件、所述投棒***、所述减震器、所述反循环阀均与所述油管螺纹连接。
在一种可能的设计中，所述封隔器为RTTS封隔器。
第二方面，本发明实施例提供了利用上述装置进行试油作业的方法，所述方法包括：
将试油管柱下入井筒内，通过定位短节定位待测试位置，在所述待测试位置处坐封封隔器，并向所述试油管柱内投入撞击棒，使所述撞击棒撞击并穿过负压开孔组件，所述负压开孔组件在受到所述撞击棒的撞击后与测试层连通；
所述撞击棒在穿过所述负压开孔组件后撞击到投棒***，利用所述投棒***对射孔枪点火，以使所述射孔枪对所述测试层进行射孔，在此过程中，向节流阀内投放节流件，以对流经所述节流阀的测试层产出样品进行节流；
待所述射孔枪完成射孔后，所述测试层产出样品通过所述负压开孔组件进入所述试油管柱，并沿所述试油管柱排至地面，获取所述测试层产出样品，在此过程中，通过压力计托筒获取井下压力，完成试油作业。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的试油装置，通过设置节流件，并在试油作业过程中将该节流件投放至节流阀内，对流经节流阀的测试层样品进行节流，不需要向试油管柱内加入液垫即可使井筒压力值和地层压力值的差值始终处于预设范围内，不仅降低了成本及工作人员的劳动强度，而且避免了测试层产出样品上排时会与液垫发生混合，便于后续确定测试层产出样品的参数。此外，通过向节流阀内投放节流件，还可以减小射孔枪射孔时对试油管柱造成的冲击力，保证试油作业的稳定进行。通过设置负压开孔组件，可以实现试油管柱与测试层的连通，保证后续试油作业的顺利进行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的试油装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的负压开孔组件的截面示意图。
附图标记分别表示：
1 试油管柱，
101 定位短节，
102 节流阀，
103 压力计托筒，
104 封隔器，
105 负压开孔组件，
1051 壳体，
10511 第一过液孔，
1052 滑套，
10521 第三过液孔，
1053 内环形限位台阶，
1054 内环形凸块，
1055 第一剪切销钉，
1056 外环形凸块，
1057 第二剪切销钉，
106 投棒***，
107 射孔枪，
108 减震器，
109 反循环阀，
2 油管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
第一方面，本发明实施例提供了一种试油装置，如附图1所示，该试油装置包括：试油管柱1、节流件、撞击棒。其中，试油管柱1包括：通过多个油管2自上而下顺次连通的定位短节101、节流阀102、压力计托筒103、封隔器104、负压开孔组件105、投棒***106，以及设置在投棒***106下端的射孔枪107。节流件用于投放至节流阀102内，对流经节流阀102的测试层产出样品进行节流。撞击棒用于穿过负压开孔组件105后撞击投棒***106，使投棒***106对射孔枪107点火。负压开孔组件105在受到撞击棒的撞击后与测试层连通。
以下就本发明实施例提供的试油装置的工作原理给予描述：
当需要进行试油作业时，将试油管柱1下入预处理过的井筒内，通过定位短节101在井筒内定位待测试位置(对应测试层)，完成定位后，在该测试位置处坐封封隔器104，以将试油管柱1固定在井筒内。随后，向试油管柱1内投入撞击棒，使其撞击并穿过负压开孔组件105，延缓撞击棒撞击到投棒***106的时间，且该负压开孔组件105在受到撞击棒的撞击后与测试层连通。
撞击棒在穿过负压开孔组件105后撞击到投棒***106，通过投棒***106对射孔枪107点火，以使射孔枪107对测试层进行射孔。在此过程中，自井口向节流阀102内投放节流件。
待射孔枪107完成射孔后，测试层产出样品通过负压开孔组件105进入试油管柱1，并向地面流动，在其流经节流阀102时，该测试层产出样品在节流件的作用下发生节流，以使井筒压力值和地层压力值的差值始终处于预设范围内。在此过程中，通过压力计托筒103获取井下压力。需要说明的是，地层压力是始终不变的，因此，为了使井筒压力值和地层压力值的差值始终处于预设范围内，只要根据实际情况调整节流件的规格(即改变节流件的过流量)，节流阀102中投放合适的节流件，进而改变井筒压力即可。
由于射孔枪107在射孔过程中会对试油管柱1产生强烈的冲击力，而试油管柱1内的过流通道越大，该冲击力就越大，从而导致试油管柱1的晃动幅度就越大。因此，通过向节流阀102内投放节流件，使过流通道减小，可以降低上述冲击力，减小试油管柱10的晃动幅度，保证试油作业的稳定进行。
