技术领域
[0001] 本实用新型是一种小井眼地层测试取样器，适用于石油
测井行业。
背景技术
[0002] 现有的地层测试取样器工作原理主要是液压动
力部分由
电机泵提供液压油进入
探头探针部分进行推靠，预测功能通过单独的直流电机带动预测室
活塞移动实现，可实现测压功能和抽排功能；结构主要是整体式结构，菱形推靠臂设计，仪器外径较大，不适用于井斜突变、膨松地层和小井眼的井；不能实时测试地层
流体电阻率和
密度；没有独立的储样短节，不能取PVT样品。
发明内容
[0003] 为了克服传统地层测试器外径较大，不能使用在井斜突变的井、膨松地层和受限制井眼等问题，克服同类产品不能实时测试地
层流体电阻率和密度，不能取PVT样品的缺点。本产品的目的是提供一种小井眼地层测试取样器（RCT-S），用于小井眼的
电缆地层测试取样器，最大外径92mm。可用于传统电缆地层测试器不能使用的井，例如井斜突变的井、膨松地层和受限制井眼等。小井眼地层测试取样器（RCT-S）一次下井可重复开腿和收腿，同时，可多次重复测试地
层压力和泥浆压力，可记录10cc和5cc的压力曲线。
石英压力
传感器可提供快速、精确的压力测量，流体分析短节可以实时监测地层流体电阻率、密度和持
水率，对于分析地层流体组成提供数据。可接不同容积的样筒：600cc（2个）、1加仑和2.75加仑。
采样单元接泵抽短节可取PVT样品。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
[0005] 小井眼地层测试取样器主要由地面
数据采集系统和井下仪器组成，其中：地面数据采集系统主要由多功能面板（MFP）、地层测试电源及采集面板（FAP）、交流程控电源（CW-1251P）、可编程高压直流电源（ITECH-IT6726VS）、PI地层测试取样
软件（PIWST-RCT）、工控机、
打印机组成，通过测井电缆与井下仪器相连接；
[0006] 井下仪器由
马笼头、井下
张力短节（DFG-R）、遥测伽马仪（TGT-B）、
电子节（RCT-S-FC）、液压单元（RCT-S-HU）、单探针短节（RCT-S-PS）、采样单元（RCT-S-SU）、流体分析短节（RCT-S-FA）和泵抽短节（RCT-S-PO）组成，各短节之间通过电器接头相连接。
[0007] 电子节主要由供电板、通讯板、应变
压力传感器采集板、电磁
阀控制板、
温度和电机测速采集板组成。供电板给各个
电路板供电，
电磁阀控制板接收通讯板的控制
信号，控制液压单元（RCT-S-HU）和单探针短节（RCT-S-PS）中的电磁阀；应变压力传感器采集板采集地层压力信号通过通讯板将数据传输到地面；温度和电机测速采集板采集地层温度信号和液压单元（RCT-S-HU）内的电机转速信号通过通讯板将数据传输到地面；此外，通讯板包含石英传感器的数据采集和传输和差压传感器的数据采集和传输。
[0008] 液压单元主要由电机（MOTOR1）、
液压泵一（PUMP1）、电磁阀一（SOL1）、
单向阀一（CV1）、差压传感器一（PG1）、单向阀八（CV8）、手动阀（ADV1）、单向阀二（CV2）、电磁阀二（SOL2）、
安全阀二（RV2）、
蓄能器（ACC1）、安全阀一（RV1）和补偿器一（COMP1）组成。
[0009] 单探针短节（RCT-S-PS）主要由单向阀三（CV3）、电磁阀三（SOL3）、差压传感器二（PG2）、安全阀三（RV3）、电磁阀八（SOL8）、顺序阀（SQ1）、平衡阀（EQ1）、单向阀四（CV4）、安全阀四（RV4）、电磁阀四（SOL4）、电磁阀五（SOL5）、预测室二（PRETEST2）、预测室一（PRETEST1）、电磁阀六（SOL6）、封闭阀一（SV1）、电磁阀七（SOL7）、封闭阀二（SV2）、石英传感器（QG1）、应变传感器（SGP1）和探针总成组成。
