[发明专利]煤层气测试直读存储用井下开关井器

说明书

技术领域

本发明涉及煤层气开采技术领域，特别涉及一种煤层气监测过程中的井下开关专用工具。

背景技术

煤层气井地层压力较低，1000米地层的压力约在6～7MPa之间。在进行地层测试中，一般向煤层气井内注入水，然后采用压降方法进行测试。由于注入水的时间有限，压力传播范围较小，为减少井筒储集效应对试井曲线的影响，需要采用井底关井，才能获得准确的地层压力参数、渗透率、表皮系数等为煤层气勘探开发提供可靠依据。煤层气井地层压力低于标准大气压，所以地层测试的方法与石油、天然气井不同。一般采用常规关井阀关井后进行测试。常规关井阀存在以下问题：一是打开关井阀时磨损密封件，导致下次关井不严；二是关井后液柱压力较大，由于没有考虑平衡关井阀上部与下部的压差，打开关井阀时拉力较大，可能拉断钢丝，三是一般只能进行存储方式测试，四是关井可靠性较差，有可能关井不当影响试井资料准确性。

发明内容

本发明的目的是：提供一种煤层气测试直读存储用井下开关井器，与测试仪器连接并下入井内，能进行煤层气井测试。能重复进行井下开关井测试作业，一次下井完成微破裂、注入/压降、原地应力的测试，录取到更加可靠、直观的测试数据。

本发明采用的技术方案是：煤层气测试直读存储用井下开关井器，包括密封托筒短节、密封滑套、中心阀、滑套外筒、压缩弹簧和上滑套。密封托筒短节为圆柱体形有中心孔，在密封托筒短节上端有油管内螺纹，在密封托筒短节的下端有油管外螺纹，能与油管柱连接下入井内。其特征是：在密封托筒短节的中心孔内有密封滑套，密封滑套下端外径与密封托筒短节内径相同，密封滑套下端能在密封托筒短节中心孔内滑动。在密封滑套的外壁中部有环形凸起，环形凸起直径大于密封托筒短节的内径，密封滑套向下滑动时，环形凸起能起到限位作用。在密封滑套的上端有外螺纹，密封滑套上端外螺纹上连接有滑套外筒。在密封滑套壁上有横向导流孔，横向导流孔的位置在密封滑套上端外螺纹的下部并在密封滑套中部环形凸起的上部。密封滑套内有中心孔，在密封滑套中心孔中部有环形凸起，在密封滑套中心孔的环形凸起内有中心阀。中心阀为圆柱状，中心阀下端外径与密封滑套环形凸起内径相同，中心阀能在密封滑套环形凸起内滑动。中心阀有直径为3～6mm的中心孔，中心阀的中心孔是导压孔，能把密封滑套下部的压力传递到中心阀的上部。在中心阀上端有外螺纹，通过中心阀上端外螺纹在中心阀上端连接有上滑套。上滑套为圆柱体形，上滑套有中心孔，中心孔能把井底压力传递给上滑套上部连接的测试仪器。上滑套在滑套外筒内，上滑套上端穿过滑套外筒顶部中心孔。在上滑套的顶部有外螺纹，能连接测试仪器和开关工具。滑套外筒内壁有环形凹槽，滑套外筒与上滑套之间形成环形空间，在滑套外筒与上滑套之间环形空间内有压缩弹簧，压缩弹簧的上端抵在滑套外筒环形凹槽顶部，压缩弹簧的下端压在上滑套外壁凸起的环形台阶上端面上。上滑套外壁凸起的环形台阶下端面在密封滑套的顶端。

为了使每次下放密封滑套时，密封滑套能准确进入密封托筒短节中心孔内，密封滑套的下端有内螺纹，导锥上端有外螺纹，在密封滑套下端通过螺纹连接有导锥。导锥有中心孔，导锥的下端外壁为圆锥形。在导锥的下端有卸流斜孔，卸流斜孔与中心孔连通。

为了提高密封性，在密封托筒短节与密封滑套之间有密封圈；在密封滑套与中心阀之间有密封圈；在中心阀与上滑套之间有密封圈。

简述煤层气测试直读存储用井下开关井器工作原理：参阅图1。当需要进行关井测试时，压缩弹簧6向下推动上滑套7，上滑套7下端连接的中心阀4插入密封滑套3中心孔内。此时密封滑套3将油管上下两端点液柱分割开来，上部液柱的压力不会传递到密封滑套3以下的液柱压力。这样就使得堵塞器以下的油管内液体与上部的液体实现了隔离，可以测试关井后下部压力变化情况。即关井后下部压力通过中心阀4中心孔和上滑套7中心孔，传递给上滑套7上部安装的测试仪器。

当需要开井时，向上拉动上滑套7上部连接的开关工具，带动上滑套7和中心阀4向上滑动，当中心阀4下端滑出密封滑套3中心孔，密封滑套3外部液体通过密封滑套3的导流孔9进入密封滑套3内，并于密封滑套3内的流体汇合，起到平衡密封滑套3内外压力的作用，减少上提开关工具的钢丝或电缆的拉力。当密封滑套3内外压力平衡后，继续上提开关工具，能轻松地从密封托筒短节1内提出密封滑套3，实现开井。上滑套7上部连接直读压力计，能实现直读测试数据。

通过上提、下放钢丝(电缆)，操作井下开关井器，可实现多次开关井和多次测试地层参数。