CN114592862A - 关井取样阀、试油管柱及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种关井取样阀、试油管柱及其操作方法，其中，关井取样阀包括第一外护管和第一滑套，在第一外护管的上部管壁和下部管壁分别开设有第一加压孔和第一外导流孔。在第一滑套的内部形成有生产通道，第一滑套能滑动地穿设在第一外护管内，在第一滑套的下部管壁上开设有能与第一外导流孔导通的第一内导流孔。第一滑套的上端外壁与第一外护管的内壁之间形成能与生产通道连通的取样环空。在第一剪钉剪断的状态下，第一滑套能沿第一外护管轴向向上滑动至第一滑套的上端外壁与第一外护管的上端内壁密封接触，并使得取样环空形成两端封闭的密封取样空间。本发明能够在排液求产后瞬间实现井下关井取样，以得到合格的地层流体的样品。

Description

关井取样阀、试油管柱及其操作方法

技术领域

本发明是关于石油勘探开发试油技术领域，尤其涉及一种关井取样阀、试油管柱及其操作方法。

背景技术

对于低渗透储层非自喷井试油，无论是压前，还是压后试油，常常采用常规试油工艺，经过抽吸(或N₂气举、抽油杆)进行排液求产后，由于未下测试阀，难以实现井下关井测压力恢复曲线及井下取样。部分常规试油井诱喷成功、求产合格后，需要起出井内抽油杆(或抽子)后，再下压力计到井底，采用井口关井测压力恢复；但是，从停抽到压力计下至井内预定位置正常时间需要数十分钟，甚至数小时，既难以实现及时关井测压力恢复，造成压力恢复曲线早期数据丢失，又难以克服井筒储集效应的影响，造成径向流时间延迟及资料录取质量下降，导致压力恢复曲线形态变异，模型诊断困难，解释结果出现较大误差或者无法解释，造成层定性或定量认识不准。

此外，低产、低渗透储层探井、开发井采用常规试油时，由于地层供液差，排液时间有限，采用井口取样时，由于排出液中井筒液占比高、地层产液占比少，容易导致地层液性定性不准、储层认识不清等问题。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种关井取样阀、试油管柱及其操作方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种关井取样阀、试油管柱及其操作方法，能够在排液求产后瞬间实现井下关井取样，以得到合格的地层流体的样品。

本发明的目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种关井取样阀，包括第一外护管和第一滑套，在第一外护管的上部管壁和下部管壁分别开设有第一加压孔和第一外导流孔；在第一滑套的内部形成有生产通道，第一滑套能滑动地穿设在第一外护管内，第一滑套能通过第一剪钉与第一外护管连接，在第一滑套的下部管壁上开设有能与第一外导流孔导通的第一内导流孔；在第一滑套的中部外壁向上形成直径扩大的第一台阶，在第一滑套的外壁且位于第一台阶的上方与第一外护管的内壁之间形成密封的第一内传压环空，第一内传压环空与第一加压孔和第一台阶连通；第一滑套的上端外壁与第一外护管的内壁之间形成能与生产通道连通的取样环空；在第一剪钉剪断的状态下，第一滑套能沿第一外护管轴向向上滑动至第一滑套的上端外壁与第一外护管的上端内壁密封接触，并使得取样环空形成两端封闭的密封取样空间。

在本发明的一较佳实施方式中，在第一滑套的外壁且位于取样环空和第一内传压环空之间向下形成直径扩大的第一下限位台肩，在第一下限位台肩上方设有第一减震垫；在第一外护管的内壁且位于取样环空和第一下限位台肩之间向上形成直径缩小的第一上限位台肩，第一下限位台肩与第一上限位台肩之间留有预设移动距离；在第一剪钉剪断的状态下，第一下限位台肩能通过第一减震垫顶靠在第一上限位台肩上。

在本发明的一较佳实施方式中，在第一滑套的下端连接有锁紧套，锁紧套的下端管壁形成有多个弹性爪，在各弹性爪的下端外壁均向外凸设有凸棱，在第一外护管的下部内壁且位于第一外导流孔的下方开设有环形的锁紧槽；在第一剪钉剪断的状态下，各凸棱能卡设在锁紧槽内。

在本发明的一较佳实施方式中，在第一外护管的上部管壁设有放样阀组件；在第一剪钉剪断的状态下，放样阀组件能与密封取样空间连通。

在本发明的一较佳实施方式中，放样阀组件包括放样阀和放样塞，在第一外护管的侧壁内设有相互连通并均贯穿其外侧壁的第一通孔和第二通孔，并在第一外护管的侧壁内设有贯穿其内侧壁的侧向孔，侧向孔正对第一通孔设置并能与第一通孔连通；放样阀能调节地固定在第一通孔内并能封堵侧向孔，放样塞能拆卸地固定在第二通孔内。

在本发明的一较佳实施方式中，第一外护管包括上下密封固定的第一上护管和第一下护管，在第一上护管的内壁从下向上形成孔径依次减小的第一阶梯孔、第二阶梯孔和第三阶梯孔，第一阶梯孔的顶部孔肩构成第一上限位台肩，第一加压孔开设在第一上护管的管壁上且对应第一阶梯孔的位置，第一外导流孔开设在第一下护管的管壁上；在第一滑套的上部外壁向外突出形成上下间隔设置的第一凸环和第二凸环，第二凸环嵌设在第一阶梯孔内，第二凸环的顶面构成第一下限位台肩，第二凸环的底面构成第一台阶，第二凸环的外壁与第一阶梯孔的孔壁之间形成第一内传压环空；第一凸环密封嵌设在第二阶梯孔内，第一凸环上方的第一滑套的部分与第二阶梯孔的孔壁之间能形成取样环空。