[0010] 采样单元主要由采样电子部分和采样机械部分组成，其中，采样电子部分主要由供电板、通讯板和电磁阀控制板组成；机械部分由电磁阀九（SOL9）、电磁阀十（SOL10）、电磁阀十一（SOL11）、电磁阀十二（SOL12）、电磁阀十三（SOL13）、电磁阀十四（SOL14）、电磁阀十五（SOL15）、液控阀一（HV1）、封闭阀三（SV3）、封闭阀四（SV4）、液控阀二（HV2）、储样缸一（T1）和储样缸二（T2）组成。
[0011] 电磁阀控制板接收通讯板的
控制信号，控制采样单元（RCT-S-SU）中的电磁阀。
[0012] 流体分析短节（RCT-S-FA）主要由供电板、通讯板、电阻率传感器采集板、音叉密度传感器采集板、持水率传感器采集板、电阻率传感器、音叉密度传感器和持水率传感器组成；
[0013] 电阻率传感器采集板采集电阻率传感器信号发送给通讯板，从而检测地层流体的电阻率；音叉密度传感器采集板采集音叉密度传感器信号发送给通讯板，从而检测地层流体的密度；持水率传感器采集板采集持水率传感器信号发送给通讯板，从而检测地层流体的
含水量。
[0014] 泵抽短节（RCT-S-PO）主要由泵抽电子部分和泵抽机械部分组成，其中，泵抽电子部分由供电板、通讯板、差压传感器和电位器采集板、直流电机控制板、电机驱动板和电磁阀控制板组成；泵抽机械部分主要由电机（Mortor2）、液压泵二（PUMP2）、安全阀五（RV5）、差压传感器三（PG3）、补偿器二（COMP2）、电磁阀十六（SOL16）、单向液控
常闭阀一（NC1）、单向液控
常开阀一（NO1）、单向液控常闭阀二（NC2）、单向液控常开阀二（NO2）、单向阀七（CV7）、安全阀六（RV6）、电磁阀十七（SOL17）、电磁阀十八（SOL18）、泥浆换向阀三（CVM3）、泥浆换向阀一（CVM1）、泥浆换向阀二（CVM2）、泥浆换向阀四（CVM4）、泵抽缸和电位器组成；
[0015] 差压传感器和电位器采集板接收通讯板的控制信号，控制差压传感器三（PG3）和电位器；直流电机控制板和电机驱动板接收通讯板的控制信号，控制电机（Mortor2）；电磁阀控制板接收通讯板，控制电磁阀十六（SOL16）、电磁阀十七（SOL17）和电磁阀十八（SOL18）。
[0016] 本实用新型的有益效果：
[0017] 1、直径为92mm, 可用于传统电缆地层测试器不能使用的井，例如井斜突变的井、膨松地层和受限制井眼等；
[0018] 2、采用模
块化设计，可以根据客户需求，进行选择组装作业，易于操作，节省成本；
[0019] 3、采用
精度较高的电阻率传感器、持水率传感器和音叉密度传感器，可对地层流体进行实时监测分析；
[0020] 4、小直径设计可用于传统电缆地层测试器不能使用的井，例如井斜突变的井、膨松地层和受限制井眼等；
[0021] 5、对比其他小井眼地层测试器，增加采样单元、流体分析短节和独立泵抽短节，可以取高
质量的PVT样品。
附图说明
[0022] 图1是本实用新型小井眼地层测试取样器系统连接示意图；
[0023] 图2是本实用新型小井眼地层测试取样器电子节原理
框图；
[0024] 图3是本实用新型小井眼地层测试取样器液压单元液压原理图；
[0025] 图4是本实用新型小井眼地层测试取样器单探针短节液压原理图；
[0026] 图5是本实用新型小井眼地层测试取样器采样单元电子部分原理框图；
[0027] 图6是本实用新型小井眼地层测试取样器采样单元机械部分液压原理图；
[0028] 图7是本实用新型小井眼地层测试取样器流体分析短节原理框图；
[0029] 图8是本实用新型小井眼地层测试取样器泵抽短节电子部分原理框图；
[0030] 图9是本实用新型小井眼地层测试取样器泵抽短节机械部分液压原理图。
具体实施方式
[0031] 如图1所示，小井眼地层测试取样器（RCT-S）主要由地面数据采集系统和井下仪器组成，其中：
[0032] 地面数据采集系统主要由多功能面板（MFP）1、地层测试电源及采集面板（FAP）2、交流程控电源（CW-1251P）3、可编程高压直流电源（ITECH-IT6726VS）4、PI地层测试取样软件（PIWST-RCT）、工控机5、打印机6组成，通过测井电缆与井下仪器相连接；
