一种高温电泵采油用中空式油气井流量泵工况

技术领域

本发明涉及油气井内部监测技术领域，具体为一种高温电泵采油用中空式油气井流量泵工况。

背景技术

在使用电泵采油之前，需要获取油气井的井下情况，使用钻井液可以平衡油气井壁岩石侧压力、平衡地层压力，防止井喷、井漏，因此在向油气井中注入钻井液时，需要监测井下钻井液的压力、流量等参数，以便根据钻井液的压力、流量等参数获取油气井中的情况。

传统的油气井钻井液压力、流量工况监测设备为实心结构设计，当需要向井下进行作业或下方工具时，需要先将监测设备提升上来，该过程工作流程繁琐、操作耗时、人工作业成本高，同时传统的监测设备只能进行单点单状态监测钻井液的压力、流量等参数，钻井液的压力、流量等参数的监测范围小，监测结果单一，钻井液的压力、流量等参数监测结果精准度不高，会影响油气井中情况的分析。

发明内容

为解决以上传统的油气井钻井液压力、流量工况监测设备在使用时，无法同时向井下作业或下方工具，该过程工作流程繁琐、操作耗时、人工作业成本高，同时传统的监测设备对钻井液的压力、流量等参数的监测范围小，监测结果单一，钻井液的压力、流量等参数监测结果精准度不高的问题，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高温电泵采油用中空式油气井流量泵工况，包括监测井筒，所述监测井筒的内部为贯穿的中空通道，中空通道的设计无需将监测井筒提升上去，即可通过中空通道向井下下放工具等，能够减少工作流程，减少作业时间，减少人工成本，所述监测井筒的侧壁内部设有内腔，所述内腔中安装有检测盒和电路板，所述检测盒中安装有检测模块；

利用所述检测盒中的检测模块检测油气井中钻井液的压力数据，所述检测模块与所述电路板之间为电信号连接，所述检测模块将检测到的所述钻井液的压力数据的电信号传输至所述电路板中，由所述电路板对所述钻井液的压力数据进行转换分析处理，获得所述钻井液的流量数据。

电路板利用监测井筒中不同液面位置的检测模块获取多个钻井液的压力数据，利用液位之间的压差，计算钻井液的流量q：

；

；

其中，

进一步的，所述检测盒的内部安装的检测模块包括压力传感器；

所述监测井筒的内侧壁开设有若干个检测口，多个所述检测口为一组，同组中多个所述检测口呈环形分布在所述监测井筒的同一径向表面，多组所述检测口沿所述监测井筒的轴线分布；

所述监测井筒的内腔中转动安装有监测盘，监测盘的上表面固定安装有齿环，内腔中安装有电机设备，电机设备的输出端安装有与齿环啮合的齿轮，所述检测盒安装在所述监测盘的内部，所述检测盒转动至所述检测口的位置时，所述检测盒内部的检测模块对与所述检测口相对应位置的钻井液的压力进行检测。

检测模块还包括温度传感器，利用温度传感器对与所述检测口相对应位置的钻井液的温度进行检测。

进一步的，所述检测口的内部密封滑动安装有封板，所述封板径向滑动安装在所述检测口中，利用封板控制检测口的开合，封板与检测口的配合侧边均设有密封层，用于封板与检测口的密封配合；

所述监测盘的内环面中开设有检测腔，所述检测腔与所述检测口位于同一径向表面，所述检测腔转动至所述检测口的位置时，所述检测口内部的封板在所述监测井筒的中空通道中的钻井液的压力作用下向所述检测腔的内部滑动，所述检测口被打开，此时钻井液会通过检测口进入到检测腔中，进入到检测腔中的钻井液作为检测盒中检测模块的检测样本；

所述检测腔的底面开设有导液通道，所述检测口下方的监测井筒的内侧壁开设有通孔，所述检测腔转动至所述检测口的位置时，所述导液通道与所述通孔连通，当导液通道与通孔处于错位状态时，由监测盘的内侧环面将通孔封堵起来，避免监测井筒的中空通道中的钻井液进入到内腔中；

利用所述检测盒中的检测模块检测进入到所述检测腔中的钻井液。

钻井液通过检测口进入到检测腔中后，在封板未与检测口配合之前，利用检测模块对该位置的钻井液的动态压力和动态温度进行检测，之后利用封板将检测口关闭，并通过导液通道使检测腔与监测井筒的中空通道连通，此时检测腔内部的钻井液处于静态状态，利用检测模块对该位置的钻井液的静态压力和静态温度进行检测。