随后，起出该试油管柱1，读取压力计托筒103记录的压力数据，再根据该压力数据进行后续的分析与评价，完成试油作业。
基于上述，本发明实施例提供的试油装置，通过设置节流件，并在试油作业过程中将该节流件投放至节流阀102内，对流经节流阀102的测试层样品进行节流，不需要向试油管柱1内加入液垫即可使井筒压力值和地层压力值的差值始终处于预设范围内，不仅降低了成本及工作人员的劳动强度，而且避免了测试层产出样品上排时会与液垫发生混合，便于后续确定测试层产出样品的参数。此外，通过向节流阀102内投放节流件，还可以减小射孔枪107射孔时对试油管柱1造成的冲击力，保证试油作业的稳定进行。通过设置负压开孔组件105，可以实现试油管柱与测试层的连通，保证后续试油作业的顺利进行。
在试油作业中，为了不起出试油管柱1即可测出试油管柱1内的压力值变化，可以通过钢丝向试油管柱1内下入压力计。待测压结束后，上提钢丝，将该压力计取出即可。
需要说明的是，本发明实施例提供的试油装置中，定位短节101、节流阀102、压力计托筒103、封隔器104、投棒***106、射孔枪107均为本领域常见的试油作业工具，以下将就它们分别给予简单概述：
具体地，定位短节101是一种在射孔时用来准确测定油、气层深度的短套管，一般设置在目标测试层顶部以上30m处附近。本领域常见的定位短节101为伽马磁定位短节，其基于磁定位校深技术，在进行射孔之前，下入磁性探头，采用自然伽马(GR)和磁定位(CCL)油套的复合射孔校深技术，来获得射孔校深(具体原理可参考舒义刚在《石油仪器》(2007年第21卷第3期)公开的磁定位曲线和伽马曲线的应用)。张凯亮等在《石油仪器》(2014年12月)中公开了一种伽马磁定位短节的结构。本领域技术人员也可通过市购来获取该定位短节101，举例来说，其可以为天津达利普石油管材有限公司销售的磁性定位短节。
节流阀102是一种通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。其结构为本领域所常见的，本领域技术人员通过市购即可获得，举例来说，其可以为乐清市恒达液压气动有限公司生产并销售的节流阀。
压力计托筒103是测井技术领域的重要技术装备，在本发明实施例中，该压力计托筒103包括托筒本体以及内置在托筒本体中的压力计，该压力计具有记忆功能，可以测量并记忆不同时间段下的井下压力，从而在起出井外后可以按需读取。具体地，该压力计托筒的托筒本体内可以安装两个压力计，分别测量试油管柱1的内部压力和外部压力。在地层测试作业结束起出试油管柱1时，可以根据作业时间段对压力计上的压力数据进行读取，进而看出不同时间段的压力变化以绘制压力曲线。本领域技术人员可以通过市购得到该压力计托筒103，例如大庆赛恩思电子仪器设备有限公司销售的型号为TT110/45Z2SA的专门安装直读压力计的压力计托筒。
投棒***106和射孔枪107是常见的射孔用工具，其中，投棒***106内设置有闭式点火头，以驱动射孔枪107进行射孔作业，关于投棒***106的结构可参见《新疆石油科技》(2013年02期)公开的油管传输多级投棒起爆技术及应用，本发明实施例在此不再作过多描述。此外，对于射孔枪107，本领域技术人员通过市购即可获得，举例来说，其可以为任丘市晨阳金属制品有限公司销售的射孔枪107。
在本发明实施例中，节流件上设置有纵向节流孔，侧壁上设置有弹性凸块。节流阀102内设置有与弹性凸块相适配的卡槽。弹性凸块与卡槽配合，用于使节流件与节流阀102卡接。
当节流件下放时，其会在自身的重力作用下通过弹性凸块卡入节流阀102的卡槽内，完成卡接。而当需要将节流件捞出时，只需使用提捞工具将节流件直接捞出即可。可以理解的是，由于弹性凸块为弹性结构，只要使用提捞工具进行打捞时力量足够，即可将该节流件捞出。
基于上述，由于在射孔枪107完成射孔后，试油管柱1会在冲击力的作用下发生晃动。因此，通过使节流件进入节流阀102后与该节流阀102卡接，待试油管柱1停止晃动后，可以将节流件自节流阀102内捞出，停止对试油管柱1内过流通道的节流，有效地提高了测试层产出样品的产量。
为了减小射孔枪107起爆时产生的瞬间高压及强烈震动，避免试油管柱1损坏。如附图1所示，该试油管柱1还包括：减震器108。该减震器108与负压开孔组件105的上端通过油管2连接。
其中，减震器108为本领域所常见的，本领域技术人员通过市购即可获得，举例来说，其可以为山东中煤工矿物资集团有限公司生产并销售的SJ型双向减震器。