[0033] 井下仪器由马笼头7、井下张力短节（DFG-R）8、遥测伽马仪（TGT-B）9、电子节（RCT-S-FC）10、液压单元（RCT-S-HU）11、单探针短节（RCT-S-PS）12、采样单元（RCT-S-SU）13、流体分析短节（RCT-S-FA）14和泵抽短节（RCT-S-PO）15组成，各短节之间通过电器接头相连接。地面数据采集系统：交流程控电源（CW-1251P）3和可编程高压直流电源（ITECH-IT6726VS）4分别与多功能面板（MFP）1连接，通过多功能面板（MFP）1升压为井下仪器内的电机供电；多功能面板（MFP）1与地层测试电源及采集面板（FAP）2连接，通过地层测试电源及采集面板（FAP）2采集数据和进行缆芯分配；电缆一端与地层测试电源及采集面板（FAP）2连接；工控机5与地层测试电源及采集面板（FAP）2通过工控机5内的PI地层测试取样软件（PIWST-RCT）下发命令；工控机5与打印机6连接，方便打印数据、曲线图等。地面数据采集系统通过电缆与井下仪器相连，为井下仪器供电，发出控制信号，接收、处理井下仪器通过电缆上传的数据，并对井下仪器工作状态进行实时监控与显示，处理各种测量数据等。
[0034] 电缆另一端与马笼头7上端连接，马笼头7下端与张力短节（DFG-R）8连接；张力短节（DFG-R）8下端与遥测伽马仪（TGT-B）9上端连接；遥测伽马仪（TGT-B）9下端与电子节（RCT-S-FC）10上端连接；电子节（RCT-S-FC）10下端与液压单元（RCT-S-HU）11上端连接；液压单元（RCT-S-HU）11下端与单探针短节（RCT-S-PS）12上端连接；单探针短节（RCT-S-PS）12下端与采样单元（RCT-S-SU）13上端连接；采样单元（RCT-S-SU）13下端与流体分析短节（RCT-S-FA）14上端连接；流体分析短节（RCT-S-FA）14下端与泵抽短节（RCT-S-PO）15上端连接；各短节对接电子部分通过电器接头实现。
[0035] 如图2所示，电子节（RCT-S-FC）10通过遥测伽马仪（TGT-B）12与地面数据采集系统进行通讯，电子节（RCT-S-FC）10是液压单元（RCT-S-HU）11和单探针短节（RCT-S-PS）12的电子线路。电子节（RCT-S-FC）10主要由供电板1001、通讯板1002、应变压力传感器采集板1005、电磁阀控制板1004、温度和电机测速采集板1003组成。供电板1001给各个
电路板供电，电磁阀控制板1004接收通讯板1002的控制信号，控制液压单元（RCT-S-HU）11和单探针短节（RCT-S-PS）12中的电磁阀；应变压力传感器采集板1005采集地层压力信号通过通讯板
1002将数据传输到地面；温度和电机测速采集板1003采集地层温度信号和液压单元（RCT-S-HU）11内的电机转速信号通过通讯板1002将数据传输到地面；此外，通讯板1002包含石英传感器和差压传感器的数据采集和传输。
[0036] 如图3所示，液压单元（RCT-S-HU）11主要由电机（MOTOR1）1101、液压泵一（PUMP1）1102、电磁阀一（SOL1）1103、单向阀一（CV1）1104、差压传感器一（PG1）1105、单向阀八（CV8）
1106、手动阀（ADV1）1107、单向阀二（CV2）1108、电磁阀二（SOL2）1109、安全阀二（RV2）1110、蓄能器（ACC1）1111、安全阀一（RV1）1112和补偿器一（COMP1）1113组成。
[0037] 电机（MOTOR1）1101和电磁阀一（SOL1）1103接收到地层测试电源及采集面板（FAP）供电和工作命令后，电机（MOTOR1）1101驱动液压泵一（PUMP1）1102工作，电磁阀一（SOL1）1103打开，液压泵一（PUMP1）1102输出液压油通过单向阀一（CV1）1104和电磁阀一（SOL1）
