本发明涉及油田采油工程技术领域，特别涉及一种油井机械堵水封隔器验封系统。
背景技术：
随着油田开发进入高含水阶段，油井主力层水淹级别高，动用已相对充分，而次主力层，水淹级别较低，动用相对较差，为减少层间干扰，改善层间矛盾，采取针对性措施对高含水层进行封堵，以充分动用潜力层，实现层间转移，从而改善吸水和产液剖面，挖掘油井层间潜力，是目前高含水开发阶段提高采收率的重要手段。
机械堵水工艺管柱以其施工周期短，可靠性强、有效期长等优点在油田得到广泛的应用。机械堵水工艺管柱中堵水封隔器坐封之后，机械堵水封隔器验封是一个必须的过程，然而，到目前为止，尚无有效可靠办法能够不改变堵水管柱状态或者不在堵水管柱上设计孔洞来完成机械堵水封隔器验封作业。
因此，如何高效完成机械堵水工艺管柱的封隔器验封作业，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种油井机械堵水封隔器验封系统，可在工程作业时与堵水管柱连接下井，从而提高堵水封隔器验封测试的可靠性与准确性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种油井机械堵水封隔器验封系统，包括井下验封仪、直读通讯测录仪，所述井下验封仪包括验封仪主体、电池、验封仪压电陶瓷换能单元、电子线路单元和验封仪压力传感器，所述验封仪主体用于安装在两套堵水封隔器中间，所述电池、所述验封仪压电陶瓷换能单元、所述电子线路单元和所述验封仪压力传感器均设置于所述验封仪主体内，所述验封仪压电陶瓷换能单元与所述电子线路单元连接，所述电子线路单元与所述直读通讯测录仪无线通讯连接，所述电子线路单元用于压力信号采样并存储测量数据以及通过声波调制通讯。
优选地，所述验封仪主体设有上接头和下接头，所述上接头设有第一螺纹，所述下接头设有第二螺纹。
优选地，所述验封仪主体内设有磁敏唤醒开关。
优选地，所述验封仪主体外周安装有外筒。
优选地，还包括与所述直读通讯测录仪连接的地面监控装置。
优选地，所述验封仪压电陶瓷换能单元包括托架、与所述托架平面垂直的螺纹杆、换能器绝缘片、换能器电极片、压电陶瓷换能器、频率调制板、蝶形弹簧和螺母，所述换能器绝缘片、所述换能器电极片、所述压电陶瓷换能器、所述频率调制板、所述蝶形弹簧及所述螺母依次安装在所述螺纹杆上，且所述换能器电极片与所述电子线路单元连接。
优选地，所述托架沿所述验封仪主体外圆周间隔90°分布。
优选地，所述直读通讯测录仪包括电缆头、测录仪电子线路单元、测录仪压电陶瓷换能器单元和导向头，所述电缆头设置于所述直读通讯测录仪末端，所述导向头设置于所述直读通讯测录仪前端，所述测录仪电子线路单元和测录仪压电陶瓷换能器单元设置于所述直读通讯测录仪内，所述测录仪电子线路单元用于控制信号采样、电缆通讯、存储测量数据以及声波调制通讯。
优选地，所述直读通讯测录仪还包括扶正器、磁定位传感器、测录仪压力传感器和温度传感器。
优选地，所述测录仪压电陶瓷换能器单元为2组，且所述测录仪压电陶瓷换能器单元呈90°直角安装在测录仪换能器托架上。
本发明所提供的油井机械堵水封隔器验封系统，包括井下验封仪、直读通讯测录仪，井下验封仪包括验封仪主体、电池、验封仪压电陶瓷换能单元、电子线路单元和验封仪压力传感器，验封仪主体用于安装在两套堵水封隔器中间，电池、验封仪压电陶瓷换能单元、电子线路单元和验封仪压力传感器均设置于验封仪主体内，验封仪压电陶瓷换能单元与电子线路单元连接，电子线路单元与直读通讯测录仪无线通讯连接，电子线路单元用于压力信号采样并存储测量数据以及通过声波调制通讯，在堵水封隔器打压坐封后，通过单芯铠装测井电缆系吊直读通讯测录仪下至井下验封仪所在位置，电子线路单元采用声波调制数字通讯控制井下验封仪开始封隔器验封数据采样及存储，井下验封仪的验封仪压力传感器采集堵水封隔器之间压力，电子线路单元控制验封仪压电陶瓷换能单元与直读通讯测录仪进行无线通讯，将堵水封隔器的压力信号通过声波传输给直读通讯测录仪，完成二者数据交换，电池则为井下验封仪的采集数据工作提供动力，验封仪主体则作为井下验封仪的整体载体，验封过程中堵水封隔器管柱上无需任何可动部件及孔洞，不会改变堵水封隔器管柱的机械特性，提高堵水封隔器验封测试的可靠性与准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；