本发明还提供了一种试油管柱，包括从上至下顺序连接的油管、旁通接头、封隔器、导压接管、上述的关井取样阀以及底堵；导压接管的下部套设在第一外护管的上部外侧并与第一外护管的上部外壁之间形成密封的第一外传压环空，第一外传压环空与第一加压孔连通；在旁通接头与导压接管之间连接有穿过封隔器内部的内传压管，内传压管的上端通过设在旁通接头内的第一传压通道与旁通接头的外部连通，内传压管的下端通过设在导压接管侧壁内的第二传压通道与第一外传压环空连通；生产通道通过设在导压接管侧壁内的第一侧轴向孔、封隔器与内传压管之间的环空以及设在旁通接头内的第二侧轴向孔与油管连通。

在本发明的一较佳实施方式中，在关井取样阀和底堵之间连接有第一压力计托筒，并在第一压力计托筒上设有能录取生产通道内的压力的第一压力计。

在本发明的一较佳实施方式中，在封隔器和导压接管之间连接有可开井阀，可开井阀包括第二外护管和第二滑套；在第二外护管的上部管壁和下部管壁分别开设有第二外导流孔和第二加压孔；第二滑套能滑动地穿设在第二外护管内，第二滑套能通过第二剪钉与第二外护管连接，在第二滑套的上部管壁开设有能与第二外导流孔导通的第二内导流孔；在第二滑套的中部外壁向下形成直径扩大的第二台阶，在第二滑套的外壁且位于第二台阶的下方与第二外护管的内壁之间形成密封的第二内传压环空，第二内传压环空与第二加压孔和第二台阶连通；内传压管穿设在第二滑套内，内传压管与第二滑套之间的间隙与生产通道连通；导压接管的上部套设在第二外护管的下部外侧并与第二外护管的下部外壁之间形成密封的第二外传压环空，第二外传压环空与第二加压孔连通，且第二外传压环空通过设在导压接管侧壁内的第三传压通道与内传压管连通。

在本发明的一较佳实施方式中，在第二滑套的外壁且位于第二内传压环空的下方向上形成直径扩大的第二上限位台肩，在第二上限位台肩下方设有第二减震垫；在第二外护管的内壁且位于第二上限位台肩的下方向下形成直径缩小的第二下限位台肩，第二上限位台肩与第二下限位台肩之间留有预设移动距离；在第二剪钉剪断的状态下，第二上限位台肩能通过第二减震垫抵靠在第二下限位台肩上。

在本发明的一较佳实施方式中，在第一加压孔处设有第一破裂盘，在第二加压孔处设有第二破裂盘，且第二破裂盘的破裂压力值大于第一破裂盘的破裂压力值。

在本发明的一较佳实施方式中，在油管和可开井阀之间从上至下顺序连接有循环阀、第二压力计托筒和安全接头，第二压力计托筒上设有能录取油套环空内的压力的第二压力计。

在本发明的一较佳实施方式中，在油管和循环阀之间设有上下连接的负压阀和接捧短节。

本发明还提供了一种上述的试油管柱的操作方法，包括如下步骤：

S10、下入管柱、坐封：将试油管柱下入井内设计深度，试油管柱与套管之间形成油套环空，调整试油管柱，坐封封隔器；

其中，关井取样阀以打开状态入井，第一内导流孔与第一外导流孔导通，取样环空与生产通道连通；可开井阀以关闭状态入井，第二内导流孔与第二外导流孔相互错开；

S20、诱喷排液、求产：对试油管柱进行诱喷排液，地层中的流体依次经第一外导流孔、第一内导流孔和生产通道进入油管，通过第一压力计录取井底流动压力数据；

S30、关井取样：将封隔器上方的油套环空加压至第一压力值，液压依次经第一传压通道、内传压管的内部、第二传压通道、第一外传压环空、第一加压孔和第一内传压环空并作用在第一台阶上，第一剪钉剪断，液体推动第一滑套上移，使得第一内导流孔与第一外导流孔相互错开，第一滑套与第一外护管之间形成密封取样空间，以将流体圈闭在密封取样空间内；通过第一压力计录取的压力数据能得到关井时的压力恢复曲线；

S40、压井、解封、起管柱：对试油管柱依次进行洗井、压井作业，然后拆井口，上提试油管柱，解封封隔器，起出试油管柱。

在本发明的一较佳实施方式中，在步骤S30和步骤S40之间还包括如下步骤：

S35、再次开井生产：将封隔器上方的油套环空加压至第二压力值，第二压力值大于第一压力值，液压依次经第一传压通道、内传压管的内部、第三传压通道、第二外传压环空、第二加压孔和第二内传压环空并作用在第二台阶上，第二剪钉剪断，液体推动第二滑套下移，使得第二内导流孔与第二外导流孔导通，地层中的流体依次经第二外导流孔和第二内导流孔进入油管。

由上所述，本发明中的关井取样阀通过第一外护管和第一滑套的配合，在初始状态时关井取样阀处于打开状态，能够进行排液求产作业；在关井时通过向油套环空打压便可以关闭关井取样阀，且能在关井的瞬间将井下高温高压的流体圈闭在密封取样空间内，实现在排液求产后瞬间井下关井取样，实现了非自喷井井下开井、稳定流动状态下的近储层深度条件下的取样，有利于在低产井近储层区域取得合格的地层流体及高压物性样品，克服了以往测试阀距离储层较远时难以取到合格地层流体样品的不足。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明提供的试油管柱设有负压阀和接捧短节时的结构示意图。

