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电缆 地层测试器

阅读：685发布：2021-08-11

专利汇可以提供电缆地层测试器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种电缆地层测试器，包括探头及测压模块、取样筒模块、液压动力模块、泵抽排模块、电子控制模块、井下流体识别模块和贯穿各模块的公共管路，取样筒模块的取样筒包含容纳自带流体的储液筒和收纳被测地层流体的PVT取样筒；井下流体识别模块，能够实时检测进入样品管路的地层流体的质量特性；泵抽排模块具有预测试模式、流体抽排模式和流体反向注入模式3种工作模式。与传统的电缆地层测试器相比，本发明能够获取高质量的原始地层流体样品，对所取得的地层流体样品进行分析，可以准确得到地层流体的各种特性参数，本发明电缆地层测试器采用了模块化的结构设计，增加了仪器使用的灵活性，同时也便于仪器的装配和维护。，下面是电缆地层测试器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电缆地层测试器，包括探头及测压模块（3）、取样筒模块（6）、液压动力模块（2）、泵抽排模块（4）、电子控制模块（1）、为各模块供电的电源模块和贯穿各所述模块的公共管路（9），所述探头及测压模块（3）包括能够伸缩的推靠器（8）、取样探头（7）和压力传感器，所述取样探头（7）与所述推靠器（8）背向设置，能支撑于井筒（17）的内壁，并使电缆地层测试器主体固定于井筒（17）预定深度位置，被测地层流体直接通过所述取样探头（7）进入样品管路，所述压力传感器测量进入所述取样探头（7）的流体的压力，并将检测信号实时向所述电子控制模块（1）传输，所述液压动力模块（2）为所述推靠器（8）、取样探头（7）和所述泵抽排模块（4）提供液压动力，所述泵抽排模块（4）对地层流体进行抽吸，使地层流体通过所述取样探头（7）进入电缆地层测试器的样品管路，所述电子控制模块（1）接受控制各模块的检测元件发送的信号，能将信号进行转换与放大后传送到地面，将地面的控制指令转换成控制信号对各模块的执行元件进行控制，所述电子控制模块（1）还包括井下深度定位系统，所述井下深度定位系统对井筒（17）的被测储层进行深度定位，所述公共管路（9）的中空管腔内铺设供电线缆、信号传输线、样品管路、液压供油管路和液压回油管路，其特征在于：所述取样筒模块（6）包括取样筒和闭环压力控制系统，所述取样筒包含容纳自带流体的储液筒（19）和收纳被测地层流体的PVT取样筒（18），所述闭环压力控制系统与所述电子控制模块（1）信号连接，对所述取样筒内腔进行压力补偿控制；
被测地层流体和所述储液筒（19）自带的流体皆通过所述样品管路输送；
所述电缆地层测试器还包括井下流体识别模块（5），所述井下流体识别模块（5）的信号输出端与所述电子控制模块（1）的信号接收端相连接，所述井下流体识别模块（5）实时检测进入样品管路的地层流体的质量特性，并将检测数据信号向所述电子控制模块（1）发送；
所述泵抽排模块（4）具有预测试模式、流体抽排模式和流体反向注入模式3种工作模式，当对井筒被测储层进行深度定位，关闭平衡阀，打开取样探头（7）并使其与井筒被测储层初次接触时，首先进行预测试，在预测试模式阶段，所述泵抽排模块（4）通过所述取样探头（7）初次吸入地层流体，并记录所吸入的地层流体的压力恢复曲线，在完成预测试模式阶段之后进入流体抽排模式阶段，流体抽排模式即为运用所述泵抽排模块（4）反复将受到污染的地层流体排放到井筒（17）中去，同时检测所述样品管路中地层流体的质量，而当检测到的地层流体的质量特性满足取样要求后，再将所述样品管路中的被测地层流体注入到PVT取样筒（18）中，在流体反向注入模式中，运用所述泵抽排模块（4）将所述储液筒（19）自带的流体注入到地层中去。
2.根据权利要求1所述的电缆地层测试器，其特征在于，所述泵抽排模块（4）包括双向抽排液压缸（11）、电液伺服换向阀（10）、单向阀组和二位三通电磁阀（14），具体为：所述双向抽排液压缸（11）为组合式液压缸，包括共用同一根活塞杆的两个反向串联的液压缸单元，其中在第一液压缸单元中，与活塞杆一端固定连接的第一活塞使所述第一液压缸单元形成Ⅰ腔和Ⅱ腔两个液压缸工作腔室，其中在第二液压缸单元中，与活塞杆另一端固定连接的第二活塞使所述第二液压缸单元也形成Ⅲ腔和Ⅳ腔两个液压缸工作腔室，所述Ⅱ腔和Ⅲ腔位于两所述活塞之间，所述Ⅱ腔和Ⅲ腔能根据所述泵抽排模块（4）的不同工作模式分别抽吸被测地层流体或所述储液筒（19）自带的流体，所述Ⅰ腔和Ⅳ腔均为工作介质油腔；
所述Ⅰ腔和Ⅳ腔通过所述电液伺服换向阀（10）和所述液压动力模块（2）的液压能输送管路形成液压控制回路，使所述组合式液压缸平衡工作；
所述Ⅱ腔和Ⅲ腔通过同一套单向阀组分别与取样探头（7）、井筒（17）、储液筒（19）和PVT取样筒（18）连通，所述单向阀组还通过所述二位三通电磁阀（14）分别与所述井筒（17）和取样筒相连通，所述Ⅱ腔和Ⅲ腔通过所述单向阀组对液流输送方向的控制，将受到污染的地层流体反复排放到井筒（17）中去，当地层流体的质量满足取样要求后，所述Ⅱ腔和Ⅲ腔再通过所述二位三通电磁阀（14）的控制，将被测地层流体注入到PVT取样筒（18）中，通过所述单向阀组对液流输送方向的控制，使所述取样探头（7）吸入地层流体进入所述Ⅱ腔和Ⅲ腔，还能使所述储液筒（19）自带的流体注入到地层中去；
所述二位三通电磁阀（14）的其中一位的液流口与所述井筒（17）连通，所述二位三通电磁阀（14）的其中另一位的液流口分别与所述储液筒（19）和PVT取样筒（18）连通，所述Ⅱ腔和Ⅲ腔通过所述单向阀组、所述二位三通电磁阀（14）形成分别输送被测地层流体和所述储液筒（19）中自带流体的流体输送管路。
