专利名称：一种随钻地层压力测试方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及油气田钻井测试工具，特别是一种随钻地层压力测试装置及方法。
背景技术：
地层压力是指作用在地层孔隙内流体(油、气、水)上的压力叫地层压力，也称为
地层孔隙压力。地层压力检测与预测， 一直是油气勘探与开发的一项重要研究领域，特别是在超高压地区和海洋上钻井，因为它对于保障钻井安全、提高钻探效率、降低钻井成本，以及及时采取油气层的保护措施等都具有重要的指导意义。 在钻井过程中只有准确掌握地层压力才能有效的确定井身结构、钻井液密度及所采用的井口装置和钻井施工措施，为此国内外相继发展了许多地层压力预测技术。以往石油行业使用的压力预测包括钻前压力预测、随钻压力分析与预测和钻后压力分析三个阶段。(1)钻井前，采用地震法、声波时差预测检测地层孔隙压力(地震资料提取的地层层速度、声波测井曲线、VSP测井曲线)；(2)钻井中，采用机械钻速法、dc指数法(钻井现场资料、测试和试油资料，井漏、溢流、油气水侵等资料)、页岩密度法；(3)完井后，采用密度测井，声波时差测井，试油测试等方法。 依靠地层压力预测技术难以实现准确预测，现有计算地层孔隙压力模型方法可能在不同的地区、不同的地质和沉积环境而有很大的变化，没有哪种孔隙压力模式能够在任意地区一成不变的加以利用，应该综合各种方法的结果并加以比较，才能提高预测的准确程度。
发明内容
本发明在于提供的一种随钻地层压力测试的方法及装置能够直接对目的层段进行地层压力的测量，并将实测数据以脉冲方式发送至地面，通过解码还原为地层压力值，从而避免了理论模型及依靠地面参数计算所带来的误差。 为实现上述目的，本发明提供的一种随钻地层压力测试的方法主要包括地面控制指令接收、环空封隔、地层压力测试、数据上传和地面数据处理五个步骤，具体如下
a.地面控制指令接收步骤由地面控制系统通过钻柱内间断泵入的泥浆向井底发出控制指令，安装在钻柱底部的传感器模块接收控制指令，发送给井底控制模块进行判断，并由该控制模块发出封隔信号； b.环空封隔步骤封隔器驱动装置接到封隔信号后，钻柱上距井底一定距离的封隔胶筒开始膨胀，最终抵靠于井壁，完成环空封隔； c.地层压力测试步骤地层压力测试单元中的控制模块控制钻具内流道阻断器关闭钻柱内流道空间，钻柱上的抽吸泵仓抽吸封隔器下部密封空间内的液体，地层流体自进液口进入抽吸泵仓内，并从出液口排出至上部未封闭环空，停泵，压力恢复，压力传感器模块采集压力测试值； d.数据上传步骤传感器模块获取的压力测试值经A/D模块转换成数字信号，发
4送给脉冲控制器进行编码，通过脉冲发生器将数据以脉冲信号上传至地面数据处理单元； f.地面数据处理步骤地面压力传感器接收井下上传的脉冲信号，经地面数据处
理系统解码，还原为地层压力实时数据，然后将地层压力数据进行存储、显示。 在地层压力测试步骤完成后，井底控制模块发出解封信号，封隔器驱动装置接到
解封信号后，驱动封隔胶筒收縮，完成解封步骤，同时释放钻具内流道空间。在完成地层压
力测试步骤过程中需将地层压力测试数据进行保存，待封隔器解封后再转换成脉冲信号上传。 为确保上述方法的实现，随钻地层压力测试装置主要由地面控制指令接收单元、 环空封隔单元、地层压力测试单元、数据上传单元、电源单元和地面数据处理单元组成；
a.地面控制指令接收单元为安装在钻柱底部的传感器模块，该模块主要由传感器 单元、A/D模块和微处理器组成；传感器单元接收地面控制指令，经A/D模块转换成数字信 号并发送至微处理器进行处理，做出判断； b.环空封隔单元由封隔驱动装置、封隔胶筒组成，封隔驱动装置使封隔胶筒膨胀， 抵靠井壁，完成封隔环形空间；封隔器驱动装置由液压油和泵组成； c.地层压力测试单元由控制模块、采集模块、压力传感器、流道阻断器、抽吸泵仓 组成；控制模块控制流道阻断器阻断钻具内流道空间，钻具内流道阻断器为单向阀，并控制 抽吸泵仓的抽吸泵启动，抽吸密封空间内液体，以产生一个压力降，然后采集模块控制压力 传感器采集压力变化数据； d.