图2：为本发明提供的试油管柱未设负压阀和接捧短节时的结构示意图。

图3：为本发明提供的试油管柱中旁通接头至底堵之间部分在可开井阀处于关闭状态、关井取样阀处于打开状态时的结构示意图。

图4：为图3中可开井阀的结构放大图。

图5：为图3中关井取样阀的结构放大图。

图6：为本发明提供的第一外护管的结构示意图。

图7：为发明提供的试油管柱中旁通接头至底堵之间部分在可开井阀处于打开状态、关井取样阀处于关闭状态时的结构示意图。

图8：为图7中沿A-A方向剖视图。其中，图8中并未示出中心管。

附图标号说明：

101、油管；102、负压阀；103、接捧短节；104、循环阀；105、第二压力计托筒；106、安全接头；

1、旁通接头；11、第二侧轴向孔；12、第一传压通道；

2、内传压管；

3、封隔器；

4、可开井阀；

41、第二外护管；

411、第二上护管；4111、第二外导流孔；4112、限位凸环；

412、第二下护管；4121、第二加压孔；41211、第二破裂盘；4122、第二下限位台肩；

42、第二滑套；421、第二内导流孔；422、第二台阶；423、第二上限位台肩；424、第三凸环；

43、第二剪钉；

44、第二内传压环空；

45、第二减震垫；

5、导压接管；51、第一侧轴向孔；52、第一外传压环空；53、第二传压通道；54、第二外传压环空；55、第三传压通道；

6、中心管；

7、关井取样阀；

71、第一外护管；

711、第一上护管；7111、第一加压孔；71111、第一破裂盘；7112、第一上限位台肩；7113、第一通孔；7114、第二通孔；7115、侧向孔；7116、工艺孔；7117、第一阶梯孔；7118、第二阶梯孔；7119、第三阶梯孔；

712、第一下护管；7121、第一外导流孔；7122、锁紧槽；

72、第一滑套；721、生产通道；722、第一内导流孔；723、第一台阶；724、第一下限位台肩；725、第一凸环；726、第二凸环；

73、第一剪钉；

74、第一内传压环空；

75、取样环空；751、密封取样空间；

76、锁紧套；761、弹性爪；7611、凸棱；

77、放样阀组件；771、放样阀；772、放样塞；773、安全阀；

78、第一减震垫；

8、第一压力计托筒；

9、底堵。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图3至图8所示，本实施例提供一种关井取样阀7，包括第一外护管71和第一滑套72，在第一外护管71的上部管壁和下部管壁分别开设有第一加压孔7111和第一外导流孔7121。

在第一滑套72的内部形成有生产通道721，第一滑套72能滑动地穿设在第一外护管71内，第一滑套72能通过第一剪钉73与第一外护管71连接，在第一滑套72的下部管壁上开设有能与第一外导流孔7121导通的第一内导流孔722。在第一滑套72的中部外壁向上形成直径扩大的第一台阶723，在第一滑套72的外壁且位于第一台阶723的上方与第一外护管71的内壁之间形成密封的第一内传压环空74，第一内传压环空74与第一加压孔7111和第一台阶723连通。第一滑套72的上端外壁与第一外护管71的内壁之间形成能与生产通道721连通的取样环空75。在第一剪钉73剪断的状态下，第一滑套72能沿第一外护管71轴向向上滑动至第一滑套72的上端外壁与第一外护管71的上端内壁密封接触，并使得取样环空75形成两端封闭的密封取样空间751。

具体地，第一滑套72至少具有第一工作位和第二工作位，第一滑套72处于第一工作位时，第一滑套72通过第一剪钉73与第一外护管71连接，第一内导流孔722与第一外导流孔7121导通，取样环空75与生产通道721连通，关井取样阀7处于打开状态；第一滑套72处于第二工作位时，第一剪钉73剪断，第一滑套72的上端外壁与第一外护管71的上端内壁密封接触，且第一滑套72与第一外护管71之间形成密封取样空间751，第一内导流孔722与第一外导流孔7121相互错开，关井取样阀7处于关闭状态。对于所形成的密封取样空间751的容积根据需要而定，例如其容积可以为200～5000ml。

在使用时，将关井取样阀7以打开状态随管柱下入到井下指定位置，此时关井取样阀7处于第一工作位，第一内导流孔722与第一外导流孔7121导通，流体经第一外导流孔7121和第一内导流孔722进入生产通道721，再经上部管柱进入油管101甚至排出至井口，同时流体还会充满取样环空75内。当需要关井时，向油套环空内打压，压力传递到第一加压孔7111，并传递到第一内传压环空74内，高压液体作用在第一台阶723上并对第一滑套72进行施压，当压力达到一定值时，第一剪钉73被剪断，液体推动第一滑套72向上移动，直至第一滑套72的上端外壁与第一外护管71的上端内壁密封接触，此时取样环空75的上端被封闭形成密封取样空间751，流体则被圈闭在该密封取样空间751内，实现关井取样，此时第一滑套72处于第二工作位，关井取样阀7处于关闭状态。

由此，本实施例中的关井取样阀7通过第一外护管71和第一滑套72的配合，在初始状态时关井取样阀7处于打开状态，能够进行排液求产作业；在关井时通过向油套环空打压便可以关闭关井取样阀7，且能在关井的瞬间将井下高温高压的流体圈闭在密封取样空间751内，实现在排液求产后瞬间井下关井取样，实现了非自喷井井下开井、稳定流动状态下的近储层深度条件下的取样，有利于在低产井近储层区域取得合格的地层流体及高压物性样品，克服了以往测试阀距离储层较远时难以取到合格地层流体样品的不足。

在具体实现方式中，如图3和图5所示，在第一滑套72的外壁且位于取样环空75和第一内传压环空74之间向下形成直径扩大的第一下限位台肩724，在第一下限位台肩724上方设有第一减震垫78。在第一外护管71的内壁且位于取样环空75和第一下限位台肩724之间向上形成直径缩小的第一上限位台肩7112，第一下限位台肩724与第一上限位台肩7112之间留有预设移动距离。在第一剪钉73剪断的状态下，如图7所示，第一下限位台肩724能通过第一减震垫78顶靠在第一上限位台肩7112上。

其中，一般第一减震垫78为环形的橡胶垫，套设第一下限位台肩724与第一上限位台肩7112之间的环空内即可，以在第一滑套72上移时起到减振的作用，防止工具破坏。在设计时第一下限位台肩724与第一上限位台肩7112之间的预设移动距离应能够保证第一下限位台肩724通过第一减震垫78顶靠在第一上限位台肩7112上时，第一内导流孔722与第一外导流孔7121相互错开，且第一滑套72与第一外护管71之间形成密封取样空间751。如此，第一滑套72上移时第一滑套72与第一外护管71的上端内壁为滑动密封接触，第一上限位台肩7112上对第一滑套72的上移行程构成限位，避免第一滑套72上移距离过大，影响密封取样空间751的取样。