图2为图1所示的井下验封仪结构示意图；
图3为图2所示的验封仪压电陶瓷换能单元结构示意图；
图4为图1所示的直读通讯测录仪结构示意图。
其中，图1-图4中：
井下验封仪—1，上接头—11，第一螺纹—111，验封仪主体—12，验封仪压电陶瓷换能单元—13，验封仪压力传感器—14，电子线路单元—15，微处理控制器—151，数据存储芯片—152，信号采集电路—153，验封仪放大电路—154，位模数转换器—155，验封仪通讯功率驱动电路—156，验封仪通讯信号调制电路—157，电池—16，第二托架—161，磁敏唤醒开关—17，外筒—18，下接头—19，第二螺纹—191，直读通讯测录仪—2，电缆头—21，扶正器—22，磁定位传感器—23，测录仪电子线路单元—24，微处理控制器—241，测录仪放大电路—242，位模数转换器—243，单芯电缆通讯电路—244，测录仪通讯功率驱动电路—245，测录仪通讯信号调制电路—246，测录仪压力传感器—25，温度传感器—26，测录仪压电陶瓷换能器单元—27，测录仪换能器托架—271，导向头—28，地面监控装置—3。
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。
请参考图1至图4，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；图2为图1所示的井下验封仪结构示意图；图3为图2所示的验封仪压电陶瓷换能单元结构示意图；图4为图1所示的直读通讯测录仪结构示意图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中，主要包括井下验封仪1、直读通讯测录仪2，井下验封仪1包括验封仪主体12、电池16、验封仪压电陶瓷换能单元13、电子线路单元15和验封仪压力传感器14，验封仪主体12用于安装在两套堵水封隔器中间，电池16、验封仪压电陶瓷换能单元13、电子线路单元15和验封仪压力传感器14均设置于验封仪主体12内，验封仪压电陶瓷换能单元13与电子线路单元15连接，电子线路单元15与直读通讯测录仪2无线通讯连接，电子线路单元15用于压力信号采样并存储测量数据以及通过声波调制通讯。
具体的，在实际的应用过程当中，在堵水封隔器打压坐封后，通过单芯铠装测井电缆系吊直读通讯测录仪2下至井下验封仪1所在位置，电子线路单元15采用声波调制数字通讯控制井下验封仪1开始封隔器验封数据采样及存储，井下验封仪1的验封仪压力传感器14采集堵水封隔器之间压力，此时，电子线路单元15控制验封仪压电陶瓷换能单元13与直读通讯测录仪2进行无线通讯，将堵水封隔器的压力信号通过声波传输给直读通讯测录仪2，完成二者数据交换，电池16则为井下验封仪1的采集数据工作提供动力，验封仪主体12则作为井下验封仪1的整体载体，验封过程中堵水封隔器管柱上无需任何可动部件及孔洞，不会改变堵水封隔器管柱的机械特性，提高堵水封隔器验封测试的可靠性与准确性。
其中，井下验封仪1采用不锈钢柱金属材料加工成具有内径φ50mm中心孔、外径φ110mm、长度450mm的一体化结构井下仪，保留的内径φ50mm中心孔可以保证其他井下工具的正常通过。
需要说明的是，井下验封仪主体12上加工了电子线路单元15的第一托架150用来安装验封仪电子线路单元15，电子线路单元15主要用于压力信号采样、存储测量数据以及完成声波调制通讯，电子线路单元15包括：微处理控制器151、数据存储芯片152、信号采集电路153、验封仪放大电路154、位模数转换器155、验封仪通讯功率驱动电路156与验封仪通讯信号调制电路157。
还需要说明的是，验封仪主体12设有上接头11和下接头19，上接头11设有第一螺纹111，下接头19设有第二螺纹191，对井下验封仪1进行固定连接，确保了井下验封仪1结构的一体化。