3.根据权利要求2所述的电缆地层测试器，其特征在于：所述单向阀组为由4个单向阀组成的桥式回路，具体由单向阀A、单向阀B、单向阀C和单向阀D顺序连接而成，其中单向阀B和单向阀A串联导通并形一级泥浆单向阀（12），其中单向阀C和单向阀D也串联导通并形成二级泥浆单向阀（13），所述单向阀B和单向阀C反向串联不导通，所述单向阀D和单向阀A也反向串联不导通，所述取样探头（7）同时与所述单向阀B的液体进口和所述单向阀C的液体进口相连通，所述井筒（17）通过所述二位三通电磁阀（14）同时与所述单向阀A的液体出口和所述单向阀D的液体出口相连通，所述PVT取样筒（18）也通过所述二位三通电磁阀（14）同时与所述单向阀A的液体出口和所述单向阀D的液体出口相连通，所述Ⅱ腔同时与所述单向阀B的液体出口和所述单向阀A的液体进口相连通，所述Ⅲ腔同时与所述单向阀C的液体出口和所述单向阀D的液体进口相连通，使所述泵抽排模块（4）实现预测试模式、流体抽排模式两种工作模式。
4.根据权利要求3所述的电缆地层测试器，其特征在于：所述泵抽排模块（4）还包括另一套单向阀组，其也由4个单向阀组成的桥式回路，具体由单向阀E、单向阀F、单向阀G和单向阀H顺序连接而成，其中单向阀G和单向阀H串联导通并形成一级注射流体单向阀（16），其中单向阀F和单向阀E串联导通并形二级注射流体单向阀（15），所述单向阀F和单向阀G反向串联不导通，所述单向阀H和单向阀E也反向串联不导通，所述取样探头（7）同时与所述单向阀F的液体出口和所述单向阀G的液体出口相连通，所述储液筒（19）通过所述二位三通电磁阀（14）同时与所述单向阀E的液体入口和所述单向阀H的液体入口相连通，所述Ⅱ腔同时与所述单向阀F的液体入口和所述单向阀E的液体出口相连通，所述Ⅲ腔同时与所述单向阀G的液体入口和所述单向阀H的液体出口相连通，使所述泵抽排模块（4）实现流体反向注入模式，通过样品管路支路控制专用换向电磁阀（20、21）实现两套所述单向阀组切换工作，使所述泵抽排模块（4）实现流体反向注入模式与流体抽排模式的交替工作。
5.根据权利要求2～4中任意一项所述的电缆地层测试器，其特征在于：在所述泵抽排模块（4）的液压缸单元的活塞上安装线性位移传感器，所述线性位移传感器将实时检测到的活塞位置信号向所述电子控制模块（1）传输。
6.根据权利要求5所述的电缆地层测试器，其特征在于：所述井下流体识别模块（5）包括电阻率测试计，所述电阻率测试计检测进入所述样品管路的地层流体的电阻率，在流体抽排模式阶段，当检测到的原始地层流体的电阻率满足取样要求后，即刻开始地层流体取样，切换所述二位三通电磁阀（14）的液流出口，将在所述样品管路中的地层流体注入到所述PVT取样筒（18）中。
7.根据权利要求6所述的电缆地层测试器，其特征在于：所述井下流体识别模块还包括光学流体识别传感器，所述光学流体识别传感器能识别地层流体多相流的物理混合状态，实时检测并区分各相物质，并能区分泥浆滤液和原始地层流体，在流体抽排模式阶段，当检测到进入所述样品管路的原始地层流体的物理混合状态后，也即刻进入地层流体取样阶段，并切换所述二位三通电磁阀（14）的液流出口，将在所述样品管路中的地层流体注入到所述PVT取样筒（18）中。
8.根据权利要求5所述的电缆地层测试器，其特征在于：其还包括双探头模块，所述双探头模块包括两个所述取样探头（7），两个所述取样探头（7）相互形成180°水平设置或在所述电缆地层测试器不同长度位置处平行设置，所述两个所述取样探头（7）分别与压力传感器相配合，测量地层水平渗透率或垂直渗透率，或者两个所述取样探头（7）互为主辅工作。
9.根据权利要求5所述的电缆地层测试器，其特征在于：所述闭环压力控制系统由压力传感器、直流步进电机和流量控制阀组成，使注入所述PVT取样筒（18）中的地层流体压降控制在0.5MPa以内，并使已经注入所述PVT取样筒（18）的地层流体的压力始终在地层流体的泡点压力之上。
10.根据权利要求5所述的电缆地层测试器，其特征在于：其还包括双封隔器模块，所述双封隔器模块在井筒（17）中分割出一段密封的空间，液体能被排入或排出被所述双封隔器模块密封的空间，形成微型钻杆地层测试器结构。
11.根据权利要求5所述的电缆地层测试器，其特征在于：电缆地层测试器还包括快速取样探头模块，所述快速取样探头模块同时运用两个泵抽排模块（4）分别通过样品管路和屏蔽管路对地层流体进行抽吸，可以大大减少清洗地层流体所用的时间。
12.根据权利要求5所述的电缆地层测试器，其特征在于：其还包括流动控制模块，所述流动控制模块能控制被测地层流体流动速率，增强各向异性渗透率的测定。
13.根据权利要求5所述的电缆地层测试器，其特征在于：所述液压动力模块（2）由三相异步电动机、斜轴式柱塞泵、油箱、溢流阀、蓄能器和压力继电器组成，其液压系统提供不高于25MPa的液压能，所述油箱具有浮动油箱结构，使工作介质的压力与环境的压力相同。
14.根据权利要求1～4中任意一项所述的电缆地层测试器，其特征在于：其各模块之间运用能直接进行拆装连接的模块接头进行连接，能够即插即用，所述模块接头包括供电线缆接头、信号传输线接头、样品管路接头、液压供油管路接头和液压回油管路接头。
15.根据权利要求1～4中任意一项所述的电缆地层测试器，其特征在于：所述井下深度定位系统利用伽马射线完成对被测储层的深度定位。
16.根据权利要求1～4中任意一项所述的电缆地层测试器，其特征在于：在流体抽排
3 3
模式阶段，对地层流体抽排的速度为1cm/s～60cm/s。
17.根据权利要求1～4中任意一项所述的电缆地层测试器，其特征在于：在流体抽排
3
模式阶段，额定的地层流体抽排速度为40cm/s。
18.根据权利要求1～4中任意一项所述的电缆地层测试器，其特征在于：在预测试模
3 3
式阶段，地层流体的抽取体积为1cm～20cm 。