数据上传单元由A/D模块、脉冲控制器及脉冲发生器组成；A/D模块将实时压力 数据转换成数字信号，发送至脉冲控制器进行编码，由脉冲发生器以脉冲信号方式上传至 地面； e.地面数据处理单元由传感器和处理软件模块组成；安装在立管上的传感器接 收井下上传的脉冲信号，处理软件模块接收传感器提供的实时动态数据，并将数据进行解 码，还原为地层压力值进行存储和显示； f.电源单元由电池筒组成；为整个地层压力测试器提供恒流电能。 本发明涉及的井底压力采集装置已由西部钻探克拉玛依钻井工艺研究院申请的
专利(实用新型名称一种井底数据采集传输装置，申请号2008200063778)中已经批露，
属于现有技术。 本发明的有益效果可以进行井底地层压力数据的动态采集，并实时传输至地面， 无需提下钻，节约工序。
图l本发明结构示意图；
图2本发明测试流程示意图。
具体实施方案 下面结合附图作进一步说明。 本发明的装置如附图1中所示，主要由地面控制指令接收单元、环空封隔单元、地 层压力测试单元、数据上传单元、电源单元和地面数据处理单元组成
a.地面控制指令接收单元为安装在钻柱底部的传感器模块16，该模块主要由传 感器单元、A/D模块和微处理器组成；传感器单元接收地面控制指令，经A/D模块转换成数 字信号并发送至微处理器进行处理，做出判断； b.环空封隔单元由封隔驱动装置8、封隔胶筒9组成，封隔驱动装置8使封隔胶筒 膨胀，抵靠井壁，完成封隔环形空间；驱动装置8由液压油和泵组成； c.地层压力测试单元由控制模块4、采集模块、压力传感器、流道阻断器12、抽吸 泵仓10组成；控制模块4控制流道阻断器12阻断钻具内流道空间，钻具内流道阻断器12 为单向阀，并控制抽吸泵仓10的抽吸泵启动，抽吸密封空间内液体，以产生一个压力降，然 后采集模块控制压力传感器采集压力变化数据； d.数据上传单元由A/D模块、脉冲控制器及脉冲发生器组成；A/D模块将实时压力 数据转换成数字信号，发送至脉冲控制器进行编码，由脉冲发生器以脉冲信号方式上传至 地面； e.地面数据处理单元由传感器和处理软件模块组成；安装在立管上的传感器接 收井下上传的脉冲信号，处理软件模块接收传感器提供的实时动态数据，并将数据进行解 码，还原为地层压力值进行存储和显示； f.电源单元由电池筒组成；为整个地层压力测试器提供恒流电能。
本发明具体实施步骤如下其装置主要由安装在钻柱底部的外筒1、封隔器驱动 装置8、封隔胶筒9、控制模块4、脉冲发生器2、电池筒6、抽吸泵仓10、钻具内流道阻断器 12和支撑座13组成，支撑座13位于上述部件最下端，上述部件依次采用连接后坐于支撑 座13上；地面控制指令接收单元由安装在测试仪器底部的传感器模块16、控制模块内的A/ D模块和微处理器组成，传感器模块接收地面控制指令，经A/D模块转换成数字信号发送至 微处理器进行处理，并做出判断；环空封隔单元由安装在外筒1下部的封隔器驱动装置8和 封隔胶胶筒9组成，驱动装置8使封隔胶筒膨胀，抵靠井壁3，完成座封动作，与钻头15下的 井底形成密闭环形空间14 ;地层压力测试单元由控制模块4、采集模块、压力传感器、钻具 内流道阻断器12、抽吸泵仓10内的抽吸泵组成；控制模块4控制流道阻断器12阻断钻具 内流道空间，控制抽吸泵启动，自进液口 ll抽吸密封空间14内液体，从出液口 7排出至环 空5中，以产生一个压力降，并等待一个压力恢复，采集模块控制安装于传感器模块16内的 压力传感器采集此间压力变化数据；数据上传单元由安装于控制模块4内的A/D模块、脉冲 控制器及脉冲发生器2组成；A/D模块将采集的实时压力数据转换成数字信号，发送至脉冲 控制器进行编码，由脉冲发生器2以脉冲信号方式上传至地面；电源单元由电池筒6组成， 为装置提供电能。
权利要求