进一步地，验封仪主体12内设有磁敏唤醒开关17，井下验封仪1在下井前的储备中均处于电子睡眠状态，磁敏唤醒开关17用来将处于电子睡眠状态的井下验封仪1唤醒，使其处于工作状态，随着工程作业下井。
需要说明的是，井下验封仪主体12上加工了第二托架161，设计为沿圆周均匀分布的12个半圆形沟槽，电池16安装在第二托架161上，电池16为12节耐150℃高温dc3.6v电池组。
进一步地，验封仪主体12外周安装有外筒18，外筒18采用胶圈密封方式将井下验封仪1的所有部件密封在井下验封仪1的仪器舱内，外筒18壁厚可以耐受油井井下高压。
需要说明的是，井机械堵水封隔器验封系统还包括与直读通讯测录仪2连接的地面监控装置3，地面监控装置3可进行自动化采集设计处理，可进行人工操作设计处理，用于为工作人员提供堵水封隔器的实时数据。
进一步地，验封仪压电陶瓷换能单元13包括托架131、与托架131平面垂直的螺纹杆132、换能器绝缘片133、换能器电极片134、压电陶瓷换能器135、频率调制板136、蝶形弹簧137和螺母138，换能器绝缘片133、换能器电极片134、压电陶瓷换能器135、频率调制板136、蝶形弹簧137及螺母138依次安装在螺纹杆132上，且换能器电极片134与电子线路单元15连接，托架131与螺纹杆132为一体，均匀地分布在验封仪主体12上依圆周90°角度的4个平面上，在其中的一个平面上，换能器绝缘片133、换能器电极片134、压电陶瓷换能器135、频率调制板136、蝶形弹簧137及螺母138依次安装在螺纹杆132上，用扭力扳手控制设定的力矩将螺母138安装在螺纹杆132上，同理地，其他的三个平面上按照同样方式安装。
需要说明的是，压电陶瓷换能器135采用功率型p8灰片压电陶瓷片组成，安装在压电陶瓷换能器135两端的两片换能器电极片134连接电子线路单元15中的验封仪功率驱动电路与验封仪通讯信号采集电路。
还需要说明的是，频率调制板136用来将压电陶瓷换能器135的震动频率调制为通讯所需的频率，其采用的制作材料以及尺寸均由声学理论设计及实际验证确定。
进一步地，直读通讯测录仪2包括电缆头21、扶正器22、测录仪电子线路单元24、测录仪压电陶瓷换能器单元27和导向头28，电缆头21设置于直读通讯测录仪2末端，导向头28设置于直读通讯测录仪2前端，测录仪电子线路单元24和测录仪压电陶瓷换能器单元27设置于直读通讯测录仪2内，测录仪电子线路单元24用于控制信号采样、电缆通讯、存储测量数据以及声波调制通讯，电缆头21设计为可连接单芯铠装测井电缆，扶正器22和导向头28用于直读通讯测录仪2的导向，使得所述的直读通讯测录仪2下井时处于居中位置并顺利下行。
需要说明的是，直读通讯测录仪2还包括磁定位传感器23，磁定位传感器23用于检测油套管接箍位置，记录接箍个数，获取直读通讯测录仪2井下位置。
进一步地，直读通讯测录仪2还包括测录仪压力传感器25和温度传感器26，井下验封仪主体12上加工了压力传感器14的安装孔，其上安装有压力传感器14，用来测量两个坐封的封隔器中间的地层压力，依据地层压力变化来判断堵水封隔器的有效性，压力传感器14为扩散硅压力传感器，温度传感器26用于测量两个坐封的封隔器中间的地层温度，温度传感器26为pt1000铂电阻温度传感器。
需要说明的是，测录仪电子线路单元24主要用于控制信号采样、单芯电缆通讯、存储测量数据以及声波调制通讯，测录仪电子线路单元24包括：微处理控制器241、测录仪放大电路242、位模数转换器243、单芯电缆通讯电路244、测录仪通讯功率驱动电路245与测录仪通讯信号调制电路246。
进一步地，测录仪压电陶瓷换能器单元27为2组，且测录仪压电陶瓷换能器单元27呈90°直角安装在测录仪换能器托架上，压电陶瓷换能器单元27分成2组呈90°直角安装在测录仪换能器托架271上，电陶瓷换能器单元27中，声波通讯信号调制数字编码采用二进制频键控2fsk数字调制与解调通讯，压电陶瓷换能器单元27中，采用频率调制板尺寸改变压电陶瓷片的震动频率，增强通讯传输距离，可以完成油井中沿井筒轴向15米内的无线数据通讯。