进一步地，为了避免在施工结束起出管柱时，因上部压力较大而导致第一滑套72的下移，影响密封取样环空75的密封状态，如图5所示，在第一滑套72的下端连接有锁紧套76，锁紧套76的下端管壁形成有多个弹性爪761，在各弹性爪761的下端外壁均向外凸设有凸棱7611，在第一外护管71的下部内壁且位于第一外导流孔7121的下方开设有环形的锁紧槽7122。在第一剪钉73剪断的状态下，如图7所示，各凸棱7611能卡设在锁紧槽7122内。

一般锁紧套76的上端外壁与第一滑套72的下端内壁螺纹连接，相邻两个弹性爪761之间形成贯穿锁紧套76底部的割缝，以使各弹性爪761具有一定弹性；各凸棱7611优选采用圆弧形凸棱。第一滑套72处于第一工作位时，各凸棱7611径向抵压在锁紧槽7122下方的第一外护管71的内壁上；第一滑套72上移处于第二工作位时，第一滑套72上行至行程终点，各凸棱7611卡设在锁紧槽7122内，以对第一滑套72的位置进行锁定。当然，上述的锁紧套76也可以采用其他的结构形式，只要在第一滑套72上移取样成功后能够对第一滑套72的位置进行锁定即可，以便取得合格的PVT(Pressure-Volume-Temperature)样品(即在井底压力、温度、密闭容积条件下取得的油、气、水多项混合的样品)。

在实际应用中，为了便于起出管柱后将密封取样空间751内圈闭的流体取出，在第一外护管71的上部管壁设有放样阀组件77；在第一剪钉73剪断的状态下，放样阀组件77能与密封取样空间751连通。

更具体地，如图8所示，放样阀组件77包括放样阀771和放样塞772，在第一外护管71的侧壁内设有相互连通并均贯穿其外侧壁的第一通孔7113和第二通孔7114，并在第一外护管71的侧壁内设有贯穿其内侧壁的侧向孔7115，侧向孔7115正对第一通孔7113设置并能与第一通孔7113连通。放样阀771能调节地固定在第一通孔7113内并能封堵侧向孔7115，放样塞772能拆卸地固定在第二通孔7114内。

一般第一通孔7113和第二通孔7114同轴设置并垂直于侧向孔7115的轴线方向。为了便于加工该侧向孔7115，在第一外护管71的侧壁内还设有贯穿其外侧壁的工艺孔7116，该工艺孔7116与侧向孔7115同轴设置且工艺孔7116的直径大于侧向孔7115的直径，在工艺孔7116内设有安全阀773，以将该工艺孔7116封堵。在取出流体样品之前，该放样阀771始终封堵该侧向孔7115，放样塞772封堵第二通孔7114。当把管柱起出并需要取出流体样品时，先将放样塞772拆掉，并在第二通孔7114处连接一取样桶或转样装置；然后将放样阀771向外旋出一部分，使得侧向孔7115露出，此时侧向孔7115与第二通孔7114连通，密封取样空间751内的液体便可以经侧向孔7115和第二通孔7114进入取样桶或转样装置内，完成对流体样品的取样或者转样。

进一步地，为了便于加工和安装，如图5和图6所示，第一外护管71包括上下密封固定的第一上护管711和第一下护管712，在第一上护管711的内壁从下向上形成孔径依次减小的第一阶梯孔7117、第二阶梯孔7118和第三阶梯孔7119，第一阶梯孔7117的顶部孔肩构成第一上限位台肩7112，第一加压孔7111开设在第一上护管711的管壁上且对应第一阶梯孔7117的位置，第一外导流孔7121开设在第一下护管712的管壁上。在第一滑套72的上部外壁向外突出形成上下间隔设置的第一凸环725和第二凸环726，第二凸环726嵌设在第一阶梯孔7117内，第二凸环726的顶面构成第一下限位台肩724，第二凸环726的底面构成第一台阶723，第二凸环726的外壁与第一阶梯孔7117的孔壁之间形成第一内传压环空74。第一凸环725密封嵌设在第二阶梯孔7118内，第一凸环725上方的第一滑套72的部分与第二阶梯孔7118的孔壁之间能形成取样环空75。

其中，一般第一上护管711的下端内壁与第一下护管712的上端外壁螺纹连接，第一下护管712能通过上述的第一剪钉73与第一滑套72连接。第一滑套72处于第一工作位时，第一台阶723抵靠在第一下护管712的上端面上，此时取样环空75的下端封闭上端未封闭，因此能与生产通道721连通。第一滑套72处于第二工作位时，第一凸环725上方的第一滑套72部分的外壁与第一阶梯孔7117的孔壁密封接触，取样环空75与第一阶梯孔7117的底部孔肩之间形成密封取样空间751。可以理解，第二凸环726的外径大于第一凸环725的外径，上述的锁紧槽7122开设在第一下护管712上，上述的放样阀组件77设在第二阶梯孔7118对应的第一上护管711的管壁上。

另外，在第一滑套72的外壁且位于第一内导流孔722上方和下方均套设有多个密封圈，以保证排液求产时的密封性；在第二凸环726的外壁且位于第一内传压环空74的上方套设有多个密封圈，以保证第一内传压环空74的密封性；在第一凸环725的外壁套设有多个密封圈，在第一滑套72的上端外壁且位于第一凸环725的上方套设有多个密封圈，以保证第二滑套42上移后形成的密封取样空间751的密封性。可以理解，在第二滑套42相应的外壁开设有环槽，密封圈嵌设在环槽内。