说明书全文

电缆 地层测试器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种油井测试仪器，尤其是一种电缆地层测试装置，能够取得高质量的原始地层流体样品，并能精确测量地层压力。

背景技术

[0002] 在石油工业中，获取油井中精确的地层参数，对于提高油藏的开采效率具有重要意义。在石油勘探过程中,为了掌握油气层的流动性质、物性参数，需要对对油气储层进行确切的动态评价，目前通行的做法就是对地层进行测试，这就涉及一种地层测试器。地层测试器通常包括钻杆地层测试器和电缆地层测试器两种。钻杆地层测试器虽然技术成熟，但使用不方便，施工周期长，定位操作复杂，安全性可靠性差，尤其是不适用于在深井或海洋石油钻探中。电缆地层测试器是用电缆将其传输、定位到井下的井筒中，通过地面发出控制信号，使电缆地层测试器进行工作，对所定位的地层流体进行一定体积的抽吸取样，对吸入电缆地层测试器的地层流体进行跟踪记录，达到对储油层评价的目的。但是，由于现有地层测试器使用安全性差，维护保养困难，不利于拆卸，容易受到测试环境的干扰，不能适应多种地层条件，并准确反映油气层的真实面貌，其应用还不够理想。

发明内容

[0003] 为了解决现有技术问题，本发明的目的在于提供一种电缆地层测试器，能够获取高质量的原始地层流体样品，并能精确测量沿井筒各点的地层压力，并能够计算地层渗透率，确定油气水分界面，研究储层的性质，对所取得的原始地层流体样品进行分析，可以确定可疑地层流体的性质，确定油气比，得到地层流体的各种特性参数，电缆地层测试器采用了模块化的结构设计，增加了仪器使用的灵活性，同时也便于仪器的装配和维护。

[0004] 为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

[0005] 一种电缆地层测试器，包括探头及测压模块、取样筒模块、液压动力模块、泵抽排模块、电子控制模块、为各模块供电的电源模块和贯穿各模块的公共管路，探头及测压模块包括能够伸缩的推靠器、取样探头和压力传感器，取样探头与推靠器背向设置，能支撑于井筒的内壁，并使电缆地层探测器主体固定于井筒预定深度位置，被测地层流体直接通过取样探头进入样品管路，压力传感器测量进入取样探头的流体的压力，并将检测信号实时向电子控制模块传输，液压动力模块为推靠器、取样探头和泵抽排模块提供液压动力，泵抽排模块对进入样品管路的流体进行抽吸，使流体进出取样筒模块中的取样筒，电子控制模块接受控制各模块的检测元件发送的信号，能将信号进行转换与放大后传送到地面，将地面的控制指令转换成控制信号对各模块的执行元件进行控制，电子控制模块还包括井下深度定位系统，井下深度定位系统对井筒的被测储层进行深度定位，公共管路的中空管腔内铺设供电线缆、信号传输线、样品管路、液压供油管路和液压回油管路，其特征在于：取样筒模块包括取样筒和闭环压力控制系统，取样筒包含容纳自带流体的储液筒和收纳被测地层流体的PVT取样筒，闭环压力控制系统与电子控制模块信号连接，对取样筒内腔进行压力补偿控制；被测地层流体和储液筒中自带的流体皆通过样品管路输送；电缆地层测试器还包括井下流体识别模块，井下流体识别模块的信号输出端与电子控制模块的信号接收端相连接，井下流体识别模块实时检测进入样品管路的地层流体的质量特性，并将检测数据信号实时向电子控制模块发送；泵抽排模块具有预测试模式、流体抽排模式和流体反向注入模式3种工作模式，当对井筒被测储层进行深度定位，关闭平衡阀，打开取样探头并使其与井筒被测储层初次接触时，首先进行预测试，在预测试模式阶段，泵抽排模块通过取样探头初次吸入地层流体，并记录所吸入的地层流体的压力恢复曲线，在完成预测试模式阶段之后进入流体抽排模式阶段，流体抽排模式即为运用泵抽排模块反复将受到污染的地层流体排放到井筒中去，同时检测样品管路中地层流体的质量，而当检测到的地层流体的质量特性满足取样要求后，再将样品管路中的被测地层流体注入到PVT取样筒中，在流体反向注入模式中，运用泵抽排模块将储液筒中自带的流体注入到地层中去。

