一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)封隔器鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置及方法。該裝置包括套筒、密封筒、彈性件和打壓嘴。該試驗(yàn)裝置通過采用密封筒的設(shè)計(jì)，能有效密封封隔器與套筒之間的環(huán)空，從而有效模擬正常工作狀態(tài)下的膠筒，因此能夠在不使用膠筒情況下單獨(dú)檢測(cè)鎖緊機(jī)構(gòu)的回彈距離及防退承載能力，不僅大大提高封隔器的研發(fā)改進(jìn)效率，而且可多次循環(huán)利用，極大地降低了試驗(yàn)成本。此外，通過采用壓縮彈簧的恢復(fù)力模擬膠筒的回彈力，且彈簧材料及性能可根據(jù)封隔器膠筒的回彈力等各方面性能進(jìn)行調(diào)節(jié)，檢測(cè)鎖緊機(jī)構(gòu)卸載后的回彈距離。本發(fā)明的試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便、安全、可靠，且能很好的模擬封隔器施工過程。
【專利說明】一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于油田固完井作業(yè)的封隔器的試驗(yàn)裝置，具體涉及一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]封隔器作為石油井下環(huán)空封堵的密封裝置，其封隔密封能力是衡量封隔器性能的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，直接關(guān)系到井下作業(yè)施工的成敗。
[0003]封隔器的封隔密封性能除了與密封元件有關(guān)外，還在很大程度上受鎖緊機(jī)構(gòu)的性能所制約。鎖緊機(jī)構(gòu)坐封后的回彈距離、防退承載能力等，均直接決定了封隔器的環(huán)空封隔能力與密封的可靠性。而通過掌握鎖緊機(jī)構(gòu)的回彈距離、防退承載能力等技術(shù)參數(shù)，能夠?yàn)榉飧羝鞯母倪M(jìn)優(yōu)化提供重要的參考依據(jù)。但目前尚沒有用于檢測(cè)封隔器鎖緊機(jī)構(gòu)的回彈距離以及防退承載能力的試驗(yàn)裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置及方法，能夠檢測(cè)封隔器鎖緊機(jī)構(gòu)的回彈距離以及防退承載能力。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置，包括，底部封閉的套筒，其用于將待測(cè)量的封隔器固定地安裝在套筒內(nèi)，并在封隔器的本體與套筒之間形成環(huán)空，在封隔器本體上設(shè)置有鎖緊機(jī)構(gòu)，安裝于封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)下方的彈性件，承靠在彈性件上的密封筒，密封筒的外壁與套筒的內(nèi)壁密封式接合，而內(nèi)壁能夠與封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)相接合，用于對(duì)密封筒施加載荷的加載機(jī)構(gòu)，加載機(jī)構(gòu)能推動(dòng)密封筒壓縮彈性件，以及穿過套筒的外壁并與套筒的內(nèi)腔連通的打壓嘴，通過將打壓嘴連通試壓泵進(jìn)行環(huán)空打壓，以檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)的防退承載能力。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置，能夠在地面上對(duì)封隔器進(jìn)行測(cè)試，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單、安全，并且能夠良好地模擬封隔器的施工過程，提高了產(chǎn)品研發(fā)效率。彈性件的恢復(fù)力能夠模擬膠筒的回彈力，由此能夠檢測(cè)鎖緊機(jī)構(gòu)卸載后的回彈距離。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，彈性件為彈簧或膠筒。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，加載機(jī)構(gòu)包括加載件、傳壓板和傳壓筒，加載件通過傳壓板及傳壓筒對(duì)密封筒進(jìn)行加載。