[发明专利]井下漏层位置测试装置

说明书

技术领域：一种井下漏层位置测试装置，适用于石油天然气钻井过程中发生井漏后漏层位置的测试，属于测试漏层位置的电子设备制造技术领域。

背景技术：在实施石油天然气钻井的过程中，由于地层的原始状态不同，地层的压力系数也不相同，当遇到裂缝，或者其他缝隙较大的地层时，由于钻井液是在有压力的状态下注入井筒的，所以钻井液就会从井筒的环空漏向地层内部，严重的时候，注入地层的钻井液会全部漏入地层，导致地面钻井液的失返；井漏发生后，为了实施堵漏作业，首先要确定漏层的位置，才能分析漏层性质，制定合理有效的井漏处理方案，目前，确定漏层位置的方法主要有综合分析法、测井法、井漏前后泵压变化法、正反循环法、循环时间法、找漏法等，国内现有技术的缺点是：这些方法都是借用其他施工设备，或者依靠人工观察得出数据，然后根据这些数据进行水力学计算和测井数据的人为主观判断，因此测试的结果误差较大；国外为了解决漏层深度的问题，主要使用了专用的漏层位置检测仪器和方法，将测试仪器用专门的设备下入井内，这些仪器的基本工作原理是将流速压头转换为电信号，通过与仪器相连接的电缆将电信号传输到地面的接受装置，根据电信号变化规律的异常判断漏层深度，国外的测漏设备和方法的缺点是：采用的是电缆与测试仪器连接下入井内，所以实施测试需要电缆绞车等成套设备和专门的技术队伍才能进行，在测试过程中，还要向井筒连续灌注液体，因此存在测量时间长、成本高、位置准确性差的问题。

发明内容：本发明的目的是针对现有技术的问题，采用井下电磁流量测试记录，地面下载自动分析判断的方法，设计一种可以利用钻具下入井内实施漏层测试的井下漏层位置测试系统。

本发明是这样实现的：本发明由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括承载短接和流量测试器，承载短接的直径大于钻柱小于井眼，在承载短接本体上设置有一个承载平台，流量测试器设置在承载短接的承载平台上；流量测试器包括测试舱和电路舱，测试舱的任务是在井下对钻井液的流量、压力和温度数据实施采集，电路舱的任务是为测试舱提供电源、记录并存储井下钻井液流速的数据；在实施漏层测试时，根据不同的井眼尺寸选用不同直径的承载短接，然后将流量测试器安装在承载短接上，将连接好流量测试器的承载短接连接在钻杆的下端，随着钻具下入井内，直径大于钻柱的承载短接会与留在井筒中的钻井液进行空间置换，当带有流量测试器的承载短接在漏层底界以上向下运动时，被承载短接置换的钻井液一部分沿承载短接环空上行流出井筒，另一部分会被推入漏层，因此液体流过流量测试器时，其流速也较慢，流动速度会被流量测试器记录下来，当设置有流量测试器的承载短接到达漏层底界以下时，由于下面没有漏层，置换钻井液的压力会变大，因此，钻井液的流速就会较快，这个流速也被流量测试器记录下来，根据两种流速的变化，就可以确定漏层底界的井深；在起钻过程中，通过恒流量向环空灌注钻井液，当承载短接在漏层底界向上运动时，进入井筒的钻井液有一部分被推入了漏层，所以钻井液向下的流动也会较慢，当承载短接到达漏层上界以后，由于进入井筒环空的钻井液不再漏失，所以压力变大，钻井液向下的流速也会加快，这些流动数据被流量测试器记录并存储下来；起钻完毕后，通过设置的数据下载接口将记录的原始数据下载到计算机中，通过分析软件并进行资料解释，确定漏层顶界的井深位置。