[0006] 上述泵抽排模块包括双向抽排液压缸、电液伺服换向阀、单向阀组和二位三通电磁阀，具体为：双向抽排液压缸为组合式液压缸，包括共用同一根活塞杆的两个反向串联的液压缸单元，其中在第一液压缸单元中，与活塞杆一端固定连接的第一活塞使第一液压缸形成Ⅰ腔和Ⅱ腔两个液压缸工作腔室，其中在第二液压缸单元中，与活塞杆另一端固定连接的第二活塞使第二液压缸也形成Ⅲ腔和Ⅳ腔两个液压缸工作腔室，Ⅱ腔和Ⅲ腔位于两活塞之间，Ⅱ腔和Ⅲ腔能根据泵抽排模块的不同工作模式的分别抽吸被测地层流体或储液筒中自带的流体，Ⅰ腔和Ⅳ腔分别为工作介质油腔；Ⅰ腔和Ⅳ腔通过电液伺服换向阀和液压动力模块的液压能输送管路形成液压控制回路，使组合式液压缸平衡工作；Ⅱ腔和Ⅲ腔通过同一套单向阀组分别与取样探头、井筒、储液筒和PVT取样筒连通，单向阀组还通过二位三通电磁阀分别与井筒和取样筒连通相连通，Ⅱ腔和Ⅲ腔通过单向阀组对液流输送方向的控制，将受到污染的地层流体反复排放到井筒中去，当地层流体的质量满足取样要求后，Ⅱ腔和Ⅲ腔再通过二位三通电磁阀对液流输送方向的控制，将被测地层流体注入到PVT取样筒中，通过单向阀组对液流输送方向的控制，使取样探头吸入地层流体注入Ⅱ腔和Ⅲ腔，还能使储液筒自带的流体注入到地层中去；二位三通电磁阀的其中一位的液流口与井筒连通，二位三通电磁阀的其中另一位的液流口与分别与储液筒和PVT取样筒连通，Ⅱ腔和Ⅲ腔通过单向阀组、二位三通电磁阀形成分别输送被测地层流体和储液筒中自带流体的流体输送管路。

[0007] 上述单向阀组为由4个单向阀组成的桥式回路，具体由单向阀A、单向阀B、单向阀C和单向阀D顺序连接而成，其中单向阀B和单向阀A串联导通并形一级泥浆单向阀，其中单向阀C和单向阀D也串联导通并形成二级泥浆单向阀，单向阀B和单向阀C反向串联不导通，单向阀D和单向阀A也反向串联不导通，取样探头同时与单向阀B的液体进口和单向阀C的液体进口相连通，井筒通过二位三通电磁阀同时与单向阀A的液体出口和单向阀D的液体出口相连通，PVT取样筒也通过二位三通电磁阀同时与单向阀A的液体出口和单向阀D的液体出口相连通，Ⅱ腔同时与单向阀B的液体出口和单向阀A的液体进口相连通，Ⅲ腔同时与单向阀C的液体出口和单向阀D的液体进口相连通，使泵抽排模块实现预测试模式、流体抽排模式两种工作模式。

[0008] 作为本发明技术方案的改进，泵抽排模块还包括另一套单向阀组，其也由4个单向阀组成的桥式回路，具体由单向阀E、单向阀F、单向阀G和单向阀H顺序连接而成，其中单向阀G和单向阀H串联导通并形成一级注射流体单向阀，其中单向阀F和单向阀E串联导通并形二级注射流体单向阀，单向阀F和单向阀G反向串联不导通，单向阀H和单向阀E也反向串联不导通，取样探头同时与单向阀F的液体出口和单向阀G的液体出口相连通，储液筒通过二位三通电磁阀同时与单向阀E的液体入口和单向阀H的液体入口相连通，Ⅱ腔同时与单向阀F的液体入口和单向阀E的液体出口相连通，Ⅲ腔同时与单向阀G的液体入口和单向阀H的液体出口相连通，使泵抽排模块实现流体反向注入模式，通过样品管路支路控制专用换向电磁阀实现两套单向阀组切换工作，使泵抽排模块实现流体反向注入模式与流体抽排模式的交替工作。

[0009] 上述井下深度定位系统利用伽马射线完成对被测储层的深度定位。

[0010] 在流体抽排模式阶段，对地层流体抽排的速度优选为1cm3/s～60cm3/s，额定的地3 3
层流体抽排速度最好为40cm/s。在预测试模式阶段，地层流体的抽取体积优选为1cm～
3
20cm。

[0011] 作为本发明技术方案的进一步改进，在泵抽排模块的液压缸单元的活塞上安装线性位移传感器，线性位移传感器将实时检测到的活塞位置信号向电子控制模块传输。

[0012] 作为本发明技术方案的第一种再进一步改进，井下流体识别模块包含电阻率测试计，电阻率测试计检测进入样品管路的地层流体的电阻率，在流体抽排模式阶段，当检测到的原始地层流体的电阻率满足取样要求后，即刻进入流体样品取样阶段，切换二位三通电磁阀的液流出口，将在样品管路中的地层流体注入到PVT取样筒中。

[0013] 作为本发明技术方案的第一种再进一步改进又进一步改进，井下流体识别模块还包括光学流体识别传感器，光学流体识别传感器能识别地层流体多相流的物理混合状态，实时检测并区分各相物质，并能区分泥浆滤液和原始地层流体，在流体抽排模式阶段，当检测到进入样品管路的原始地层流体的物理混合状态后，也即刻进入流体样品取样阶段，切换二位三通电磁阀的液流出口，将在样品管路中的地层流体注入到PVT取样筒中。

[0014] 作为本发明技术方案的第二种再进一步改进，电缆地层测试器还包括双探头模块，双探头模块包括两个取样探头，两个取样探头相互形成180°水平设置或在电缆地层测试器不同长度位置处平行设置，两个取样探头分别与压力传感器相配合，测量地层水平渗透率或垂直渗透率，或者两个取样探头互为主辅工作。