进一步的，所述检测盒径向滑动安装在所述监测盘的内部，所述监测盘的内部安装有伸缩杆，伸缩杆为液压杆，所述伸缩杆的伸缩端与所述检测盒固定连接，利用伸缩杆调节检测盒中检测模块的检测端的位置，所述检测盒靠近所述检测腔一侧的表面固定安装有顶杆，所述顶杆与进入所述检测腔中的封板相对应，利用顶杆推动封板复位；

所述检测盒向所述检测腔的方向移动时，所述检测模块的检测端伸入所述检测腔中，利用检测盒的移动，调节检测模块的检测端在检测腔中的位置。

进一步的，所述检测腔的正上方设置有排液块，所述排液块上下滑动安装在所述监测盘中，监测盘的内部转动安装有竖向的螺纹杆，所述螺纹杆与排液块螺纹连接，螺纹杆的上端安装有蜗轮，蜗轮由安装在监测盘内部的蜗杆驱动转动，蜗杆由电机模块驱动转动，所述排液块与所述检测腔相适配，用于排出检测腔中的钻井液；

所述导液通道中径向滑动安装有挡板，利用所述挡板控制所述导液通道的开通和闭合；

所述挡板的侧表面固定安装有连杆，所述连杆的表面滑动安装有缓冲杆，所述缓冲杆的上表面和检测盒的下表面均设有齿面，两个所述齿面之间同时啮合有传动齿轮，挡板与监测盘之间的移动摩擦阻力大于缓冲杆与连杆之间的滑动摩擦阻力。

监测井筒的中空通道中的钻井液进入到检测腔中时，此时导液通道处于闭合状态，检测盒向检测腔的方向移动时，检测盒与传动齿轮配合带动缓冲杆移动，此时缓冲杆相对连杆滑动，导液通道仍处于闭合状态，当封板与检测口趋近完全闭合时，此时缓冲杆会通过连杆带动挡板移动，使导液通道处于开通状态，相应的，检测腔中的钻井液与监测井筒的钻井液处于连通状态。

当检测盒复位时，排液块向下移动进入到检测腔中，排液块会限制封板向检测腔中移动，此时缓冲杆仍相对于连杆滑动，导液通道仍处于开通的状态，排液块会推动检测腔中的钻井液向导液通道中流动，并通过通孔排入到监测井筒的中空通道中，当排液块的下表面趋近检测腔内部的底面时，此时缓冲杆会通过连杆带动挡板移动，使导液通道处于关闭状态。

利用排液块清理检测腔中的钻井液样本，避免检测腔中现有的钻井液影响下一次检测模块对钻井液的检测结果。

进一步的，所述封板的上表面设置有导向块，所述排液块的下表面开设有导向槽，所述导向块与所述导向槽相适配，当检测腔转动至与封板相对应的位置时，封板才会在监测井筒的中空通道中钻井液的压力作用下向检测腔的方向滑动。

进一步的，所述监测井筒包括下筒、中筒和上筒，所述中筒与所述下筒轴向滑动连接，所述上筒与所述中筒轴向滑动连接，所述下筒与所述中筒之间以及上筒与所述中筒之间均设有液压缸；

多组所述检测口分别设置在所述下筒、中筒和上筒的内侧壁中，所述下筒、中筒和上筒内部的内腔中均安装有监测盘。

监测井筒中下筒、中筒和上筒的组合设计，可以调节下筒、中筒或上筒的位置，进而调节下筒、中筒或上筒内部检测口在钻井液中的位置，同时可以调节轴向方向不同组的检测口之间的监测距离。

进一步的，所述检测口的侧表面内部滑动安装有限位杆，所述封板的侧表面开设有限位孔，所述限位杆与所述限位孔配合时，所述封板与所述检测口处于配合状态；

所述监测井筒内侧壁靠近所述内腔一侧的环形表面径向滑动安装有楔块，所述楔块位于所述监测井筒内侧壁中一侧的表面固定安装有推杆，所述监测井筒内侧壁中滑动安装有连接板，所述限位杆固定安装在所述连接板的表面，所述连接板与所述推杆之间设有连接杆；