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，封隔器通過定位機(jī)構(gòu)固定在套筒內(nèi)，定位機(jī)構(gòu)包括固定于套筒底部的支撐筒，以及固定在支撐筒頂部的封隔器下封頭，封隔器下封頭通過密封螺紋與封隔器下端連接。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，定位機(jī)構(gòu)還包括封隔器上封頭和定位桿封頭，封隔器上封頭螺紋連接在封隔器上端；定位桿封頭通過螺紋連接在套筒上端，定位桿封頭螺紋連接于定位桿，定位桿與封隔器上封頭接觸，對(duì)封隔器實(shí)現(xiàn)軸向定位。在測(cè)試過程中，這種定位機(jī)構(gòu)能夠?qū)⒎飧羝靼踩?、穩(wěn)定地進(jìn)行軸向限位。特別是定位桿封頭與套筒為螺紋連接，這使得可容易地調(diào)節(jié)定位桿封頭的高度而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同規(guī)格的封隔器進(jìn)行軸向限位。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，套筒下端通過密封螺紋連接于套筒下封頭而實(shí)現(xiàn)封閉。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，密封筒的內(nèi)外壁上均設(shè)置有若干密封圈，以封隔套筒與封隔器之間的環(huán)空。這種設(shè)置能夠模擬膠筒坐封后的狀態(tài)。這樣可以在不使用膠筒的情況下單獨(dú)檢測(cè)鎖緊機(jī)構(gòu)的可靠性，極大的降低了實(shí)驗(yàn)成本。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，鎖緊機(jī)構(gòu)采用單向防退機(jī)構(gòu)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，單向防退機(jī)構(gòu)包括鋸齒卡簧、斜坡卡簧和直臺(tái)階卡簧中的一種。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的方法，包括如下步驟:
[0013]步驟10，連接加載件，通過傳壓板及傳壓筒對(duì)密封筒進(jìn)行加載，推動(dòng)密封筒下行壓縮彈性件；
[0014]步驟20，測(cè)量并記錄傳壓板上端到套筒上端的距離L后，卸載，再次測(cè)量并記錄傳壓板上端到套筒上端的距離L'，計(jì)算出鎖緊機(jī)構(gòu)卸載后的坐封回彈距離1，其中I=L-L'；
[0015]步驟30，移去加載設(shè)備，卸除傳壓板及傳壓筒，
[0016]步驟40，測(cè)量并記錄封隔器上封頭上端到密封筒上端的距離D ；
[0017]步驟50，將打壓嘴連接試壓泵，進(jìn)行注水打壓、穩(wěn)壓，穩(wěn)壓期間測(cè)量套筒內(nèi)的壓力變化，驗(yàn)證鎖緊機(jī)構(gòu)的防退承載能力，若套筒上端有液體流出，說明承載失效，此時(shí)停止打壓并記錄套筒內(nèi)的壓力；
[0018]步驟60，再次測(cè)量并記錄封隔器上封頭上端到密封筒上端的距離D'，計(jì)算鎖緊機(jī)構(gòu)的承載回彈距離d，其中d=D-N。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試方法，套筒內(nèi)的穩(wěn)壓壓力反映了鎖緊機(jī)構(gòu)的性能，套筒內(nèi)的穩(wěn)壓壓力越大，則說明鎖緊機(jī)構(gòu)的性能越好。
[0020]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下有益效果:1、本發(fā)明由于采用了密封筒的設(shè)計(jì)，能有效密封封隔器本體與套筒之間的環(huán)空，從而有效模擬正常工作狀態(tài)下的膠筒，因此能夠在不使用膠筒情況下單獨(dú)檢測(cè)鎖緊機(jī)構(gòu)的回彈距離及防退承載能力，不僅大大提高封隔器的研發(fā)改進(jìn)效率，而且可多次循環(huán)利用，極大地降低了試驗(yàn)成本。2、本發(fā)明采用壓縮彈簧的恢復(fù)力模擬膠筒的回彈力，且彈簧材料及性能可根據(jù)封隔器膠筒的回彈力等各方面性能進(jìn)行調(diào)節(jié)，檢測(cè)鎖緊機(jī)構(gòu)卸載后的回彈距離。