[0015] 作为本发明技术方案的第三种再进一步改进，闭环压力控制系统由压力传感器、直流步进电机和流量控制阀组成，使注入PVT取样筒中的地层流体压降控制在0.5MPa以内，并使已经注入PVT取样筒的地层流体的压力始终在地层流体的泡点压力之上。

[0016] 作为本发明技术方案的第四种再进一步改进，电缆地层测试器还包括双封隔器模块，双封隔器模块在井筒中分割出一段密封的空间，液体能被排入或排出被双封隔器密封的空间，形成微型钻杆地层测试器结构。

[0017] 作为本发明技术方案的第五种再进一步改进，电缆地层测试器还包括快速取样探头模块，同时运用两个泵抽排模块分别通过样品管路和屏蔽管理对地层流体进行抽吸，大大减少清洗地层流体所用的时间。

[0018] 作为本发明技术方案的第六种再进一步改进，电缆地层测试器还包括流动控制模块，流动控制模块能够控制被测地层流体流动速率，并能增强各向异性渗透率的测定。

[0019] 作为本发明技术方案的第七种再进一步改进，液压动力模块由三相异步电动机、斜轴式柱塞泵、油箱、溢流阀、蓄能器和压力继电器组成，其液压系统提供不高于25MPa的液压能，油箱具有浮动油箱结构，使工作介质的压力与环境的压力相同。

[0020] 作为本发明技术方案的第八种再进一步改进，电缆地层测试器各模块之间运用能直接进行拆装连接的模块接头进行连接，能够即插即用，模块接头包括供电线缆接头、信号传输线接头、样品管路接头、液压供油管路接头和液压回油管路接头。

[0021] 本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

[0022] 1. 本发明电缆地层测试器能够获取高质量的原始地层流体样品，并能精确测量沿井筒各点的地层压力。

[0023] 2. 本发明电缆地层测试器所测得的压力数据，能够计算地层渗透率，确定油气水分界面，研究储层的性质。

[0024] 3. 通过对本发明电缆地层测试器所取得的原始地层流体样品的物性分析，可以确定可疑层流体的性质，确定油气比，得到地层流体的各种参数。由于这些参数都是在钻井初期地层流体受污染较轻时获得的，因此具有重要的参考价值。

[0025] 4. 与传统的电缆地层测试器相比，本发明电缆地层测试器主要引入了泵抽排技术、井下流体识别技术和闭环压力控制技术，并运用液压伺服控制技术，来实现高质量原始地层流体取样功能。

[0026] 5. 本发明电缆地层测试器采用了模块化的结构设计，通过扩展，方便实现多种功能的组合，提高采样精度和采样效率，能够在油井中进行精确压力测量和高质量原始地层流体样品取样，可以根据不同的测试需要，灵活的组合所需模块，大大增强了该仪器的适用性，增加了仪器使用的灵活性，同时也便于仪器的装配和维护。

[0027] 6. 本发明电缆地层测试器可广泛用于油气勘探，具有非常广阔的应用前景。附图说明

[0028] 图1是本发明实施例一电缆地层测试器的基本模块结构组成示意图。

[0029] 图2是本发明实施例一的泵抽排模块的原理图。

[0030] 图3是本发明实施例二的单向阀组的原理图。

具体实施方式

[0031] 结合附图，对本发明的优选实施例详述如下：

[0032] 实施例一：

[0033] 参见图1和图2，一种电缆地层测试器，包括探头及测压模块3、取样筒模块6、液压动力模块2、泵抽排模块4、电子控制模块1、为各模块供电的电源模块和贯穿各模块的公共管路9，探头及测压模块3包括能够伸缩的推靠器8、取样探头7和压力传感器，取样探头7与推靠器8背向设置，能支撑于井筒17的内壁，并使电缆地层探测器主体固定于井筒17预定深度位置，被测地层流体直接通过取样探头7进入样品管路，压力传感器测量进入取样探头7的流体的压力，并将检测信号实时向电子控制模块1传输，液压动力模块2为推靠器8、取样探头7和泵抽排模块4提供液压动力，泵抽排模块4对进入样品管路的流体进行抽吸，使流体进出取样筒模块6中的取样筒，电子控制模块1接受控制各模块的检测元件发送的信号，能将信号进行转换与放大后传送到地面，将地面的控制指令转换成控制信号对各模块的执行元件进行控制，电子控制模块1还包括井下深度定位系统，井下深度定位系统对井筒17的被测储层进行深度定位，公共管路9的中空管腔内铺设供电线缆、信号传输线、样品管路、液压供油管路和液压回油管路，其特征在于：取样筒模块6包括取样筒和闭环压力控制系统，取样筒包含容纳自带流体的储液筒19和收纳被测地层流体的PVT取样筒
18，闭环压力控制系统与电子控制模块1信号连接，对取样筒内腔进行压力补偿控制；被测地层流体和储液筒19自带的流体皆通过样品管路输送；电缆地层测试器还包括井下流体识别模块5，井下流体识别模块5的信号输出端与电子控制模块1的信号接收端相连接，井下流体识别模块5实时检测进入样品管路的地层流体的质量特性，并将检测数据信号实时向电子控制模块1发送；泵抽排模块4具有预测试模式、流体抽排模式和流体反向注入模式
3种工作模式，当对井筒被测储层进行深度定位，关闭平衡阀，打开取样探头7并使其与井筒被测储层初次接触时，首先进行预测试，在预测试模式阶段，泵抽排模块4通过取样探头
7初次吸入地层流体，并记录所吸入的地层流体的压力恢复曲线，在完成预测试模式阶段之后进入流体抽排模式阶段，流体抽排模式即为运用泵抽排模块4反复将受到污染的地层流体排放到井筒17中去，同时检测样品管路中地层流体的质量，而当检测到的地层流体的质量特性满足取样要求后，再将样品管路中的被测地层流体注入到PVT取样筒18中，在流体反向注入模式中，运用泵抽排模块4将储液筒19自带的流体注入到地层中去。本实施例电缆地层测试器采用模块化的结构设计，可以根据不同的测试需要，灵活的组合所需模块，大大增强了该仪器的适用性，能够在油井中进行精确压力测量和高质量原始地层流体样品取样。本实施例电缆地层测试器所测得的压力数据，能够计算地层渗透率，确定油气水分界面，研究储层的性质。对所取得的原始地层流体样品进行质量特性分析，可以确定可疑层流体的性质，确定油气比，得到地层流体的各种参数。由于这些参数都是在钻井初期地层流体受污染较轻时获得的，因此具有重要的参考价值。