进一步地，如图1至图8所示，本实施例还提供一种试油管柱，包括从上至下顺序连接的油管101、旁通接头1、封隔器3、导压接管5、上述的关井取样阀7以及底堵9。

导压接管5的下部套设在第一外护管71的上部外侧并与第一外护管71的上部外壁之间形成密封的第一外传压环空52，第一外传压环空52与第一加压孔7111连通。在旁通接头1与导压接管5之间连接有穿过封隔器3内部的内传压管2，内传压管2的上端通过设在旁通接头1内的第一传压通道12与旁通接头1的外部连通，内传压管2的下端通过设在导压接管5侧壁内的第二传压通道53与第一外传压环空52连通。生产通道721通过设在导压接管5侧壁内的第一侧轴向孔51、封隔器3与内传压管2之间的环空以及设在旁通接头1内的第二侧轴向孔11与油管101连通。

其中，在第一滑套72内也可以穿设一中心管6，该中心管6的上端与导压接管5密封固定并与内传压管2连通，其下端穿过第一压力计托筒8的内部并与底堵9密封固定连接，此时中心管6与第一滑套72之间的间隙构成上述的生产通道721。当然，也可以直接将导压接管5对应内传压管2底端的位置设计成封闭结构，以简化结构。

使用时，将管柱下入指定位置并坐封后，地层流体通过生产通道721、第一侧轴向孔51、封隔器3与内传压管2之间的环空以及第二侧轴向孔11进入油管101。进行关井时，向封隔器3上方的油套环空进行打压，压力经第一传压通道12、内传压管2、第二传压通道53和第一外传压环空52后传递至第一加压孔7111处，再传递至第一内传压环空74并作用在第一台阶723上，当第一剪钉73剪断后第一滑套72上移，实现关井取样，操作简便。

进一步地，在关井取样阀7和底堵9之间连接有第一压力计托筒8，并在第一压力计托筒8上设有能录取生产通道721内的压力的第一压力计。如此，通过第一压力计的设置在关井的瞬间能够及时测得压力数据，实现了低渗透储层井下关井条件下测压力恢复曲线。

在实际应用中，为了在关井取样后能够实现再次开井生产，如图3和图4所示，在封隔器3和导压接管5之间连接有可开井阀4，可开井阀4包括第二外护管41和第二滑套42，在第二外护管41的上部管壁和下部管壁分别开设有第二外导流孔4111和第二加压孔4121。

第二滑套42能滑动地穿设在第二外护管41内，第二滑套42能通过第二剪钉43与第二外护管41连接，在第二滑套42的上部管壁开设有能与第二外导流孔4111导通的第二内导流孔421。在第二滑套42的中部外壁向下形成直径扩大的第二台阶422，在第二滑套42的外壁且位于第二台阶422的下方与第二外护管41的内壁之间形成密封的第二内传压环空44，第二内传压环空44与第二加压孔4121和第二台阶422连通。内传压管2穿设在第二滑套42内，内传压管2与第二滑套42之间的间隙与生产通道721连通。导压接管5的上部套设在第二外护管41的下部外侧并与第二外护管41的下部外壁之间形成密封的第二外传压环空54，第二外传压环空54与第二加压孔4121连通，且第二外传压环空54通过设在导压接管5侧壁内的第三传压通道55与内传压管2连通。

具体地，第二滑套42至少具有第一位置和第二位置，第二滑套42处于第一位置时，第二滑套42通过第二剪钉43与第二外护管41连接，第二内导流孔421与第二外导流孔4111相互错开，可开井阀4处于关闭状态；第二滑套42处于第二位置时，第二剪钉43剪断，第二内导流孔421与第二外导流孔4111连通。可开井阀4处于打开状态。可以理解，上述的生产通道721与内传压管2的内部互不连通。

使用时，将可开井阀4以关闭状态、关井取样阀7以打开状态随管柱下入井下指定位置并坐封后，如图3所示，此时可开井阀4处于第一位置，关井取样阀7处于第一工作位，可以进行排液求产；需要关井时，通过向油套环空打压即可关闭关井取样阀7，完成关井取样；完成一次关井后，若需要再次开井生产，向封隔器3上方的油套环空再次进行打压，压力经第一传压通道12、内传压管2和第三传压通道55传递至第二外传压环空54，再经第二加压孔4121传递第二内传压环空44内，高压液体作用在第二台阶422上并对第二滑套42进行施压，当压力达到一定值时，第二剪钉43被剪断，液体推动第二滑套42向下移动，直至第二内导流孔421与第二外导流孔4111导通，如图7所示，此时第二滑套42处于第二位置，可开井阀4处于打开状态，可以再进行排液生产。

进一步地，为了便于对第二滑套42的下移形成进行限位，并保证第二滑套42向下移动后第二内导流孔421能刚好与第二外导流孔4111导通，如图4所示，在第二滑套42的外壁且位于第二内传压环空44的下方向上形成直径扩大的第二上限位台肩423，在第二上限位台肩423下方设有第二减震垫45。在第二外护管41的内壁且位于第二上限位台肩423的下方向下形成直径缩小的第二下限位台肩4122，第二上限位台肩423与第二下限位台肩4122之间留有预设移动距离。在第二剪钉43剪断的状态下，如图7所示，第二上限位台肩423能通过第二减震垫45抵靠在第二下限位台肩4122上，以形成限位。一般第二减震垫45为环形的橡胶垫，套设第二上限位台肩423与第二下限位台肩4122之间的环空内即可，以在第二滑套42下移时起到减振的作用，防止工具破坏。

另外，为了在安装时便于对第二滑套42的位置进行定位，在第二外护管41的上端内壁且位于第二滑套42的上方向内突出形成限位凸环4112，第二滑套42处于第一位置时，如图4所示，第二滑套42的上端顶靠在限位凸环4112的底面上。

进一步地，为了便于加工和安装，第二外护管41包括上下密封连接的第二上护管411和第二下护管412，第二外导流孔4111开设在第二上护管411的管壁上，限位凸环4112形成在第二上护管411的上端内壁上。第二加压孔4121开设在第二下护管412的管壁上，第二下限位台肩4122形成在第二下护管412的内壁上。在第二滑套42的中部外部向外突出形成第三凸环424，第三凸环424的顶面构成第二台阶422，第三凸环424的底面构成第二上限位台肩423，第三凸环424的外壁与第二下护管412的内壁之间形成第二内传压环空44。一般第二上护管411的下端外壁与第二下护管412的上端内壁螺纹连接，第二上护管411通过第二剪钉43与第二滑套42连接。第二滑套42处于第一位置时，第二台阶422顶靠在第二上护管411的下端面上。