1103回到油箱，直到电机达到要求的转速，电磁阀二（SOL2）1109上电，液压油通过单向阀二（CV2）1110，进入蓄能器（ACC1）1111，同时，液压油进入所有泵输出端连接的管线，随着压力的增加，当压力达到750psi时，液压油压缩蓄能器（ACC1）1111
弹簧，当弹簧压缩到底时，系统压力迅速升至3600psi，差压传感器一（PG1）1105将压力值传输到地面。
[0038] 当系统失电或传输失败时，需要自动收腿，电磁阀二（SOL2）1109打开（断电），由于蓄能器（ACC1）1111内弹簧力使得液压油通过电磁阀二（SOL2）1109，进入收腿液压线路，保证仪器收腿。
[0039] 如图4所示，单探针短节（RCT-S-PS）主要由单向阀三（CV3）1201、电磁阀三（SOL3）1202、差压传感器二（PG2）1203、安全阀三（RV3）1204、电磁阀八（SOL8）1205、顺序阀（SQ1）
1206、平衡阀（EQ1）1207、单向阀四（CV4）1208、安全阀四（RV4）1209、电磁阀四（SOL4）1210、电磁阀五（SOL5）1211、预测室二（PRETEST2）1212、预测室一（PRETEST1）1213、电磁阀六（SOL6）1214、封闭阀一（SV1）1215、电磁阀七（SOL7）1216、封闭阀二（SV2）1217、石英传感器（QG1）1218、应变传感器（SGP1）1219和探针总成1220组成。
[0040] 开腿功能：电磁阀三（SOL3）1202通电，电磁阀八（SOL8）1205通电，液压油通过单向阀三（CV3）1201、电磁阀三（SOL3）1202进入平衡阀（EQ1）1207和探针总成1220，使得平衡阀（EQ1）1207关闭，探针总成1220开腿，当压力达到2800psi±100psi，顺序阀（SQ1）1206打开，探针总成1220的探针过滤活塞打开，当压力达到3600psi，完成开腿功能。压力由差压传感器二（PG2）1203检测，当系统压力达到4300psi，通过安全阀三（RV3）1204泄压，保持系统压力3600psi。同时，平衡阀（EQ1）1207一端和探针总成1220各个活塞一端液压油通过电磁阀八（SOL8）1205进入油箱。
[0041] 收腿功能和关闭预测室功能：电磁阀三（SOL3）1202断电，电磁阀八（SOL8）1205断电，液压油通过电磁阀八（SOL8）1205进入平衡阀（EQ1）1027、预测室二（PRETEST2）1212、预测室一（PRETEST1）1213和探针总成1220，平衡阀（EQ1）1027打开，探针总成1220收腿，若系统压力达到2800psi，安全阀四（RV4）1209打开，液压油进入预测室二（PRETEST2）1212和预测室一（PRETEST1）1213，关闭预测室，如果失电或传输失效，小井眼地层测试取样器(RCT-S)通过蓄能器自动收腿。
[0042] 测压功能：当小井眼地层测试取样器(RCT-S)开腿完成，电磁阀四（SOL4）1210通电，预测室二（PRETEST2）1212和预测室一（PRETEST2）1213打开，由于预测室二（PRETEST2）1212和预测室一（PRETEST1）1213的活塞面积不同，所以先打开预测室一（PRETEST1）1213，当压力达到1270psi时打开预测室二（PRETEST2）1212，预测室二（PRETEST2）1212和预测室一（PRETEST1）1213另一端液压油通过单向阀四（CV4）1208、电磁阀八（SOL8）1205回到油箱，实现测压。
[0043] 封闭阀打开和关闭：封闭阀一（SV1）1215和封闭阀二（SV1）1217是在测压前关闭。电磁阀五（SOL5）1211通电，液压油通过电磁阀五（SOL5）1211进入封闭阀一（SV1）1215和封闭阀二（SV1）1217，关闭封闭阀。若打开封闭阀一（SV1）1215，电磁阀五（SOL5）1211断电，电磁阀六（SOL6）1214通电；若打开封闭阀二（SV2）1217，电磁阀五（SOL5）1211断电，电磁阀七（SOL7）1216通电。