[0034] 在本实施例中，参见图2，上述泵抽排模块4包括双向抽排液压缸11、电液伺服换向阀10、单向阀组和二位三通电磁阀14，具体为：双向抽排液压缸11为组合式液压缸，包括共用同一根活塞杆的两个反向串联的液压缸单元，其中在第一液压缸单元中，与活塞杆一端固定连接的第一活塞使第一液压缸形成Ⅰ腔和Ⅱ腔两个液压缸工作腔室，其中在第二液压缸单元中，与活塞杆另一端固定连接的第二活塞使第二液压缸也形成Ⅲ腔和Ⅳ腔两个液压缸工作腔室，Ⅱ腔和Ⅲ腔位于两活塞之间，Ⅱ腔和Ⅲ腔能根据泵抽排模块4的不同工作模式的分别抽吸被测地层流体或储液筒19自带的流体，Ⅰ腔和Ⅳ腔分别为工作介质油腔；Ⅰ腔和Ⅳ腔通过电液伺服换向阀10和液压动力模块2的液压能输送管路形成液压控制回路，使组合式液压缸平衡工作；Ⅱ腔和Ⅲ腔通过同一套单向阀组分别与取样探头7、井筒17、储液筒19和PVT取样筒17连通，单向阀组还通过二位三通电磁阀14分别与井筒17和取样筒连通相连通，Ⅱ腔和Ⅲ腔通过单向阀组对液流输送方向的控制，将受到污染的地层流体反复排放到井筒17中去，当地层流体的质量满足取样要求后，Ⅱ腔和Ⅲ腔再通过二位三通电磁阀14对液流输送方向的控制，将被测地层流体注入到PVT取样筒18中，通过单向阀组对液流输送方向的控制，使取样探头7吸入地层流体注入Ⅱ腔和Ⅲ腔，还能使储液筒
19自带的流体注入到地层中去；二位三通电磁阀14的其中一位的液流口与井筒17连通，二位三通电磁阀14的其中另一位的液流口与分别与储液筒19和PVT取样筒18连通，Ⅱ腔和Ⅲ腔通过单向阀组、二位三通电磁阀14形成分别输送被测地层流体和储液筒19中自带流体的流体输送管路。

[0035] 在本实施例中，参见图2，上述单向阀组为由4个单向阀组成的桥式回路，具体由单向阀A、单向阀B、单向阀C和单向阀D顺序连接而成，其中单向阀B和单向阀A串联导通并形一级泥浆单向阀12，其中单向阀C和单向阀D也串联导通并形成二级泥浆单向阀13，单向阀B和单向阀C反向串联不导通，单向阀D和单向阀A也反向串联不导通，取样探头7同时与单向阀B的液体进口和单向阀C的液体进口相连通，井筒17通过二位三通电磁阀14同时与单向阀A的液体出口和单向阀D的液体出口相连通，PVT取样筒18也通过二位三通电磁阀14同时与单向阀A的液体出口和单向阀D的液体出口相连通，Ⅱ腔同时与单向阀B的液体出口和单向阀A的液体进口相连通，Ⅲ腔同时与单向阀C的液体出口和单向阀D的液体进口相连通，使泵抽排模块4实现预测试模式、流体抽排模式两种工作模式。在本实施例中，泵抽排模块4是本实施例电缆地层测试器的核心部件，如图2所示，主要包括双向抽排液压缸11，单向阀组，电液伺服换向阀10和二位三通电磁阀14组成。泵抽排模块4具有预测试、流体抽排和反向注入三个工作模式。当本实施例电缆地层测试器的取样探头7和推靠器8伸出之后，首先要进行预测试，判断取样探头是否与井筒密封，以及地层渗透率是否满足测试要求。在流体抽排模式时，泥浆单向阀12、13进行工作，二位三通电磁阀14工作在左位。压力油供给Ⅰ腔时，同时Ⅳ腔与油箱相通，活塞自上而下运动，此时Ⅱ腔中的地层流体通过单向阀A排放到井筒中，同时从取样探头7进入样品管路的地层流体也通过单向阀C吸入到Ⅲ腔中。当活塞运动到终点时，使电液伺服换向阀10进行切换，压力油进入Ⅳ腔，同时Ⅰ腔与油箱相通，活塞自下而上运动。此时Ⅲ腔中的地层流体通过单向阀D排放到井筒17中，同时Ⅱ腔则会通过单向阀B抽吸样品管路中的地层流体。如此反复，双向抽排液压缸11就会不停的抽吸地层流体，然后将受到污染的地层流体排放到高背压的井筒17中。当监测到样品管路中的地层流体符合取样要求时，则切换二位三通电磁阀14，将合格的样品注入到PVT取样筒18中去。

[0036] 在本实施例中，在上述泵抽排模块4的液压缸单元的活塞上安装线性位移传感器，线性位移传感器将实时检测到的活塞位置信号向电子控制模块1传输。预测试时，流体3 3
的抽取体积在1cm～20cm ，通过在活塞上安装线性位移传感器，运用液压伺服控制技术来实现准确的流体体积控制。