一种随钻地层压力测试方法，主要包括地面控制指令接收、环空封隔、地层压力测试、数据上传和地面数据处理五个步骤，具体如下a.地面控制指令接收步骤由地面控制系统通过钻柱内间断泵入的泥浆向井底发出控制指令，安装在钻柱底部的传感器模块(16)接收控制指令，发送给井底控制模块(4)进行判断，并由该控制模块(4)发封隔信号；b.环空封隔步骤封隔器驱动装置(8)接到封隔信号后，钻柱上距井底一定距离的封隔胶筒(9)开始膨胀，最终抵靠于井壁，完成环空封隔；c.地层压力测试步骤地层压力测试单元中的控制模块控制钻具内流道阻断器(12)关闭钻柱内流道空间，钻柱上的抽吸泵仓(10)抽吸封隔胶筒(9)下部密封空间(14)内的液体，地层流体自进液口(11)进入抽吸泵仓(10)内，并从出液口(7)排出至上部未封闭环空，停泵，压力恢复，压力传感器模块(16)采集压力测试值；d.数据上传步骤传感器模块(16)获取的压力测试值经A/D模块转换成数字信号，发送给脉冲控制器进行编码，通过脉冲发生器(2)将数据以脉冲信号上传至地面数据处理单元；f.地面数据处理步骤地面压力传感器接收井下上传的脉冲信号，经地面数据处理系统解码，还原为地层压力实时数据，然后将地层压力数据进行存储、显示。
2. 根据权利要求1所述的一种随钻地层压力测试方法，其特征在于地层压力测试步骤完成后，由控制模块(4)发出解封信号，封隔器驱动装置(8)接收到解封信号后，驱动封 隔器(9)收縮，完成解封步骤。
3. 根据权利要求1所述的一种随钻地层压力测试方法，其特征在于在完成地层压力测试步骤过程中需将地层压力测试数据进行保存，待封隔胶筒(9)解封后再转换成脉冲信号上传。
4. 为实现权利要求1所述的一种随钻地层压力测试方法，所需的随钻地层压力测试装 置主要由地面控制指令接收单元、环空封隔单元、地层压力测试单元、数据上传单元、电源单元和地面数据处理单元组成，其特征在于a. 地面控制指令接收单元为安装在钻柱底部的传感器模块(16)，该模块主要由传感 器单元、A/D模块和微处理器组成；传感器单元接收地面控制指令，经A/D模块转换成数字 信号并发送至微处理器进行处理，做出判断；b. 环空封隔单元由封隔驱动装置(8)、封隔胶筒(9)组成，封隔驱动装置使封隔胶筒膨 胀，抵靠井壁，完成封隔环形空间；c. 地层压力测试单元由控制模块(4)、采集模块、压力传感器、流道阻断器(12)、抽吸 泵仓(10)组成；控制模块(4)控制流道阻断器(12)阻断钻具内流道空间，并控制抽吸泵仓 (10)内的抽吸泵启动，抽吸密封空间内液体，以产生一个压力降，采集模块控制压力传感器 采集整个过程压力变化数据；d. 数据上传单元由A/D模块、脉冲控制器及脉冲发生器组成；A/D模块将实时压力数 据转换成数字信号，发送至脉冲控制器进行编码，由脉冲发生器以脉冲信号方式上传至地 面；e. 地面数据处理单元由传感器和处理软件模块组成；安装在立管上的传感器接收井 下上传的脉冲信号，处理软件模块接收传感器提供的实时动态数据，并将数据进行解码，还原为地层压力值进行存储和显示；f.电源单元由电池筒组成；为整个地层压力测试器提供恒流电能。
5. 根据权利要求4所述的一种随钻地层压力测试装置，其特征在于封隔器驱动装置 (8)由液压油和泵组成。
6. 根据权利要求4所述的一种随钻地层压力测试装置，其特征在于钻具内流道阻断 器(12)为单向阀。
全文摘要
本发明涉及石油钻井用的一种随钻地层压力测试装置及方法，其方法包括地面控制指令接收、环空封隔、地层压力测试、数据上传和地面数据处理步骤；其装置由安装在钻柱底部的地面控制指令接收单元、环空封隔单元、地层压力测试单元、数据上传单元、电源单元和地面数据处理单元组成；其主要部件为安装在钻柱底部的外筒(1)、封隔器驱动装置(8)、封隔胶筒(9)、控制模块(4)、脉冲发生器(2)、电池筒(6)、抽吸泵仓(10)、钻具内流道阻断器(12)和支撑座(13)。本发明可以实现井底地层压力数据的动态采集，并实时传输至地面，无需提下钻，节约工序。
文档编号E21B47/06GK101781984SQ200910002450
公开日2010年7月21日 申请日期2009年1月16日 优先权日2009年1月16日
发明者周强, 唐亮, 李晓军, 罗维, 陈若铭 申请人:西部钻探克拉玛依钻井工艺研究院