在本发明实施例中，如附图2所示，负压开孔组件105包括：壳体1051和滑套1052。其中，壳体1051下部的侧壁上设置有第一过液孔10511，第一过液孔10511上方和下方的壳体1051内壁上分别设置有内环形凸块1054和内环形限位台阶1053。滑套1052通过第一剪切销钉1055固定在壳体1051上；且滑套1052的外壁上设置有外环形凸块1056，内环形凸块1054和外环形凸块1056分别与滑套1052和壳体1051密封接触。外环形凸块1056位于内环形凸块1054的上方，且两者之间的滑套1052的侧壁上设置有第二过液孔，第二过液孔通过第二剪切销钉1057实现封堵。滑套1052下部的侧壁上设置有第三过液孔10521，第一剪切销钉1055和第二剪切销钉1057被剪断后，滑套1052向下运动至与内环形限位台阶1053相抵，使第一过液孔10511与第三过液孔10521相对。
在将撞击棒投入试油管柱1后，撞击棒在向下运动的过程中，撞断第一剪切销钉1055和第二剪切销钉1057，使滑套1052向下运动。需要说明的是，此时，内环形凸块1054和外环形凸块1056与滑套1052和壳体1051配合形成有封闭的环形空间，且该环形空间内装满液体。在滑套1052向下运动的过程中，该环形空间内的液体不断自第二过液孔中流出，使滑套1052缓慢地向下运动，直至滑套1052与内环形限位台阶1053相抵，第一过液孔10511与第三过液孔10521相对，进而实现了试油管柱1与测试层的连通。
通过设置第一剪切销钉1055和第二剪切销钉1057，实现了滑套1052在壳体1051上的固定，以及对第二过液孔的封堵。通过在滑套1052的外壁上设置有外环形凸块1056，并在第一过液孔10511上方和下方的壳体1051内壁上分别设置有内环形凸块1054和内环形限位台阶1053，使内环形凸块1054和外环形凸块1056分别与滑套1052和壳体1051密封接触，保证了两个剪切销钉被撞击棒撞断后，滑套1052可以在壳体1051内缓慢地向下运动，不仅可以实现了试油管柱1与测试层的连通，而且延缓了试油管柱1与测试层连通的时间，为后续投放节流件提供了充足的时间，避免了测试层产出样品与节流件发生碰撞，从而将该节流件冲出试油管柱1，影响试油作业的顺利进行。
在试油作业完成后，为了保持井筒清洁，本发明实施例通过环空打压蹩开反循环阀109(参见附图1)，循环压井进行洗井。该反循环阀109与定位短节101的下端通过油管2连接。
其中，反循环阀109为本领域所常见的，本领域技术人员通过市购即可获得，举例来说，其可以为濮阳市科锐机械工程技术有限公司生产并销售的反循环阀。
在本发明实施例中，定位短节101、节流阀102、压力计托筒103、封隔器104、负压开孔组件105、投棒***106、减震器108、反循环阀109均与油管2螺纹连接。通过采用螺纹连接的方式，不仅保证了各部件与油管2的紧固连接，而且便于拆卸，当其中某一部件发生损坏时便于更换。
在本发明实施例中，可以将封隔器104设置为RTTS封隔器。RTTS封隔器为本领域所常见的，是一种大通径、可封隔双向压力的悬挂式封隔器，举例来说，该RTTS封隔器包括J形槽换位机构、卡瓦、封隔胶筒和液压锚定机构。在准备下井时，J形槽置于锁定位置，卡瓦处于收缩状态，下井过程中，当试油管柱1到达测试位置准备操作时，向右旋转该试油管柱1，使试油管柱1保持右旋扭矩，下放该试油管柱1，直至封隔器卡瓦开始承受管柱重量为止，随后继续下放试油管柱1，直至封隔器承受希望的坐封重量，此时完成坐封。RTTS封隔器在井下地层压力大于液柱压力时，封隔器液压锚定机构伸出卡在套管壁上，可防止RTTS封隔器下部压力过大时推动封隔器，造成失封现象。
第二方面，基于上述提供的试油装置，本发明实施例提供了利用该装置进行试油作业的方法，该方法包括：
将试油管柱1下入井筒内，通过定位短节101定位待测试位置，在待测试位置处坐封封隔器104，并向试油管柱1内投入撞击棒，使撞击棒撞击并穿过负压开孔组件105，负压开孔组件105在受到撞击棒的撞击后与测试层连通；
撞击棒在穿过负压开孔组件105后撞击到投棒***106，通过投棒***106对射孔枪107点火，以使射孔枪107对测试层进行射孔，在此过程中，自试油管柱1向节流阀102内投放节流件，以对流经节流阀102的测试层产出样品进行节流；
待射孔枪107完成射孔后，测试层产出样品通过负压开孔组件105进入试油管柱1，并沿试油管柱1排至地面，获取测试层产出样品，在此过程中，通过压力计托筒103获取井下压力，完成试油作业。