[0037] 在本实施例中，电缆地层测试器的各模块之间运用能直接进行拆装连接的模块接头进行连接，能够即插即用，模块接头包括供电线缆接头、信号传输线接头、样品管路接头、液压供油管路接头和液压回油管路接头。本实施例电缆地层测试器采用模块式结构，采用电子总线和液压总线技术，使得各模块相对独立，通过各相邻模块端部接头的简便、快速组合连接实现各模块的串联连接，使在各模块内，电能、控制信号、液压工作介质和地层流体独立传输。

[0038] 在本实施例中，上述井下深度定位系统利用伽马射线完成对被测储层的深度定位，采集到校正深度数据，向电子控制模块1传输，然后发送到地面监控中心，地面监控中心再向本实施例电缆地层测试器发射控制信号，实现对本实施例电缆地层测试器工作状态的控制。

[0039] 在本实施例中，在流体抽排模式阶段，对地层流体抽排的速度优选为1cm3/s～3 3
60cm/s；额定的地层流体抽排速度最好为40cm/s；在预测试模式阶段，地层流体的抽取体
3 3 3
积优选为1cm～20cm ，预测试的最小体积能够达到1cm。

[0040] 在本实施例中，当对裸眼井筒的勘探油层进行精确测压和PVT取样时，首先确定需要测试储油层所在井筒17的深度，运用电缆将地层测试器下放到井筒中，利用伽马射线完成仪器在井筒17中的深度定位。本实施例的电子控制模块1能将各信号检测装置采集的信号进行转换与放大后传送到地面，将地面的控制指令转换成控制信号对本实施例电缆地层测试器的动作进行控制。

[0041] 本实施例的探头及测压模块3除了拥有能够伸缩的推靠器和取样探头，还应拥有流体测压传感器，如石英压力传感器，能够测得地层流体的压力变化曲线，进而初步估算地层流渗透率。当本实施例电缆地层测试器下放到指定井筒17深度时，使液压动力模块2开始工作，取样探头7和推靠器8在液压缸的驱动下，从本实施例电缆地层测试器中同时向相反的方向伸出，将电缆地层测试器在井筒17中固定。然后关闭平衡阀，打开取样探头7，进入预测试模式。双向抽排液压缸11的活塞根据给定的体积，移动一定的距离，地层流体会通过样品管路流入到双向抽排液压缸11中，记录地层流体的压力恢复曲线，可以判断取样探头7是否与井筒17密封，并可以根据压力恢复曲线初步估算地层流渗透率。

[0042] 当判断取样探头7与地层密封良好，地层渗透率能够满足取样要求后，开始进入流体抽排模式。运用泵抽排模块4反复将受到污染的地层流体排放到高背压的井筒17中去。同时，运用井下流体识别模块检测样品管路中地层流体的质量，当地层流体的质量满足取样要求后，切换二位三通电磁阀14，将样品管路中的地层流体注入到取样筒模块6中的PVT取样筒18中。

[0043] 当待测储油地层完成一个点的测压和取样任务之后，打开平衡阀，关闭取样探头7，运用液压动力使取样探头7和推靠器8收回到本实施例电缆地层测试器中。重新选择测压与取样点，重复上述过程，进行多次测压与取样。

[0044] 实施例二：

[0045] 本实施例与实施例一的技术方案基本相同，不同之处在于：

[0046] 在本实施例中，参见图3，泵抽排模块4还包括另一套单向阀组，其也由4个单向阀组成的桥式回路，具体由单向阀E、单向阀F、单向阀G和单向阀H顺序连接而成，其中单向阀G和单向阀H串联导通并形成一级注射流体单向阀15，其中单向阀F和单向阀E串联导通并形二级注射流体单向阀16，单向阀F和单向阀G反向串联不导通，单向阀H和单向阀E也反向串联不导通，取样探头7同时与单向阀F的液体出口和单向阀G的液体出口相连通，储液筒19通过二位三通电磁阀14同时与单向阀E的液体入口和单向阀H的液体入口相连通，Ⅱ腔同时与单向阀F的液体入口和单向阀E的液体出口相连通，Ⅲ腔同时与单向阀G的液体入口和单向阀H的液体出口相连通，使泵抽排模块4实现流体反向注入模式，通过样品管路支路控制专用换向电磁阀20、21实现两套单向阀组切换工作，使泵抽排模块4实现流体反向注入模式与流体抽排模式的交替工作。在反向注入模式时，泥浆单向阀12、13停止工作，液流方向受注射流体单向阀14、15控制。本实施例电缆地层测试器中自带的流体注入到地层中，通过样品管路支路控制专用换向电磁阀20、21，使注射流体单向阀14、15进行工作，工作过程与流体抽排模式相类似。储液筒19中可储存普通的地层流体或酸性溶液，在抽取地层流体时，通过双向抽排液压缸11向原始地层注入所储存的溶液，可以改善地层流体的流动条件，还可以进一步通过测量酸化地层特性变化情况判断原始地层流体的物理性质。储液筒19的容积可采用4.5L、10L和20L几种规格，根据需要选择不同容积的储液筒19随本实施例电缆地层测试器装载。

[0047] 实施例三：

[0048] 本实施例与前述实施例的技术方案基本相同，不同之处在于：

[0049] 在本实施例中，井下流体识别模块包括电阻率测试计，电阻率测试计检测进入样品管路的地层流体的电阻率，在流体抽排模式阶段，当检测到的原始地层流体的电阻率满足取样要求后，即刻进入流体样品取样阶段，并切换二位三通电磁阀14的液流出口，将在样品管路中的地层流体注入到PVT取样筒18中。通过对原始地层流体的电阻率的检测，并参考系统工作标准值，实现从流体抽排模式阶段的切换二位三通电磁阀14关键步骤，将样品管路中的地层流体注入到PVT取样筒18中，实现精确、及时告知地面工程师，样品管路中的地层流体何时达到取样的要求。