可以理解，在第二滑套42的外壁且位于第二内导流孔421的上方和下方均套设有多个密封圈，在第三凸环424的外壁且位于第二内传压环空44的下方套设有多个密封圈，在第二滑套42的下端外壁且位于第三凸环424的下方套设有多个密封圈，以保证各处的密封性。

在具体实现过程中，为了更好地控制关井取样阀7实现关闭以及可开井阀4实现打开时的压力，如图3所示，在第一加压孔7111处设有第一破裂盘71111，在第二加压孔4121处设有第二破裂盘41211，且第二破裂盘41211的破裂压力值大于第一破裂盘71111的破裂压力值。

这里破裂盘的结构为现有技术。管柱下入指定位置并坐封后，关井取样阀7处于打开状态，可以进行排液、求产，通过上述的第一压力计录取井底流压数据；当需要关井时，向油套环空加压至第一破裂盘71111的破裂压力值，压力传递至关井取样阀7的内部并剪断第一剪钉73，使得关井取样关闭并同时圈闭取样环空75形成密封取样空间751，完成井下PVT取样，实现井下瞬间关井+取样，第一压力计开始录取关井压力数据；当需要再次开井时，向油套环空内加压至第二破裂盘41211的破裂压力值，压力传递至可开井阀4的内部并剪断第二剪钉43，使得可开井阀4打开，实现再次开井。

进一步地，如图2所示，在油管101和可开井阀4之间从上至下顺序连接有循环阀104、第二压力计托筒105和安全接头106，第二压力计托筒105上设有能录取油套环空内的压力的第二压力计。在施工结束起管柱之前，打开循环阀104，向油套环空内打清水可以进行反循环洗井，以将管柱内的流体及杂质洗出。

这里的第二压力计主要用于检验封隔器3的坐封是否可靠，起到验漏的作用。这里的安全接头106在下部管柱发生卡死等情况时可以脱开，以将上部管柱正常起出，然后再对下部管柱进行打捞作业，使施工更加安全可靠。对于循环阀104、第二压力计、安全接头106以及上述的第一压力计的结构均为现有技术，在此不再赘述。

进一步地，为了在排液求产时起到诱喷作用，如图1所示，在油管101和循环阀104之间设有上下连接的负压阀102和接捧短节103。

其中，负压阀102的结构为现有技术，负压阀102和接捧短节103构成诱喷排液组件。负压阀102内具有能够封堵负压阀102内部的陶瓷片，以将负压阀102上方和下方管柱部分的内部隔开。在将管柱下入井时，可以在负压阀102以上的管柱内部加一部分水并不灌满油管101；待管柱下到井下指定位置并坐封后，向管柱内投棒，将负压阀102内部的陶瓷片打碎，接捧短节103为内径小于负压阀102内径的管状结构，破碎的陶瓷片可以落在接捧短节103上，此时负压阀102上方和下方的管柱部分连通。

由于管柱下入时，关井取样阀7为打开状态，负压阀102下方的管柱部分内部与油套环空是连通的；通过负压阀102内陶瓷片的分隔作用，其上部管柱只加少量的水，这样，投棒使得管柱上下连通后，管柱内的液面低于油套环空内的液面，管柱内形成负压，以达到诱喷的作用。当然，根据需要，也可以采用其他的结构实现诱喷排液，例如，可以在管柱坐封后通过钢丝将抽子(抽子的结构为现有技术)下入管柱内，实现抽吸诱喷。

综上，本实施例中的试油管柱具有如下优点：

(1)实现了非自喷井常规试油抽吸(或N₂气举、抽油杆泵抽)排液、求产后瞬间井下关井测压力恢复、取样，实现及时录取合格的压力恢复曲线及井下取样的目的。

(2)管柱设置近储层关井取样阀7，实现了非自喷井井下开井、稳定流动状态下的近储层深度条件下的取样，有利于在低产井近储层区域取得合格的地层流体及高压物性样品，克服了以往测试阀距离储层较远时难以取到合格PVT样品的不足。

(3)实现了低渗透储层井下关井条件下测压力恢复曲线，解决了非自喷井常规试油难以实现井下关井的难题，也克服了低渗透储层自喷井井口关井测压力恢复时井筒储集效应的影响。

(4)与现有的地层测试技术相比，操作更简单、工具少、费用低。

进一步地，本实施例还提供一种上述的试油管柱的操作方法，包括如下步骤：

S10、下入管柱、坐封：将试油管柱下入井内设计深度，试油管柱与套管之间形成油套环空，调整试油管柱，坐封封隔器3。

其中，关井取样阀7以打开状态入井，第一内导流孔722与第一外导流孔7121导通，取样环空75与生产通道721连通；可开井阀4以关闭状态入井，第二内导流孔421与第二外导流孔4111相互错开。

在步骤S10中，若管柱中如图1所示设有上述的负压阀102，则在步骤S10中，应按照设计的测试压差，一边下入管柱，一边根据试油设计要求向油管101内灌注清水，直至将管柱下入指定位置；若管柱中如图2所示没有设置上述的负压阀102，此时管柱内与油套环空是连通的，直接将管柱下入即可。

S20、诱喷排液、求产：对试油管柱进行诱喷排液，地层中的流体依次经第一外导流孔7121、第一内导流孔722和生产通道721，进入油管101(进入油管101后可能排出地面也可能不排出地面，具体看产量高低)，通过第一压力计录取井底流动压力数据。

在步骤S20中，若管柱中如图1所示设有负压阀102，则需要投棒打开负压阀102，使得管柱内形成负压，实现诱喷排液，进入开井流动试油；若管柱中如图2所示没有设置负压阀102，可以在管柱坐封后通过钢丝将抽子下入管柱内，实现抽吸诱喷。

