[发明专利]石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器

说明书

技术领域

本发明涉及一种井下管柱张力检测仪器，特别是涉及一种石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器。

背景技术

随着海洋和陆地水平油井钻采的发展，水平井井下地层分层压裂技术日臻成熟，然而在压裂过程中，饶性管柱串与井下井壁接触复杂，理论计算的安全压裂压力值并不准确，有时甚至造成管柱串断裂的事故发生，造成很大的经济损失。对压裂管柱串实际张力的检测和安全压裂压力的确定，是压裂工艺的关键。

发明内容

本发明作为一种作业便捷，操作维护简单的井下地层压裂管柱串张力检测仪器，将为压裂施工工艺的制定提供可靠的经验数据，使得压裂施工更加高效，安全。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种石油井下地层压裂管柱工具串张力检测仪器，包括张力计芯轴，沿张力计芯轴外壁套有耐压外管，在耐压外管与张力计芯轴之间依次至上而下设有相互连接的传感器、电路板和锂电池组件和电源开关装置；所述张力计芯轴的下端套接有下接头。

进一步地，所述张力计芯轴与耐压外管相套接上端与下端部分别设有上密封圈和下密封圈。

进一步地，所述传感器设置于张力计芯轴与耐压外管套接上密封圈的下方，沿张力计芯轴周向分布有4-8个芯轴槽，各芯轴槽上设有一个传感器。

进一步地，所述传感器靠近耐压外管侧设有薄壁钢管，薄壁钢管通过其下方的卡环定位。

进一步地，所述卡环外周设有镶装橡胶胶圈的环形槽。

进一步地，所述电路板设置于张力计芯轴与耐压外管套接的传感器下方，沿张力计芯轴周向分布有4-8个芯轴槽，沿各芯轴槽槽底面上设有一块电路板，各电路板上填充有硅凝胶。

进一步地，所述电路板与槽底面之间衬垫一层聚四氟乙烯板。

进一步地，所述锂电池组件位于张力计芯轴2与耐压外管套接的电路板下方，沿张力计芯轴周向分布有4-8个芯轴槽，沿各芯轴槽底部各设有一块电池筒，各电池筒两侧分别设有压块。

进一步地，所述电源开关装置设置在张力计芯轴与耐压外管套接的下密封圈的上方，电源开关装置由依次垂直设置在张力计芯轴上的液压缸和行程开关构成，液压缸通过其活塞杆连接控制杠杆与行程开关相接。

进一步地，所述行程开关通过接线柱连接锂电池导线与锂电池组件相连。

本发明是用来检测和记录井下地层压裂管柱串的张力。传感器把芯轴材料在轴向张力作用下产生的应变，转换成应变片阻抗的变化。耐压外管部分为隔离密封井下高压井液，为张力计提供可靠的工作环境。测量和记录电路将传感器部分应变片阻抗的变化，进行张力变换以及实时数据存储。锂电池为张力计提供工作电源。电源开关用于非工作状态下，断开电池供电，以便节省电源消耗。

本发明的主要优点是：提供一种地层压裂管柱串张力测量结构；通过对芯轴的应变变形量的检测来测量张力的大小，并通过电路进行数据处理和存储，在井上进行测量结果的回放，通过一组锂电电池给测量系统提供电能，使用一个液压缸和行程开关，对电源进行通断切换，控制测量系统工作状态。一组应变式张力传感器，与芯轴固定，芯轴的轴向张力的变化，使得应变式传感器的输出正比于张力变化的信号。应变式传感器的输出，经由安装在芯轴上的电路部分进行处理并存储，测量完成后收回仪器，并在井上进行结果回放。，由一组锂电电池供电，并由一个液压缸和行程开关对电源进行通断切换，控制测量系统工作状态。在井上，液压缸活塞杆复位，行程开关触点断开，系统断电停止工作；下井后，液压缸活塞杆顶出，行程开关触点闭合，系统供电开始测量。

该仪器设计独特；整体结构简单，维修保养方便。

附图说明

图1（a）和图1（b）是本发明机械结构图。

图2是本发明机械结构图A—A剖视图。

图3是本发明机械结构图B—B剖视图。

图4是本发明机械结构图C—C剖视图。

图5是本发明机械结构图D—D剖视图。

图6-1和图6-2是本发明电源开关布置图。