[发明专利]一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具及测试方法

权利要求书

1.一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具，其特征在于，包括电源短节（2）、分流器短节（3）、上执行机构（4）、上封隔器（5）、抽吸测试短节（6）、与上封隔器（5）结构相同的下封隔器（7）、与上执行机构（4）结构相同的下执行机构（8）、电气短节（9）、下接头（10）以及连接筒（11）；

所述连接筒（11）为中空圆筒，其中部的外壁上设有正向液压凹槽（111）、反向液压凹槽（112）；

所述上执行机构（4）包括活塞（41）、接头（42），所述活塞（41）的右端套于所述接头（42）外部，所述接头（42）端部与活塞（41）内腔之间具有间隙，该间隙为正向液压腔（43）；

所述上封隔器（5）包括中心轴（51）和依次套设在中心轴（51）上的压缩承力环Ⅱ（52）、多对橡胶封隔元件（53）、压缩承力环Ⅰ（54）；所述中心轴（51）的一端插入所述活塞（41）内并与接头（42）连接，所述中心轴（51）与活塞（41）的左端内腔之间具有间隙，该间隙为反向液压腔（55），所述中心轴（51）上还设有与正向液压腔（43）相通的正向通孔（56）、与反向液压腔（55）相通的反向通孔（58）；所述压缩承力环Ⅱ（52）一端压在所述中心轴（51）上，另一端顶在所述橡胶封隔元件（53）的侧面上；所述压缩承力环Ⅰ（54）一端顶在所述活塞（41）的左端端面上，另一端压在所述橡胶封隔元件（53）的侧面上；

所述抽吸测试短节（6）包括抽吸本体（61），所述抽吸本体（61）内具有依次连通的抽吸流体出入口（62）、流体存储腔（63）、连接通道Ⅰ（64）、电磁腔（65）、与电磁腔（65）相通的连接通道Ⅱ（66）以及与连接通道Ⅰ（64）相通的连接通道Ⅲ（67），所述连接通道Ⅰ（64）内设有工字型活塞（68），所述电磁腔（65）内设有电磁阀，所述流体存储腔（63）内设有压力传感器；

所述分流器短节（3）包括分流本体（31），所述分流本体（31）内具有控制腔（33）、分流腔（34）、压力腔（35）以及与控制腔（33）连通的内腔（38），所述控制腔（33）分别与分流腔（34）、压力腔（35）连通，所述控制腔（33）内设有电磁阀芯Ⅰ（32），所述分流腔（34）、压力腔（35）内均设有电磁阀芯Ⅱ（36）以及堵头（37），所述分流本体（31）的端部设有与压力腔（35）相通的环形凹槽，所述环形凹槽内设有多通道环形换向电磁阀（39）；

所述电源短节（2）、分流器短节（3）、上执行机构（4）的接头（42）依次连接，所述抽吸测试短节（6）的抽吸本体（61）两端分别与上封隔器（5）、下封隔器（7）的中心轴（51）连接，所述下执行机构（8）的接头（42）、电气短节（9）、下接头（10）依次连接，下接头（10）内设有压力传感器Ⅱ；

所述连接筒（11）一端连接在所述分流器短节（3）的分流本体（31）内，另一端连接在所述下封隔器（7）内；所述正向液压凹槽（111）、反向液压凹槽（112）均与所述分流本体（31）端部的环形凹槽相通，所述正向液压凹槽（111）分别与正向液压腔（43）、连接通道Ⅲ（67）相通，所述反向液压凹槽（112）分别与反向液压腔（55）、连接通道Ⅱ（66）相通。

2.根据权利要求1所述的一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具，其特征在于，所述电源短节（2）上设有用于供电的电池（21）。

3.根据权利要求1所述的一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具，其特征在于，所述接头（42）与活塞（41）之间设有密封圈Ⅰ（44）。

4.根据权利要求3所述的一种双封隔器结构的随钻地层压力测量工具，其特征在于，所述中心轴（51）与活塞（41）、接头（42）之间均设有密封圈Ⅱ（57）。

5.一种权利要求1-4任一项所述双封隔器结构的随钻地层压力测量工具的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、组合井下钻具组合，将随钻地层压力测量工具安装于MWD工具下端；

S2、井下钻具组合组装完成后，在钻台上对双封隔器结构的随钻地层压力测量工具进行测试；

S3、当需要进行随钻地层压力测量时，停止旋转钻柱，通过提升、下放钻柱来定位所需要测试的地层测点；

S4、向井下随钻地层压力测量工具发送压力脉冲，下接头（10）内安装的压力传感器Ⅱ检测到钻井泵开停泵信号，在电气短节内的电气测量与控制电路系统解码该信号后，启动随钻地层压力测量工具工作；

S5、控制分流器短节（3）内的电磁阀芯Ⅰ（32）处于开启状态时，分流器短节将钻柱内的一部分钻井液进行分流，使其进入压力腔（35），进入压力腔（35）的部分钻井液通过环形凹槽中的多通道环形换向电磁阀（39）控制环形凹槽与正向液压凹槽（111），或者与反向液压凹槽（112）连通，从而提供正向高压液压动力源或者反向高压液压动力源；

S6、封隔器进行座封：控制分流器短节（3）内的电磁阀芯Ⅰ（32）、多通道环形换向电磁阀（39）工作，使得环形凹槽与正向液压凹槽（111）相通，从而正向高压液压动力源与正向液压腔（43）接通，即所述正向液压腔（43）进液、反向液压腔（55）排液，从而使两个活塞（41）向下和向上推动，活塞（41）挤压压缩承力环Ⅰ（54），压缩承力环Ⅰ（54）继续挤压橡胶封隔元件（53），橡胶封隔元件（53）在轴向挤压作用下发生径向膨胀，当正向液压腔（43）推动至极限位置实现封隔器座封；

S7、当封隔器座封完成后，控制分流器短节（3）内的电磁阀芯Ⅰ（32）工作，使正向高压液压动力源与连接通道Ⅲ（67）连通，从而使工字型活塞（68）移动，进而使上封隔器（5）、下封隔器（7）之间环空流体进入流体存储腔（63），并使上封隔器（5）、下封隔器（7）之间的环空产生压力降，实现对流体的抽吸测试；

S8、抽吸完成后，在整个过程中由压力传感器测试流体存储腔（63）内的压力，通过解释和分析压力响应曲线得到地层压力、地层渗透率、地层流体流度数据并通过MWD上传；

S9、封隔器进行解封：控制分流器短节（3）内的电磁阀芯Ⅰ（32）、多通道环形换向电磁阀（39）工作，使得环形凹槽与反向液压凹槽（112）相通，使反向高压液压动力源与反向液压腔（55）接通，即所述反向液压腔（55）进液、正向液压腔（43）排液，从而使两个活塞（41）向上和向下推动，此时作用在橡胶封隔元件（53）上的挤压力逐渐消失，而橡胶封隔元件（53）在自身的回弹力作用下恢复，并推动压缩承力环Ⅰ（54）复位，当反向液压腔（55）推动至极限位置实现封隔器解封；

S10、完成封隔器解封后，控制电磁腔（65）内的电磁阀工作，使电磁腔（65）与抽吸本体（61）的内腔相通，反向高压液压动力源通过连接通道Ⅱ（66）进入电磁腔（65）内，进而使流体存储腔（63）内的流体通过抽吸流体出入口（62）排向井眼环空，实现抽吸测试系统的排液恢复，以备下一次测试；

S11、控制分流器短节（3）内的电磁阀芯Ⅰ（32）停止工作，完成测试，恢复正常钻井作业。