3、本發(fā)明在套筒上設(shè)置有打壓嘴，通過環(huán)空打壓可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鎖緊機(jī)構(gòu)的防退承載能力的檢測(cè)。4、本發(fā)明對(duì)封隔器鎖緊機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)裝置進(jìn)行打壓時(shí)，在封隔器本體上端設(shè)置有定位桿封頭，可通過調(diào)節(jié)定位桿長(zhǎng)度，對(duì)封隔器本體進(jìn)行軸向限位。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]以下結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應(yīng)該理解成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明的封隔器鎖緊機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)裝置加載時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明的封隔器鎖緊機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)裝置打壓時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面對(duì)照附圖并通過對(duì)實(shí)施例的描述來進(jìn)一步詳細(xì)地說明本發(fā)明。
[0025]圖1顯示了在加載時(shí)根據(jù)本發(fā)明的封隔器鎖緊機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)裝置100，其包括套筒
4、密封筒8、彈性件10和打壓嘴11。其中，套筒4可模擬現(xiàn)場(chǎng)套管，其下端通過密封螺紋與套筒下封頭14連接，用于打壓時(shí)密封套筒4內(nèi)部。封隔器6同軸地固定在套筒4內(nèi)，且封隔器6外壁與套筒4內(nèi)壁之間留有環(huán)空。封隔器6的鎖緊機(jī)構(gòu)7以能沿軸向滑動(dòng)的方式設(shè)置于封隔器6外壁的環(huán)形凹槽中，且只能沿著封隔器6下行，不能上行。密封筒8以能沿軸向滑動(dòng)的方式設(shè)置于鎖緊機(jī)構(gòu)7外側(cè)的封隔器6外壁上，密封筒8的內(nèi)壁具有與鎖緊機(jī)構(gòu)7相配合的鎖槽，起到鎖緊防退作用。密封筒8的內(nèi)外壁上均設(shè)置有若干密封圈，以封隔套筒4與封隔器6之間的環(huán)空，可模擬坐封后正常工作的膠筒。當(dāng)密封筒8內(nèi)壁上的密封圈到達(dá)封隔器6外壁上的環(huán)形凹槽時(shí)，即密封失效。彈性件10安裝在封隔器6外壁下部的凸臺(tái)與密封筒8的下端之間，打壓嘴11焊接于套筒4下部并與套筒4的內(nèi)腔連通。
[0026]當(dāng)對(duì)封隔器6的鎖緊機(jī)構(gòu)7進(jìn)行加載時(shí)，在密封筒8上端設(shè)置一傳壓筒3，在傳壓筒3上端設(shè)置一傳壓板2,并在傳壓板2上安裝一加載件1，加載件I通過傳壓板2及傳壓筒3對(duì)密封筒8進(jìn)行加載，推動(dòng)密封筒8下行壓縮彈性件10，彈性件10壓縮后的恢復(fù)力可模擬膠筒壓縮后的回彈力，以檢測(cè)封隔器6的鎖緊機(jī)構(gòu)7卸載后的回彈距離。
[0027]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，封隔器6下端通過密封螺紋與封隔器下封頭12連接，用于打壓時(shí)密封封隔器6內(nèi)部。同時(shí)封隔器下封頭12底部與支撐筒13頂部固定連接，支撐筒13底部與套筒4固定連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)封隔器6的軸向定位。
[0028]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，套筒4可以為一個(gè)具有封閉底部的筒體，此時(shí)無需安裝套筒下封頭14。
[0029]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，彈性件10為彈簧或膠筒。
[0030]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，鎖緊機(jī)構(gòu)7為各種單向防退機(jī)構(gòu)，如常見的鋸齒卡簧，斜坡卡簧，直臺(tái)階卡簧等。