所述连接板与所述监测井筒内侧壁之间设有压缩弹簧。

限位杆与限位孔处于配合状态时，封板与检测口处于配合状态，钻井液的压力无法推动封板移动，当监测盘的内环面与楔块接触时，会推动楔块移动，楔块通过推杆带动连接杆移动，连接杆会推动连接板向远离封板的方向移动，连接板带动限位杆一起移动，从而可使限位杆与限位孔分离，此时封板与检测腔相对应，封板在钻井液的压力作用下向检测腔的内部方向滑动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、该高温电泵采油用中空式油气井流量泵工况，通过在监测井筒中设计中空通道，并在监测井筒的内侧壁中设计内腔用于安装监测盘和电路板，可以在利用监测井筒对钻井液的压力、流量参数进行监测的同时，利用中空通道进行井下作业或下方工具，有利于减少工作流程和作业时间、降低人工作业成本。

2、该高温电泵采油用中空式油气井流量泵工况，通过监测盘中检测盒、检测腔、导液通道和排液块与封板和通孔的组合设计，可以利用检测盒中的检测模块对钻井液进行动态压力、流量检测和静态压力、流量检测，同时通过转动监测盘，使检测腔与不同的检测口配合，可以利用一组检测盒对钻井液进行多点位检测，有利于提高钻井液的压力和流量的检测精度，便于后续对油气井中的情况进行分析。

3、该高温电泵采油用中空式油气井流量泵工况，通过排液块和检测腔与封板的组合设计，当检测腔转动至与检测口对应的位置时，需要检测的钻井液样本会自动进入到检测腔中，导液通道、挡板和通孔与检测盒、排液块和封板的组合设计，在对钻井液进行多状态检测后，可将检测腔中的钻井液排出，避免影响下次钻井液的检测。

附图说明

图1为本发明监测井筒外部结构立体图；

图2为本发明监测井筒内部结构立体图；

图3为本发明监测井筒中上筒内部结构立体图；

图4为本发明图3中上筒局部结构立体图；

图5为本发明上筒中检测腔与检测口位置配合结构立体图；

图6为本发明上筒中监测盘内部结构主视图；

图7为本发明图6中A处结构示意图；

图8为本发明图7中B处结构示意图；

图9为本发明监测盘中检测盒内部结构立体图；

图10为本发明封板与排液块配合结构立体图；

图11为本发明封板与上筒内侧壁配合结构侧视图；

图12为本发明封板与上筒内侧壁配合结构俯视图。

图中：1、下筒；2、中筒；3、上筒；4、检测口；41、封板；411、导向块；42、通孔；5、内腔；6、监测盘；61、齿环；7、检测盒；71、伸缩杆；72、顶杆；8、电路板；9、检测腔；91、导液通道；10、排液块；101、螺纹杆；11、挡板；111、连杆；112、缓冲杆；12、楔块；121、推杆；13、连接板；131、限位杆；14、连接杆；15、液压缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

该高温电泵采油用中空式油气井流量泵工况的实施例如下：

请参阅图1-图12，一种高温电泵采油用中空式油气井流量泵工况，包括监测井筒，监测井筒包括下筒1、中筒2和上筒3，中筒2与下筒1轴向滑动连接，上筒3与中筒2轴向滑动连接，下筒1与中筒2之间以及上筒3与中筒2之间均设有液压缸15。

监测井筒的内部为贯穿的中空通道，中空通道的设计无需将监测井筒提升上去，即可通过中空通道向井下下放工具等，能够减少工作流程，减少作业时间，减少人工成本，监测井筒的侧壁内部设有内腔5，内腔5中安装有检测盒7和电路板8，检测盒7中安装有检测模块。

检测盒7的内部安装的检测模块包括压力传感器、温度传感器；监测井筒的内侧壁开设有若干个检测口4，多个检测口4为一组，同组中多个检测口4呈环形分布在监测井筒的同一径向表面，多组检测口4沿监测井筒的轴线分布。

多组检测口4分别设置在下筒1、中筒2和上筒3的内侧壁中，下筒1、中筒2和上筒3内部的内腔5中均安装有监测盘6。

监测井筒中下筒1、中筒2和上筒3的组合设计，可以调节下筒1、中筒2或上筒3的位置，进而调节下筒1、中筒2和上筒3内部检测口4在钻井液中的位置，同时可以调节轴向方向不同组的检测口4之间的监测距离。