[0050] 实施例四：

[0051] 本实施例与实施例三的技术方案基本相同，不同之处在于：

[0052] 在本实施例中，井下流体识别模块还包括光学流体识别，光学流体识别传感器能识别地层流体多相流的物理混合状态，实时检测并区分各相物质，并能区分泥浆滤液和原始地层流体，在流体抽排模式阶段，当检测到进入样品管路的原始地层流体的物理混合状态后，也即刻进入流体样品取样阶段，并切换二位三通电磁阀14的液流出口，将在样品管路中的地层流体注入到PVT取样筒18中。本实施例的光学流体识别传感器能够实时地进行流体成分监测，它能够辨明泥浆滤液、原始地层流体和碳氢化合物之间的区别，分析是油、水还是油水混合物，同时也能够区分液体和气体，最终准确判断样品管路中的流体成分。本实施例同时运用电阻率测试计和光学识别组件相结合来检测样品管路中地层流体的质量特性，当地层流体的质量特性指标满足取样要求后，即刻切换二位三通电磁阀14，将样品管路中的地层流体注入到PVT取样筒18中，因此能够更精确地、更及时地告诉地面工程师，样品管路中的地层流体何时达到取样的要求。光学流体识别传感器受温度影响很小，测量精度高，能够对地层流体的成分和性质进行精确分析判断。

[0053] 实施例五：

[0054] 本实施例与前述实施例的技术方案基本相同，不同之处在于：

[0055] 在本实施例中，电缆地层测试器还包括双探头模块，双探头模块包括两个取样探头7，两个取样探头7相互形成180°水平设置或在电缆地层测试器不同长度位置处平行设置，两个取样探头7分别与压力传感器相配合，测量地层水平渗透率或垂直渗透率，或者两个取样探头6互为主辅工作。本实施例的双探头模块一方面增强了电缆地层测试器的比较测试能力，另一方面两个取样探头7还能实现主辅取样和测量工作机制，使用过程中，可以使其中一个取样探头7处于工作状态，而另一个个取样探头7处于备用工位，可以提高地层测试的成功率。如果一个取样探头7故障，另一个取样探头7仍然能够保证正常工作，减少了测试故障的不良影响。

[0056] 实施例六：

[0057] 本实施例与前述实施例的技术方案基本相同，不同之处在于：

[0058] 在本实施例中，闭环压力控制系统由压力传感器、直流步进电机和流量控制阀组成，使注入PVT取样筒17中的地层流体压降控制在0.5MPa以内，并使已经注入PVT取样筒17的地层流体的压力始终在地层流体的泡点压力之上。在本实施例中，取样筒模块6具有闭环压力控制系统。闭环压力控制系统能够保证在PVT取样时，地层流体的压力始终在其
3
泡点压力之上。PVT取样筒18的容积可采用500cm，还可采用过压保护装置和真空隔离保温技术，每次可带6个PVT取样筒，如。取样筒模块6通过对PVT取样筒18内进行压力补偿，使进入PVT取样筒18内的待测地层流体样品的压力始终在其泡点压力之上，实现过压保护，保证地层流体样品不发生成分和性质的变化，以利于对地层储油状况进行精确测试。

[0059] 实施例七：

[0060] 本实施例与前述实施例的技术方案基本相同，不同之处在于：

[0061] 在本实施例中，电缆地层测试器还包括双封隔器模块，双封隔器模块在井筒17中分割出一段密封的空间，液体能被排入或排出被双封隔器密封的空间，形成微型钻杆地层测试器结构。本实施例的双封隔器模块与泵抽排模块4组合能使本实施例电缆地层测试器形成一个小型的钻杆地层测试器。通过泵抽排模块4可以将地层流体首先注入到双封隔器的环形弹性密封元件中，使双封隔器在井筒17中分割出一段密封的空间。液体可以被排入或排出被双封隔器密封的区域，因此可以进行多速率压力测试和注射测试。如果在双封隔器的仪器串中加入一个探头及测压模块，还可以运用垂直干涉测试获得大范围的水平和垂直渗透率的数据。

[0062] 实施例八：

[0063] 本实施例与前述实施例的技术方案基本相同，不同之处在于：

[0064] 在本实施例中，电缆地层测试器还包括快速取样探头模块，同时运用两个泵抽排模块4分别通过不样品管路和屏蔽管理对地层流体进行抽吸。本实施例的快速取样探头模块是采用聚焦取样的思想，取样探头7包含样品管路和屏蔽管路，同时运用两个泵抽排模块4通过不同的管路对地层流体进行抽吸，能够使排除泥浆滤液污染的速度大大的提高，这可以大大的降低获得高纯度地层流体样品所需的时间，提高采样效率，适合在高渗透率的地层取样时应用。

[0065] 实施例九：

[0066] 本实施例与前述实施例的技术方案基本相同，不同之处在于：

[0067] 在本实施例中，电缆地层测试器还包括流动控制模块，流动控制模块能够控制被测地层流体流动速率，并能增强各向异性渗透率的测定。本实施例的流动控制模块拥有能够控制和精确测量压力或流动率的容积更大的PVT取样筒18，如容积为1L的PVT取样筒18，将能够增强各向异性渗透率的测量。

[0068] 实施例十：

[0069] 本实施例与前述实施例的技术方案基本相同，不同之处在于：

[0070] 在本实施例中，液压动力模块2由三相异步电动机、斜轴式柱塞泵、油箱、溢流阀、蓄能器和压力继电器组成，其液压系统提供不高于25MPa的液压能，油箱具有浮动油箱结构，使工作介质的压力与环境的压力相同，减少噪声和振动，保证液压系统工作的稳定性和效率。

[0071] 上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，如果需要测得更多的地层数据，则可选择电缆地层测试器的各种可选组成模块，以此使电缆地层测试器的功能更为强大。凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明电缆地层测试器的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

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电缆地层测试器

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