S30、关井取样：将封隔器3上方的油套环空加压至第一压力值，液压依次经第一传压通道12、内传压管2的内部、第二传压通道53、第一外传压环空52、第一加压孔7111和第一内传压环空74并作用在第一台阶723上，第一剪钉73剪断，液体推动第一滑套72上移，使得第一内导流孔722与第一外导流孔7121相互错开，第一滑套72与第一外护管71之间形成密封取样空间751，以将流体圈闭在密封取样空间751内；通过第一压力计录取的压力数据能得到关井时的压力恢复曲线。

本实施例中的第一压力计可以具有两个探头，既可以测得压力数据，还可以测得温度数据，第一压力计的结构为现有技术。

S40、压井、解封、起管柱：对试油管柱依次进行洗井、压井作业，然后拆井口，上提试油管柱，解封封隔器3，起出试油管柱。

在步骤S40中，进行洗井时是利用上述的循环阀104，将循环阀104打开后便可以进行洗井作业。将试油管柱起出后，若需要将密封取样空间751内的流体样品取出，则需要先将导压接管5与第一外护管71之间的连接拆开，然后再利用放样阀组件77进行放样或者转样操作。

进一步地，在步骤S30和步骤S40之间还包括如下步骤：

S35、再次开井生产：将封隔器3上方的油套环空加压至第二压力值，第二压力值大于第一压力值，液压依次经第一传压通道12、内传压管2的内部、第三传压通道55、第二外传压环空54、第二加压孔4121和第二内传压环空44并作用在第二台阶422上，第二剪钉43剪断，液体推动第二滑套42下移，使得第二内导流孔421与第二外导流孔4111导通，地层中的流体依次经第二外导流孔4111和第二内导流孔421进入油管101(根据产量高低的不同，进入油管101后可能排出地面也可能不排出地面)。

这样，需要再次开井生产时，则进行完步骤S35后，在进入步骤S40；若不需要再次开井生产，可以进行完步骤S30后直接进入步骤S40。

需要说明的是，本实施例中所提到的上、下方位均是指应用在竖直井中时的方位。但在实际使用时本实施例中的关井取样阀7以及试油管柱，不仅可以应用在竖直井中，也可以应用在水平井中。

以上仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (15)

1.一种关井取样阀，其特征在于，包括第一外护管和第一滑套，在所述第一外护管的上部管壁和下部管壁分别开设有第一加压孔和第一外导流孔；

在所述第一滑套的内部形成有生产通道，所述第一滑套能滑动地穿设在所述第一外护管内，所述第一滑套能通过第一剪钉与所述第一外护管连接，在所述第一滑套的下部管壁上开设有能与所述第一外导流孔导通的第一内导流孔；在所述第一滑套的中部外壁向上形成直径扩大的第一台阶，在所述第一滑套的外壁且位于所述第一台阶的上方与所述第一外护管的内壁之间形成密封的第一内传压环空，所述第一内传压环空与所述第一加压孔和第一台阶连通；所述第一滑套的上端外壁与所述第一外护管的内壁之间形成能与所述生产通道连通的取样环空；

在所述第一剪钉剪断的状态下，所述第一滑套能沿所述第一外护管轴向向上滑动至所述第一滑套的上端外壁与所述第一外护管的上端内壁密封接触，并使得所述取样环空形成两端封闭的密封取样空间。

2.如权利要求1所述的关井取样阀，其特征在于，

在所述第一滑套的外壁且位于所述取样环空和所述第一内传压环空之间向下形成直径扩大的第一下限位台肩，在所述第一下限位台肩上方设有第一减震垫；在所述第一外护管的内壁且位于所述取样环空和所述第一下限位台肩之间向上形成直径缩小的第一上限位台肩，所述第一下限位台肩与所述第一上限位台肩之间留有预设移动距离；在所述第一剪钉剪断的状态下，所述第一下限位台肩能通过所述第一减震垫顶靠在所述第一上限位台肩上。

3.如权利要求1所述的关井取样阀，其特征在于，

在所述第一滑套的下端连接有锁紧套，所述锁紧套的下端管壁形成有多个弹性爪，在各所述弹性爪的下端外壁均向外凸设有凸棱，在所述第一外护管的下部内壁且位于所述第一外导流孔的下方开设有环形的锁紧槽；在所述第一剪钉剪断的状态下，各所述凸棱能卡设在所述锁紧槽内。

4.如权利要求1所述的关井取样阀，其特征在于，

在所述第一外护管的上部管壁设有放样阀组件；在所述第一剪钉剪断的状态下，所述放样阀组件能与所述密封取样空间连通。

5.如权利要求4所述的关井取样阀，其特征在于，

所述放样阀组件包括放样阀和放样塞，在所述第一外护管的侧壁内设有相互连通并均贯穿其外侧壁的第一通孔和第二通孔，并在所述第一外护管的侧壁内设有贯穿其内侧壁的侧向孔，所述侧向孔正对所述第一通孔设置并能与所述第一通孔连通；所述放样阀能调节地固定在所述第一通孔内并能封堵所述侧向孔，所述放样塞能拆卸地固定在所述第二通孔内。

6.如权利要求2所述的关井取样阀，其特征在于，

所述第一外护管包括上下密封固定的第一上护管和第一下护管，在所述第一上护管的内壁从下向上形成孔径依次减小的第一阶梯孔、第二阶梯孔和第三阶梯孔，所述第一阶梯孔的顶部孔肩构成所述第一上限位台肩，所述第一加压孔开设在所述第一上护管的管壁上且对应所述第一阶梯孔的位置，所述第一外导流孔开设在所述第一下护管的管壁上；

