一种重力可变的无线投放式井下温压微型测量器

本发明涉及采油气，特别是指一种重力可变的无线投放式井下温压微型测量器。

背景技术：

1、油气生产井的使用寿命一般在30年以上，在如此长的服役周期内，为了使其能够保持高产稳产，需要定期了解其井底的温度、压力等情况，并根据其井底温压状态的变化制定相应的采油气工艺措施，以避免油气井的产量出现过快衰减。

2、目前，常用的有线式井底温压测量工具的测试工序繁琐、使用成本高，同时由于其属于带压作业，安全风险较高，因而使得单井的井底温压测量频次一般被控制在半年1次左右，以达到降低测量成本，减小安全风险的目的；但也由于测量间隔时间过长，往往无法对井下出现的变化做出及时反馈。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种重力可变的无线投放式井下温压微型测量器，以实现对生产井井底温度和压力的测量，其基于无线投放的测量方式操作简单、成本低廉、安全风险小，可以不定期地按需投放，以提高测量频次，缩短测量间隔，进而为油气生产井日常维护提供更为完善的数据支撑。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种重力可变的无线投放式井下温压微型测量器，包括油溶性材料棒、配重块和井下温压测量器；所述油溶性材料棒两端分别连接所述配重块和所述井下温压测量器，从而形成一个整体；

4、其中，所述井下温压测量器包括封装壳体，所述封装壳体外表面设有压力感知模块以及测温热电偶的热端，所述测温热电偶的冷端固定在所述封装壳体的内部；所述封装壳体内部设置有电路板，所述测温热电偶的冷端与所述电路板上的温度补偿器相连接；所述电路板上还设置有微处理器、存储模块、无线通讯模块和保护电路，以实现所述井下温压测量器在作业过程中对井底温压数据的采集与存储，以及上浮后的数据无线传输。

5、优选地，所述油溶性材料棒用于连接所述井下温压测量器和所述配重块，在生产井中油气流体单向向上流动的情况下，使得所述井下温压测量器依靠所述配重块的重力牵引下沉至井底；所述油溶性材料棒在油气流体浸泡中逐渐溶解，在溶解期间内，由所述井下温压测量器进行井底温度数据和压力数据的测量；在所述油溶性材料棒溶解后，所述井下温压测量器与所述配重块分离，由于所述井下温压测量器的重力低于油气流体的浮力而逐步上浮至井口；在井口获取所述井下温压测量器后，通过对其采集的数据进行分析以获取井底温压情况。

6、优选地，根据测量需求，对所述油溶性材料棒的材质进行选择，控制其在油气流体浸泡中的溶解时间介于2-10小时。

7、优选地，所述油溶性材料棒的抗渗强度在0.7mpa以上，具有防水效果。

8、优选地，所述配重块的材料为钢，密度为7.85g/cm3，重量不低于100g，以带动所述井下温压测量器以预定速度下沉至油液层。

9、优选地，所述封装壳体为子弹形，以便于所述井下温压测量器能够在完成测量后快速上浮，减少阻力；所述封装壳体外层为采用聚二甲基硅氧烷材料浇筑并使用模具定型制成的耐压层，内层为采用隔热材料聚四氟乙烯气凝胶制成的耐温层，以包裹内部电路板，所述封装壳体可耐受200mpa压力环境和200℃井底极端环境。

10、优选地，所述压力感知模块用于测量井下流场压力；所述测温热电偶的热端用于测量井下流场温度，所述测温热电偶的冷端固定于所述电路板上的温度补偿器，以保持冷端温度稳定，并由冷热两端的电压差结合冷端温度来推算所述测温热电偶热端所处井下流场的温度，实现测温功能。

11、优选地，所述压力感知模块和所述测温热电偶以设定的时间间隔记录所测得的压力数据和温度数据，并将测得的数据传输给所述微处理器；所述存储模块与所述微处理器连接，用于存储测量数据。

12、优选地，所述无线通讯模块基于蓝牙技术实现所述井下温压测量器与地面上位机之间的数据无线传输。

13、优选地，所述电路板上还设置供能模块，所述供能模块为纽扣电池，提供所述井下温压测量器所需的电能。

14、与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

15、本发明通过配重块的重力牵引作用，在不需要增加外部配套设备的情况下，使得微型测量器能够到达钻井底部的油液层，进而实现对生产井井底温度和压力的测量；并且由于使用了油溶性材料棒连接配重块和测量器，使得测量器能够在油溶性材料棒溶解后，与配重块分离，在自身浮力的作用下逐步上浮至井口，将所测得井底温压数据带出交给上位机处理。本发明具有设计简单，成本可控，操作方便等突出特点；可以作为生产井作业中的温压测量装置而广泛应用。