本发明的有益效果是：将流量测试器与钻具连接送入井下，通过起下钻或起下钻过程中井口灌注钻井液的方式，采集流速、时间等原始数据并存储，可以大量减少专用设备的使用，减少测试的成本；采用先数据采集，后在地面进行计算分析的方法，可以利用软件对采集的原始数据进行分析、处理，绘制流速-深度曲线图来确定漏层位置井深，具有方便快速地测量出漏层位置的特点，尤其是长裸眼段井漏发生后，可以提高处理井漏的效率和缩短处理井漏的周期，减少井漏损失。

附图说明：

图1为本发明承载短接与流量测试器的组装俯视示意图。

图2为本发明承载短接与流量测试器的组装侧视示意图  

图3为本发明流量测试器的放大局部剖视示意图。

具体实施方式：下面结合附图给出本发明的实施例，本发明由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括承载短接3和流量测试器，承载短接3的直径大于钻柱1，在承载短接3本体上设置有一个承载平台6，在承载平台6的两端连接有上稳流短接2和下稳流短接7，流量测试器由固定卡11和固定螺栓孔8固定在承载短接3的承载平台6上；流量测试器包括测试舱9和电路舱5，测试舱9中设置有电极段4和探测段10，在电极段4中设置有探测电极14，在探测段10中设置有压力和温度传感器15，主要的任务是在井下对钻井液的流量、压力和温度数据实施采集，在测试舱的前端设置有绳帽13；电路舱5中设置有电源和存储器，测试舱9中的探测电极14、压力和温度传感器15由设置在流量测试器内部的线缆与电路舱5的电源和存储器连接；为了下载存储在存储器中的井下钻井液的流速原始数据，在电路舱5中的存储器上还设置有下载接口，电路舱的任务是为测试舱提供电源、记录并存储井下测试钻井液流速的数据；在实施漏层测试时，根据不同的井身结构和钻柱尺寸选用不同直径的承载短接3，承载短接3的直径大于钻杆1的直径，承载短接3的直径小于井筒的直径，然后将流量测试器安装在承载短接3上，将连接好流量测试器的承载短接3连接在钻杆1的下端，为了下钻的顺利，在承载短接3的最前端设置有引鞋12，在下钻过程中，随着钻具的下入，由于承载短接3的直径大于钻杆1，因此会对井下的钻井液形成挤压和空间的置换，井内的钻井液在承载短接3的推动下就会受到向下的挤压，当带有流量测试器的承载短接3在漏层底界以上运动时，被承载短接3推动置换的钻井液一部份沿着承载短接3的环空向上行流出井筒，另一部份会被推动进入漏层，因此推动的压力较小，在这样的情况下，液体向上流过设置在承载短接3上的流量测试器时，其流速也较慢，这个较慢的流动速度和压力数据会被设置在承载短接3上的流量测试器的探测电极14、压力和温度传感器15记录下来，当设置有流量测试器的承载短接3到达漏层底界以下时，由于这里没有漏层，推动和置换钻井液的压力会变大，因此，液体流过设置在承载短接3上的流量测试器时，钻井液的流速就会较快，这个流速也会被设置在承载短接3上的流量测试器的探测电极14、压力和温度传感器15记录下来，根据两种流速的变化，就可以确定漏层底界的井深；同样，在起钻过程中，通过以恒流小排量向环空灌注钻井液，当承载短接3在漏层底界向上运动时，进入井筒的钻井液有一部分被推入了漏层，所以向上的压力较小，钻井液向下的流动也会较慢，当承载短接3到达漏层上界以后，由于进入井筒环空的钻井液不再漏失，所以向上的压力会变大，钻井液向下的流速也会加快，这些有漏层井段的流速和没有漏层井段的流速在通过设置在承载短接3上的流量测试器的探测电极14和压力和温度传感器15时被记录并存储下来；当起钻完毕以后，将流量测试器从承载短接上取下，通过设置的数据下载接口将记录的原始数据下载到计算机中，通过分析软件进行数据回放，并进行资料解释，由于没有漏层井段的流速和有漏层井段的流速完全不相同，因此可以通过绘制流速-深度曲线图来确定漏层位置的井深，并将解释后的数据形成数据文件，供打印输出及资料保存。