在所述第一滑套的上部外壁向外突出形成上下间隔设置的第一凸环和第二凸环，所述第二凸环嵌设在所述第一阶梯孔内，所述第二凸环的顶面构成所述第一下限位台肩，所述第二凸环的底面构成所述第一台阶，所述第二凸环的外壁与所述第一阶梯孔的孔壁之间形成所述第一内传压环空；所述第一凸环密封嵌设在所述第二阶梯孔内，所述第一凸环上方的所述第一滑套的部分与所述第二阶梯孔的孔壁之间能形成所述取样环空。

7.一种试油管柱，其特征在于，包括从上至下顺序连接的油管、旁通接头、封隔器、导压接管、如权利要求1-6任一项所述的关井取样阀以及底堵；

所述导压接管的下部套设在所述第一外护管的上部外侧并与所述第一外护管的上部外壁之间形成密封的第一外传压环空，所述第一外传压环空与所述第一加压孔连通；在所述旁通接头与所述导压接管之间连接有穿过所述封隔器内部的内传压管，所述内传压管的上端通过设在所述旁通接头内的第一传压通道与所述旁通接头的外部连通，所述内传压管的下端通过设在所述导压接管侧壁内的第二传压通道与所述第一外传压环空连通；

所述生产通道通过设在所述导压接管侧壁内的第一侧轴向孔、所述封隔器与所述内传压管之间的环空以及设在所述旁通接头内的第二侧轴向孔与所述油管连通。

8.如权利要求7所述的试油管柱，其特征在于，

在所述关井取样阀和所述底堵之间连接有第一压力计托筒，并在所述第一压力计托筒上设有能录取所述生产通道内的压力的第一压力计。

9.如权利要求8所述的试油管柱，其特征在于，在所述封隔器和所述导压接管之间连接有可开井阀，所述可开井阀包括第二外护管和第二滑套；

在所述第二外护管的上部管壁和下部管壁分别开设有第二外导流孔和第二加压孔；所述第二滑套能滑动地穿设在所述第二外护管内，所述第二滑套能通过第二剪钉与所述第二外护管连接，在所述第二滑套的上部管壁开设有能与所述第二外导流孔导通的第二内导流孔；在所述第二滑套的中部外壁向下形成直径扩大的第二台阶，在所述第二滑套的外壁且位于所述第二台阶的下方与所述第二外护管的内壁之间形成密封的第二内传压环空，所述第二内传压环空与所述第二加压孔和第二台阶连通；

所述内传压管穿设在所述第二滑套内，所述内传压管与所述第二滑套之间的间隙与所述生产通道连通；所述导压接管的上部套设在所述第二外护管的下部外侧并与所述第二外护管的下部外壁之间形成密封的第二外传压环空，所述第二外传压环空与所述第二加压孔连通，且所述第二外传压环空通过设在所述导压接管侧壁内的第三传压通道与所述内传压管连通。

10.如权利要求9所述的试油管柱，其特征在于，

在所述第二滑套的外壁且位于所述第二内传压环空的下方向上形成直径扩大的第二上限位台肩，在所述第二上限位台肩下方设有第二减震垫；在所述第二外护管的内壁且位于所述第二上限位台肩的下方向下形成直径缩小的第二下限位台肩，所述第二上限位台肩与所述第二下限位台肩之间留有预设移动距离；在所述第二剪钉剪断的状态下，所述第二上限位台肩能通过所述第二减震垫抵靠在所述第二下限位台肩上。

11.如权利要求9所述的试油管柱，其特征在于，

在所述第一加压孔处设有第一破裂盘，在所述第二加压孔处设有第二破裂盘，且所述第二破裂盘的破裂压力值大于所述第一破裂盘的破裂压力值。

12.如权利要求9所述的试油管柱，其特征在于，

在所述油管和所述可开井阀之间从上至下顺序连接有循环阀、第二压力计托筒和安全接头，所述第二压力计托筒上设有能录取油套环空内的压力的第二压力计。

13.如权利要求12所述的试油管柱，其特征在于，

在所述油管和所述循环阀之间设有上下连接的负压阀和接捧短节。

14.一种如权利要求9-13任一项所述的试油管柱的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10、下入管柱、坐封：将所述试油管柱下入井内设计深度，所述试油管柱与套管之间形成油套环空，调整所述试油管柱，坐封所述封隔器；

其中，所述关井取样阀以打开状态入井，所述第一内导流孔与所述第一外导流孔导通，所述取样环空与所述生产通道连通；所述可开井阀以关闭状态入井，所述第二内导流孔与所述第二外导流孔相互错开；

S20、诱喷排液、求产：对所述试油管柱进行诱喷排液，地层中的流体依次经所述第一外导流孔、第一内导流孔和所述生产通道进入所述油管，通过所述第一压力计录取井底流动压力数据；

S30、关井取样：将所述封隔器上方的油套环空加压至第一压力值，液压依次经所述第一传压通道、所述内传压管的内部、所述第二传压通道、所述第一外传压环空、所述第一加压孔和所述第一内传压环空并作用在所述第一台阶上，所述第一剪钉剪断，液体推动所述第一滑套上移，使得所述第一内导流孔与所述第一外导流孔相互错开，所述第一滑套与所述第一外护管之间形成所述密封取样空间，以将流体圈闭在所述密封取样空间内；通过所述第一压力计录取的压力数据能得到关井时的压力恢复曲线；

S40、压井、解封、起管柱：对所述试油管柱依次进行洗井、压井作业，然后拆井口，上提所述试油管柱，解封所述封隔器，起出所述试油管柱。

15.如权利要求14所述的试油管柱的操作方法，其特征在于，

在步骤S30和步骤S40之间还包括如下步骤：

S35、再次开井生产：将所述封隔器上方的油套环空加压至第二压力值，所述第二压力值大于所述第一压力值，液压依次经所述第一传压通道、所述内传压管的内部、所述第三传压通道、所述第二外传压环空、所述第二加压孔和所述第二内传压环空并作用在所述第二台阶上，所述第二剪钉剪断，液体推动所述第二滑套下移，使得所述第二内导流孔与所述第二外导流孔导通，地层中的流体依次经所述第二外导流孔和第二内导流孔进入所述油管。

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