技术特征：

1.一种重力可变的无线投放式井下温压微型测量器，其特征在于，包括油溶性材料棒、配重块和井下温压测量器；所述油溶性材料棒两端分别连接所述配重块和所述井下温压测量器，从而形成一个整体；

2.根据权利要求1所述的无线投放式井下温压微型测量器，其特征在于，所述油溶性材料棒用于连接所述井下温压测量器和所述配重块，在生产井中油气流体单向向上流动的情况下，使得所述井下温压测量器依靠所述配重块的重力牵引下沉至井底；所述油溶性材料棒在油气流体浸泡中逐渐溶解，在溶解期间内，由所述井下温压测量器进行井底温度数据和压力数据的测量；在所述油溶性材料棒溶解后，所述井下温压测量器与所述配重块分离，由于所述井下温压测量器的重力低于油气流体的浮力而逐步上浮至井口；在井口获取所述井下温压测量器后，通过对其采集的数据进行分析以获取井底温压情况。

3.根据权利要求1所述的无线投放式井下温压微型测量器，其特征在于，根据测量需求，对所述油溶性材料棒的材质进行选择，控制其在油气流体浸泡中的溶解时间介于2-10小时。

4.根据权利要求1所述的无线投放式井下温压微型测量器，其特征在于，所述油溶性材料棒的抗渗强度在0.7mpa以上，具有防水效果。

5.根据权利要求1所述的无线投放式井下温压微型测量器，其特征在于，所述配重块的材料为钢，密度为7.85g/cm3，重量不低于100g，以带动所述井下温压测量器以预定速度下沉至油液层。

6.根据权利要求1所述的无线投放式井下温压微型测量器，其特征在于，所述封装壳体为子弹形，以便于所述井下温压测量器能够在完成测量后快速上浮，减少阻力；所述封装壳体外层为采用聚二甲基硅氧烷材料浇筑并使用模具定型制成的耐压层，内层为采用隔热材料聚四氟乙烯气凝胶制成的耐温层，以包裹内部电路板，所述封装壳体可耐受200mpa压力环境和200℃井底极端环境。

7.根据权利要求1所述的无线投放式井下温压微型测量器，其特征在于，所述压力感知模块用于测量井下流场压力；所述测温热电偶的热端用于测量井下流场温度，所述测温热电偶的冷端固定于所述电路板上的温度补偿器，以保持冷端温度稳定，并由冷热两端的电压差结合冷端温度来推算所述测温热电偶热端所处井下流场的温度，实现测温功能。

8.根据权利要求1所述的无线投放式井下温压微型测量器，其特征在于，所述压力感知模块和所述测温热电偶以设定的时间间隔记录所测得的压力数据和温度数据，并将测得的数据传输给所述微处理器；所述存储模块与所述微处理器连接，用于存储测量数据。

9.根据权利要求1所述的无线投放式井下温压微型测量器，其特征在于，所述无线通讯模块基于蓝牙技术实现所述井下温压测量器与地面上位机之间的数据无线传输。

10.根据权利要求1所述的无线投放式井下温压微型测量器，其特征在于，所述电路板上还设置供能模块，所述供能模块为纽扣电池，提供所述井下温压测量器所需的电能。

技术总结
本发明提供一种重力可变的无线投放式井下温压微型测量器，包括油溶性材料棒、配重块和井下温压测量器；油溶性材料棒两端分别连接配重块和井下温压测量器，从而形成一个整体；其中，井下温压测量器包括封装壳体，封装壳体外表面设有压力感知模块以及测温热电偶的热端，测温热电偶的冷端固定在封装壳体的内部；封装壳体内部设置有电路板，测温热电偶的冷端与电路板上的温度补偿器相连接；电路板上还设置有微处理器、存储模块、无线通讯模块和保护电路。本装置能够实现在作业过程中对井底温压数据的采集与存储，以及上浮后的数据无线传输，具有设计简单，成本可控，操作方便等优点，可以作为生产井作业中的温压测量装置而广泛应用。

技术研发人员：廖茂林,马嘉泽,王雨溪,刘志鹏,邵思玉
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15