[0031]圖2顯示了在打壓時(shí)根據(jù)本發(fā)明的封隔器鎖緊機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)裝置100。此時(shí)，可移去加載件1，卸除傳壓板2及傳壓筒3。同時(shí)，將打壓嘴11連通試壓泵進(jìn)行環(huán)空打壓，以檢測(cè)鎖緊機(jī)構(gòu)7卸載后的防退承載能力。
[0032]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，可以在封隔器6上端通過螺紋連接一封隔器上封頭5，同時(shí)在套筒4上端通過不密封螺紋連接一螺桿封頭15，螺桿封頭15上螺紋連接一螺桿16，調(diào)節(jié)螺桿16的長(zhǎng)度使其與封隔器上封頭5接觸，從而進(jìn)一步對(duì)封隔器6實(shí)現(xiàn)軸向定位。
[0033]結(jié)合本發(fā)明上述實(shí)施例提供的封隔器鎖緊機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)裝置，本發(fā)明還提出了用于檢測(cè)封隔器鎖的緊機(jī)構(gòu)性能的方法，其包括加載步驟10-20和打壓步驟30-60:
[0034]101)連接加載件1，通過傳壓板2及傳壓筒3對(duì)密封筒8進(jìn)行加載，推動(dòng)密封筒8下行壓縮彈性件10。在一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)試在此過程中所施加的推動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)7下行所需的軸向力以測(cè)試，以檢測(cè)封隔器的坐封力大小。
[0035]102)測(cè)量并記錄傳壓板2上端到套筒4上端的距離L后，卸載，再次測(cè)量并記錄傳壓板2上部到套筒4上部距離L'，即可計(jì)算出鎖緊機(jī)構(gòu)7卸載后的坐封回彈距離I=L-L'。坐封回彈距離I越小，則鎖緊機(jī)構(gòu)7的可靠性越強(qiáng)，坐封回彈距離I越大，則鎖緊機(jī)構(gòu)7的可靠性越差。
[0036]103)移去加載件1，卸除傳壓板2及傳壓筒3，將本體上封頭5安裝到封隔器本體6上端。
[0037]104)測(cè)量并記錄封隔器上封頭5上端到密封筒8上端的距離D后，在套筒4上端連接螺桿封頭15，調(diào)節(jié)螺桿16使其接觸封隔器上封頭5，完成對(duì)封隔器6的軸向定位。
[0038]105)將打壓嘴10連接電動(dòng)試壓泵，根據(jù)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)的性能及試驗(yàn)要求進(jìn)行注水打壓、穩(wěn)壓，在穩(wěn)壓期間測(cè)量套筒4內(nèi)的壓力變化，驗(yàn)證鎖緊機(jī)構(gòu)7的防退承載能力，若螺桿封頭15處有液體流出，說明承載失效。在本步驟中，在套筒4內(nèi)的穩(wěn)壓壓力越大，鎖緊機(jī)構(gòu)7受到的反向力越大，這反映了鎖緊機(jī)構(gòu)7的防退承載能力越強(qiáng)。另外，如果套筒4內(nèi)的壓力穩(wěn)定不變，則證明該鎖緊裝置7的結(jié)構(gòu)合理，性能可靠，如果壓力出現(xiàn)下降或套筒4上端出現(xiàn)液體流出則證明該鎖緊裝置出現(xiàn)回退，鎖緊機(jī)構(gòu)失效。
[0039]106)拆卸螺桿封頭15，再次測(cè)量并記錄封隔器上封頭5上端到密封筒8上端的距離D'，計(jì)算鎖緊機(jī)構(gòu)的承載回彈距離d，d=D-D'。承載回彈距離d反映了在實(shí)際使用中，封隔器的密封效果:承載回彈距離d越大，在實(shí)際中鎖緊機(jī)構(gòu)7的防退承載能力更差，封隔器的密封能力就更差，承載回彈距離d越小，在實(shí)際中鎖緊機(jī)構(gòu)7的防退承載能力更強(qiáng)，封隔器的密封能力越強(qiáng)。