综上所述，本实施例所提供的油井机械堵水封隔器验封系统主要包括井下验封仪、直读通讯测录仪，井下验封仪包括验封仪主体、电池、验封仪压电陶瓷换能单元、电子线路单元和验封仪压力传感器，验封仪主体用于安装在两套堵水封隔器中间，电池、验封仪压电陶瓷换能单元、电子线路单元和验封仪压力传感器均设置于验封仪主体内，验封仪压电陶瓷换能单元与电子线路单元连接，电子线路单元与直读通讯测录仪无线通讯连接，电子线路单元用于压力信号采样并存储测量数据以及通过声波调制通讯，在堵水封隔器打压坐封后，通过单芯铠装测井电缆系吊直读通讯测录仪下至井下验封仪所在位置，电子线路单元采用声波调制数字通讯控制井下验封仪开始封隔器验封数据采样及存储，井下验封仪的验封仪压力传感器采集堵水封隔器之间压力，电子线路单元控制验封仪压电陶瓷换能单元与直读通讯测录仪进行无线通讯，将堵水封隔器的压力信号通过声波传输给直读通讯测录仪，完成二者数据交换，电池则为井下验封仪的采集数据工作提供动力，验封仪主体则作为井下验封仪的整体载体，验封过程中堵水封隔器管柱上无需任何可动部件及孔洞，不会改变堵水封隔器管柱的机械特性，提高堵水封隔器验封测试的可靠性与准确性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
1.一种油井机械堵水封隔器验封系统，其特征在于，包括井下验封仪、直读通讯测录仪，所述井下验封仪包括验封仪主体、电池、验封仪压电陶瓷换能单元、电子线路单元和验封仪压力传感器，所述验封仪主体用于安装在两套堵水封隔器中间，所述电池、所述验封仪压电陶瓷换能单元、所述电子线路单元和所述验封仪压力传感器均设置于所述验封仪主体内，所述验封仪压电陶瓷换能单元与所述电子线路单元连接，所述电子线路单元与所述直读通讯测录仪无线通讯连接，所述电子线路单元用于压力信号采样并存储测量数据以及通过声波调制通讯。
2.根据权利要求1所述的油井机械堵水封隔器验封系统，其特征在于，所述验封仪主体设有上接头和下接头，所述上接头设有第一螺纹，所述下接头设有第二螺纹。
3.根据权利要求2所述的油井机械堵水封隔器验封系统，其特征在于，所述验封仪主体内设有磁敏唤醒开关。
4.根据权利要求3所述的油井机械堵水封隔器验封系统，其特征在于，所述验封仪主体外周安装有外筒。
5.根据权利要求1所述的油井机械堵水封隔器验封系统，其特征在于，还包括与所述直读通讯测录仪连接的地面监控装置。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的油井机械堵水封隔器验封系统，其特征在于，所述验封仪压电陶瓷换能单元包括托架、与所述托架平面垂直的螺纹杆、换能器绝缘片、换能器电极片、压电陶瓷换能器、频率调制板、蝶形弹簧和螺母，所述换能器绝缘片、所述换能器电极片、所述压电陶瓷换能器、所述频率调制板、所述蝶形弹簧及所述螺母依次安装在所述螺纹杆上，且所述换能器电极片与所述电子线路单元连接。
7.根据权利要求6所述的油井机械堵水封隔器验封系统，其特征在于，所述托架沿所述验封仪主体外圆周间隔90°分布。
8.根据权利要求6所述的油井机械堵水封隔器验封系统，其特征在于，所述直读通讯测录仪包括电缆头、测录仪电子线路单元、测录仪压电陶瓷换能器单元和导向头，所述电缆头设置于所述直读通讯测录仪末端，所述导向头设置于所述直读通讯测录仪前端，所述测录仪电子线路单元和测录仪压电陶瓷换能器单元设置于所述直读通讯测录仪内，所述测录仪电子线路单元用于控制信号采样、电缆通讯、存储测量数据以及声波调制通讯。
9.根据权利要求8所述的油井机械堵水封隔器验封系统，其特征在于，所述直读通讯测录仪还包括扶正器、磁定位传感器、测录仪压力传感器和温度传感器。
10.根据权利要求9所述的油井机械堵水封隔器验封系统，其特征在于，所述测录仪压电陶瓷换能器单元为2组，且所述测录仪压电陶瓷换能器单元呈90°直角安装在测录仪换能器托架上。
技术总结