利用本发明提供的方法，通过将该节流件投放至节流阀102内，对流经节流阀102的测试层样品进行节流，不需要向试油管柱1内加入液垫即可使井筒压力值和地层压力值的差值始终处于预设范围内，不仅减小了成本及工作人员的劳动强度，而且避免了测试层产出样品上排时会与液垫发生混合，从而影响测试层产出样品参数的确定。此外，本发明还可以减小射孔枪107射孔时对试油管柱1造成的冲击力，保证试油作业的稳定进行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种试油装置，其特征在于，所述装置包括：试油管柱(1)、节流件、撞击棒；
所述试油管柱(1)包括：通过多个油管(2)自上而下顺次连通的定位短节(101)、节流阀(102)、压力计托筒(103)、封隔器(104)、负压开孔组件(105)、投棒***(106)；
设置在所述投棒***(106)下端的射孔枪(107)；
所述节流件用于投放至所述节流阀(102)内，对流经所述节流阀(102)的测试层产出样品进行节流；
所述撞击棒用于穿过所述负压开孔组件(105)后撞击所述投棒***(106)，使所述投棒***(106)对所述射孔枪(107)点火；
所述负压开孔组件(105)在受到所述撞击棒的撞击后与测试层连通；
所述负压开孔组件(105)包括：壳体(1051)和滑套(1052)；
所述壳体(1051)下部的侧壁上设置有第一过液孔(10511)，所述第一过液孔(10511)上方和下方的所述壳体(1051)内壁上分别设置有内环形凸块(1054)和内环形限位台阶(1053)；
所述滑套(1052)通过第一剪切销钉(1055)固定在所述壳体(1051)上；且所述滑套(1052)的外壁上设置有外环形凸块(1056)，所述内环形凸块(1054)和所述外环形凸块(1056)分别与所述滑套(1052)和所述壳体(1051)密封接触；
所述外环形凸块(1056)位于所述内环形凸块(1054)的上方，且两者之间的所述滑套(1052)的侧壁上设置有第二过液孔，所述第二过液孔通过第二剪切销钉(1057)实现封堵；
所述滑套(1052)下部的侧壁上设置有第三过液孔(10521)，所述第一剪切销钉(1055)和所述第二剪切销钉(1057)被剪断后，所述滑套(1052)向下运动至与所述内环形限位台阶(1053)相抵，使所述第一过液孔(10511)与所述第三过液孔(10521)相对。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述节流件上设置有纵向节流孔，侧壁上设置有弹性凸块；
所述节流阀(102)内设置有与所述弹性凸块相适配的卡槽；
所述弹性凸块与所述卡槽配合，用于使所述节流件与所述节流阀(102)卡接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述试油管柱(1)还包括：减震器(108)，与所述负压开孔组件(105)的上端通过所述油管(2)连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述试油管柱(1)还包括：反循环阀(109)，与所述定位短节(101)的下端通过所述油管(2)连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述定位短节(101)、所述节流阀(102)、所述压力计托筒(103)、所述封隔器(104)、所述负压开孔组件(105)、所述投棒***(106)、所述减震器(108)、所述反循环阀(109)均与所述油管(2)螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述封隔器(104)为RTTS封隔器。
7.利用权利要求1-6任一项所述装置进行试油作业的方法，其特征在于，所述方法包括：
将试油管柱(1)下入井筒内，通过定位短节(101)定位待测试位置，在所述待测试位置处坐封封隔器(104)，并向所述试油管柱(1)内投入撞击棒，使所述撞击棒撞击并穿过负压开孔组件(105)，所述负压开孔组件(105)在受到所述撞击棒的撞击后与测试层连通；
所述撞击棒在穿过所述负压开孔组件(105)后撞击到投棒***(106)，利用所述投棒***(106)对射孔枪(107)点火，以使所述射孔枪(107)对所述测试层进行射孔，在此过程中，向节流阀(102)内投放节流件，以对流经所述节流阀(102)的测试层产出样品进行节流；
待所述射孔枪(107)完成射孔后，所述测试层产出样品通过所述负压开孔组件(105)进入所述试油管柱(1)，并沿所述试油管柱(1)排至地面，获取所述测试层产出样品，在此过程中，通过压力计托筒(103)获取井下压力，完成试油作业。
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