[0040]以上所述具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改，等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，該試驗(yàn)裝置包括， 底部封閉的套筒，其用于將待測(cè)量的封隔器固定地安裝在所述套筒內(nèi)，并在所述封隔器的本體與套筒之間形成環(huán)空，在所述封隔器本體上設(shè)置有鎖緊機(jī)構(gòu)， 安裝于所述封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)下方的彈性件， 承靠在彈性件上的密封筒，所述密封筒的外壁與所述套筒的內(nèi)壁密封式接合，而內(nèi)壁能夠與所述封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)相接合， 用于對(duì)所述密封筒施加載荷的加載機(jī)構(gòu)，所述加載機(jī)構(gòu)能推動(dòng)所述密封筒壓縮所述彈性件，以及 穿過所述套筒的外壁并與所述套筒的內(nèi)腔連通的打壓嘴，通過將所述打壓嘴連通試壓泵進(jìn)行環(huán)空打壓，以檢測(cè)所述封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)的防退承載能力。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述加載機(jī)構(gòu)包括加載件、傳壓板和傳壓筒，所述加載件通過所述傳壓板及傳壓筒對(duì)所述密封筒進(jìn)行加載。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述封隔器通過定位機(jī)構(gòu)固定在所述套筒內(nèi)，所述定位機(jī)構(gòu)包括固定于所述套筒底部的支撐筒，以及固定在所述支撐筒頂部的封隔器下封頭，所述封隔器下封頭通過密封螺紋與所述封隔器下端連接。
4.如權(quán)利要求3所述的一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述定位機(jī)構(gòu)還包括封隔器上封頭和定位桿封頭，所述封隔器上封頭螺紋連接在所述封隔器上端；所述定位桿封頭通過螺紋連接在所述套筒上端，所述定位桿封頭螺紋連接于定位桿，所述定位桿與所述封隔器上封頭接觸，對(duì)所述封隔器實(shí)現(xiàn)軸向定位。
5.如權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述套筒下端通過密封螺紋連接于套筒下封頭而實(shí)現(xiàn)封閉。
6.如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述密封筒的內(nèi)外壁上均設(shè)置有若干密封圈，以封隔所述套筒與封隔器之間的環(huán)空。
7.如權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述彈性件為彈簧或膠筒。
8.如權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述鎖緊機(jī)構(gòu)采用單向防退機(jī)構(gòu)。
9.如上述權(quán)利要求8所述的一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述單向防退機(jī)構(gòu)包括鋸齒卡簧、斜坡卡簧和直臺(tái)階卡簧中的一種。
10.一種用于檢測(cè)封隔器的鎖緊機(jī)構(gòu)性能的方法，包括如下步驟: 步驟10，連接加載件，通過傳壓板及傳壓筒對(duì)密封筒進(jìn)行加載，推動(dòng)密封筒下行壓縮彈性件； 步驟20，測(cè)量并記錄傳壓板上端到套筒上端的距離L后，卸載，再次測(cè)量并記錄傳壓板上端到套筒上端的距離L'，計(jì)算出鎖緊機(jī)構(gòu)卸載后的坐封回彈距離1，其中I=L-L'； 步驟30，移去加載設(shè)備，卸除傳壓板及傳壓筒， 步驟40，測(cè)量并記錄封隔器上封頭上端到密封筒上端的距離D ； 步驟50，將打壓嘴連接試壓泵，進(jìn)行注水打壓、穩(wěn)壓，穩(wěn)壓期間測(cè)量套筒內(nèi)的壓力變化，驗(yàn)證鎖緊機(jī)構(gòu)的防退承載能力，若套筒上端有液體流出，說明承載失效，此時(shí)停止打壓并記錄套筒內(nèi)的壓力； 步驟60，再次測(cè)量并記錄封隔器上封頭上端到密封筒上端的距離D'，計(jì)算鎖緊機(jī)構(gòu)的承載回彈距離d，其中d=D-D'。
【文檔編號(hào)】E21B47/117GK104165054SQ201310183631
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月17日
【發(fā)明者】吳晉霞, 朱和明, 姚輝前, 吳姬昊, 劉陽 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院