[0044] 如图5和图6所示，采样单元（RCT-S-SU）13分为电子部分和机械部分。电子部分由供电板1321、通讯板1322和电磁阀控制板1323组成。机械部分由电磁阀九（SOL9）1301、电磁阀十（SOL10）1302、电磁阀十一（SOL11）1303、电磁阀十二（SOL12）1304、电磁阀十三（SOL13）1305、电磁阀十四（SOL14）1306、电磁阀十五（SOL15）1307、液控阀一（HV1）1308、封闭阀三（SV3）1309、封闭阀四（SV4）1310、液控阀二（HV2）1311、储样缸一（T1）1312和储样缸二（T2）
1313组成。
[0045] 供电板1321给各个电路板供电，电磁阀控制板1323接收通讯板1322的控制信号，控制采样单元（RCT-S-SU）13中的电磁阀。
[0046] 取普通样品时，电磁阀十（SOL13）1305通电，电磁阀九（SOL9）1301断电，液控阀一（HV1）1308保证泥浆管路断开。若储样缸一（T1）1312存储样品，封闭阀三（SV3）1309必须打开，电磁阀十一（SOL11）1303通电。若取样筒取样完成，则关闭封闭阀三（SV3）1309，电磁阀十一（SOL11）1303断电，电磁阀十二（SOL12）1304通电。若储样缸二（T2）1313存储样品，封闭阀四（SV4）1310必须打开，电磁阀十三（SOL13）1305通电。若取样筒取样完成，则关闭封闭阀四（SV4）1310，电磁阀十三（SOL13）1305断电，电磁阀十二（SOL12）1304通电。
[0047] 取PVT样品时，泵抽短节（RCT-S-PO）15先
抽取地层液体，电磁阀十五（SOL15）1307通电，液控阀二（HV2）1311打开，保证泥浆管路贯通。泵抽短节（RCT-S-PO）15工作，抽取地层液体通过液控阀一（HV1）1308进入井眼。当流体分析短节（RCT-S-FA）14检测到地层液体为要求的质量后，取PVT样，则电磁阀九（SOL9）1301通电，电磁阀十（SOL13）1305断电，液控阀一（HV1）1308换向保证泥浆管路连通，泵抽短节（RCT-S-PO）15抽取的地层液体进入储样缸一（T1）1312或储样缸二（T2）1313，并给储样缸一（T1）1312或储样缸二（T2）1313样品加压。若储样缸一（T1）1312存储样品，封闭阀三（SV3）1309必须打开，电磁阀十一（SOL11）1303通电。若取样筒取样完成，则关闭封闭阀三（SV3）1309，电磁阀十一（SOL11）1303断电，电磁阀十二（SOL12）1304通电。若储样缸二（T2）1313存储样品，封闭阀四（SV4）1310必须打开，电磁阀十三（SOL13）1305通电。若取样筒取样完成，则关闭封闭阀四（SV4）1310，电磁阀十三（SOL13）1305断电，电磁阀十二（SOL12）1304通电。
[0048] 如图7所示，流体分析短节（RCT-S-FA）14由供电板1401、通讯板1402、电阻率传感器采集板1403、音叉密度传感器采集板1404、持水率传感器采集板1405、电阻率传感器1406、音叉密度传感器1407和持水率传感器1408组成。
[0049] 供电板1401给各个电路板供电；电阻率传感器采集板1403采集电阻率传感器1406信号发送给通讯板1402，从而检测地层流体的电阻率；音叉密度传感器采集板1404采集音叉密度传感器1407信号发送给通讯板1402，从而检测地层流体的密度；持水率传感器采集板1405采集持水率传感器1408信号发送给通讯板1402，从而检测地层流体的含水量。