检测口4的内部密封滑动安装有封板41，封板41径向滑动安装在检测口4中，利用封板41控制检测口4的开合，封板41与检测口4的配合侧边均设有密封层。

监测井筒的内腔5中转动安装有监测盘6，监测盘6的上表面固定安装有齿环61，内腔5中安装有电机设备，电机设备的输出端安装有与齿环61啮合的齿轮，检测盒7安装在监测盘6的内部，检测盒7转动至检测口4的位置时，检测盒7内部的检测模块对与检测口4相对应位置的钻井液的压力进行检测，利用温度传感器对与检测口4相对应位置的钻井液的温度进行检测。

监测盘6的内环面中开设有检测腔9，检测腔9与检测口4位于同一径向表面，检测腔9转动至检测口4的位置时，检测口4内部的封板41在监测井筒的中空通道中的钻井液的压力作用下向检测腔9的内部滑动，检测口4被打开，此时钻井液会通过检测口4进入到检测腔9中，进入到检测腔9中的钻井液作为检测盒7中检测模块的检测样本。

检测腔9的底面开设有导液通道91，检测口4下方的监测井筒的内侧壁开设有通孔42，检测腔9转动至检测口4的位置时，导液通道91与通孔42连通，当导液通道91与通孔42处于错位状态时，由监测盘6的内侧环面将通孔42封堵起来，避免监测井筒的中空通道中的钻井液进入到内腔5中；利用检测盒7中的检测模块检测进入到检测腔9中的钻井液。

钻井液通过检测口4进入到检测腔9中后，在封板41未与检测口4配合之前，利用检测模块对该位置的钻井液的动态压力和动态温度进行检测，之后利用封板41将检测口4关闭，并通过导液通道91使检测腔9与监测井筒的中空通道连通，此时检测腔9内部的钻井液处于静态状态，利用检测模块对该位置的钻井液的静态压力和静态温度进行检测。

检测盒7径向滑动安装在监测盘6的内部，监测盘6的内部安装有伸缩杆71，伸缩杆71为液压杆，伸缩杆71的伸缩端与检测盒7固定连接，利用伸缩杆71调节检测盒7中检测模块的检测端的位置，检测盒7靠近检测腔9一侧的表面固定安装有顶杆72，顶杆72与进入检测腔9中的封板41相对应，利用顶杆72推动封板41复位。

检测盒7向检测腔9的方向移动时，检测模块的检测端伸入检测腔9中，利用检测盒7的移动，调节检测模块的检测端在检测腔9中的位置。

利用检测盒7中的检测模块检测油气井中钻井液的压力数据，检测模块与电路板8之间为电信号连接，检测模块将检测到的钻井液的压力数据的电信号传输至电路板8中，由电路板8对钻井液的压力数据进行转换分析处理，获得钻井液的流量数据。

电路板8利用监测井筒中不同液面位置的检测模块获取多个钻井液的压力数据，利用液位之间的压差，计算钻井液的流量q：

；

；

其中，

检测腔9的正上方设置有排液块10，封板41的上表面设置有导向块411，排液块10的下表面开设有导向槽，导向块411与导向槽相适配，当检测腔9转动至与封板41相对应的位置时，封板41才会在监测井筒的中空通道中钻井液的压力作用下向检测腔9的方向滑动。

排液块10上下滑动安装在监测盘6中，监测盘6的内部转动安装有竖向的螺纹杆101，螺纹杆101与排液块10螺纹连接，螺纹杆101的上端安装有蜗轮，蜗轮由安装在监测盘6内部的蜗杆驱动转动，蜗杆由电机模块驱动转动，排液块10与检测腔9相适配，用于排出检测腔9中的钻井液。

导液通道91中径向滑动安装有挡板11，利用挡板11控制导液通道91的开通和闭合；挡板11的侧表面固定安装有连杆111，连杆111的表面滑动安装有缓冲杆112，缓冲杆112的上表面和检测盒7的下表面均设有齿面，两个齿面之间同时啮合有传动齿轮，挡板11与监测盘6之间的移动摩擦阻力大于缓冲杆112与连杆111之间的滑动摩擦阻力。