[0050] 如图8和图9所示，泵抽短节（RCT-S-PO）15分为电子部分和机械部分。电子部分由供电板1501、通讯板1502、差压传感器和电位器采集板1503、直流电机控制板1504、电机驱动板1505和电磁阀控制板1506组成。机械部分由电机（Mortor2）1507、液压泵二（PUMP2）1508、安全阀五（RV5）1509、差压传感器三（PG3）1510、补偿器二（COMP2）1511、电磁阀十六（SOL16）1512、单向液控常闭阀一（NC1）1513、单向液控常开阀一（NO1）1514、单向液控常闭阀二（NC2）1515、单向液控常开阀二（NO2）1516、单向阀七（CV7）1517、安全阀六（RV6）1518、电磁阀十七（SOL17）1519、电磁阀十八（SOL18）1520、泥浆换向阀三（CVM3）1521、泥浆换向阀一（CVM1）1522、泥浆换向阀二（CVM2）1523、泥浆换向阀四（CVM4）1524、泵抽缸1525和电位器
1526组成。
[0051] 供电板1501给各个电路板供电，差压传感器和电位器采集板1503接收通讯板1502的控制信号，控制差压传感器三（PG3）1510和电位器1526；直流电机控制板1504和电机驱动板1505接收通讯板1502的控制信号，控制电机（Mortor2）1507；电磁阀控制板1506接收通讯板1502，控制电磁阀十六（SOL16）1512、电磁阀十七（SOL17）1519和电磁阀十八（SOL18）1520。
[0052] 如图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，小井眼地层测试取样器（RCT-S）液压工作原理：启动电机（Mortor2）1507，带动液压泵二（PUMP2）1508提供压力，电磁阀十六（SOL16）1512、电磁阀十七（SOL17）1519和电磁阀十八（SOL18）1520在默认状态，即：电磁阀十六（SOL16）1512和电磁阀十七（SOL17）1519关闭，电磁阀十八（SOL18）1520打开，单向液控常开阀一（NO1）1514和单向液控常开阀二（NO2）1516打开，单向液控常闭阀一（NC1）1513和单向液控常闭阀二（NC2）1515关闭，液压油进入泵抽缸1525右端（MR），泵抽缸1525左端（ML）液压油回到油箱，活塞向左移动，同时，液压油经过单向阀七（CV7）1517和电磁阀十八（SOL18）1520，进入泥浆换向阀模块，泥浆换向阀二（CVM2）1523和泥浆换向阀三（CVM3）1521打开，泥浆换向阀一（CVM1）1522和泥浆换向阀四（CVM4）1524关闭，抽吸地层流体通过泥浆换向阀三（CVM3）1521，进入泵抽缸1525右端（HR），泵抽缸1525左端（HL）地层液体通过泥浆换向阀二（CVM2）1523排出仪器或采样单元13的样桶内。当电位器1526行驶到一定距离时，电位器的阻值是一个数值，使用电路控制，实现换向。电磁阀十六（SOL16）1512和电磁阀十七（SOL17）1519打开，电磁阀十八（SOL18）1520关闭，单向液控常开阀一（NO1）1514和单向液控常开阀二（NO2）1516关闭，单向液控常闭阀一（NC1）1513和单向液控常闭阀二（NC2）1515打开，液压油进入泵抽缸1525左端（ML），泵抽缸1525右端（MR）液压油回到油箱，活塞向右移动，同时，液压油经过单向阀七（CV7）1517和电磁阀十七（SOL17）1519，进入泥浆换向阀模块，泥浆换向阀二（CVM2）1523和泥浆换向阀三（CVM3）1521关闭，泥浆换向阀一（CVM1）1522和泥浆换向阀四（CVM4）1524打开，抽吸地层流体通过泥浆换向阀四（CVM4）1524进入泵抽缸1525左端（HL），泵抽缸1525右端（HR）地层液体通过泥浆换向阀一（CVM1）1522排出仪器或采样单元13的样桶内。
[0053] 抽排速度的控制：调节直流电机的转速，可以控制泵抽缸1525内活塞的抽排速度，利用活塞所连接的电位器1526可以监视泵抽缸1525内活塞的运动快慢。具体的抽排速度需要调节多少，根据测试器的地层压力传感器的值来确定。
[0054] 以上所述是本实用新型的较佳
实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案
基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。