监测井筒的中空通道中的钻井液进入到检测腔9中时，此时导液通道91处于闭合状态，检测盒7向检测腔9的方向移动时，检测盒7与传动齿轮配合带动缓冲杆112移动，此时缓冲杆112相对连杆111滑动，导液通道91仍处于闭合状态，当封板41与检测口4趋近完全闭合时，此时缓冲杆112会通过连杆111带动挡板11移动，使导液通道91处于开通状态，相应的，检测腔9中的钻井液与监测井筒的钻井液处于连通状态。

当检测盒7复位时，排液块10向下移动进入到检测腔9中，排液块10会限制封板41向检测腔9中移动，此时缓冲杆112仍相对于连杆111滑动，导液通道91仍处于开通的状态，排液块10会推动检测腔9中的钻井液向导液通道91中流动，并通过通孔42排入到监测井筒的中空通道中，当排液块10的下表面趋近检测腔9内部的底面时，此时缓冲杆112会通过连杆111带动挡板11移动，使导液通道91处于关闭状态。

利用排液块10清理检测腔9中的钻井液样本，避免检测腔9中现有的钻井液影响下一次检测模块对钻井液的检测结果。

检测口4的侧表面内部滑动安装有限位杆131，封板41的侧表面开设有限位孔，限位杆131与限位孔配合时，封板41与检测口4处于配合状态。

监测井筒内侧壁靠近内腔5一侧的环形表面径向滑动安装有楔块12，楔块12位于监测井筒内侧壁中一侧的表面固定安装有推杆121，监测井筒内侧壁中滑动安装有连接板13，限位杆131固定安装在连接板13的表面，连接板13与推杆121之间设有连接杆14；连接板13与监测井筒内侧壁之间设有压缩弹簧。

限位杆131与限位孔处于配合状态时，封板41与检测口4处于配合状态，钻井液的压力无法推动封板41移动，当监测盘6的内环面与楔块12接触时，会推动楔块12移动，楔块12通过推杆121带动连接杆14移动，连接杆14会推动连接板13向远离封板41的方向移动，连接板13带动限位杆131一起移动，从而可使限位杆131与限位孔分离，此时封板41与检测腔9相对应，封板41在钻井液的压力作用下向检测腔9的内部方向滑动。

高温电泵采油用中空式油气井流量泵工况工作原理：

在对油田进行钻井开发时，在使用电泵采油之前，先利用该中空式的监测井筒对井下环境进行检测，通过检测井下钻井液的压力、流量和温度变化，分析井下油气田的情况，具体操作如下：

首先将监测井筒放置到油气井内部，然后利用电机设备驱动监测井筒中下筒1、中筒2和上筒3内部内腔5中的监测盘6转动，监测盘6带动检测盒7和检测腔9一起转动，当检测腔9转动至与监测井筒内侧壁中的检测口4相对应的位置时，停止驱动监测盘6转动，此时封板41上表面的导向块411与排液块10下表面的导向槽相对应，该位置的封板41在监测井筒的中空通道中钻井液压力的作用下向检测腔9内部的方向移动。

当封板41与检测口4分离时，此时中空通道中的钻井液会进入到检测腔9中，此时检测腔9内部的钻井液直接通过检测口4与中空通道中的钻井液连通，此时即可驱动检测盒7移动，将检测盒7中的检测模块的检测端伸入到检测腔9中，利用压力传感器和温度传感器分别对该位置的钻井液的动态压力和动态温度进行检测。

利用顶杆72推动封板41向检测口4的方向移动，使封板41与检测口4重新配合，并通过导液通道91使检测腔9中的钻井液与中空通道中的钻井液连通，此时利用压力传感器和温度传感器分别对该位置的钻井液的静态压力和静态温度进行检测，检测完成后，利用排液块10将检测腔9中的钻井液样本通过导液通道91和通孔42重新排入到中空通道中。

将检测的压力数据和温度数据以电信号的形式传送至电路板8中，利用电路板8对动态压力数据进行处理分析，根据两个不同液面位置的钻井液的动态压力数据，计算钻井液的流量。

继续利用电机设备驱动监测盘6转动，当检测腔9转动至下一个检测口4的位置时，继续对该点位置的钻井液的压力和温度进行检测，并计算获取钻井液的流量，依次循环，即可利用一组检测盒7对同一液面的多个点位进行监测，多个点位的钻井液的压力和温度数据的监测，可以更精准的分析油气井中的情况。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。