CN104048818B - 封隔器性能检测的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种封隔器性能检测的试验装置，其包括：密封机构，包括密封封隔器的套筒以及支撑套筒的支撑架；移动机构，包括支撑板以及设于支撑板上沿套筒轴向延伸的竖直导轨，以及滑动设于竖直导轨上的托板；拉压机构，设于托板上，包括为封隔器提供拉力或压力的伸缩油缸，伸缩油缸的活动端设有与封隔器端部相连，在活动端与封隔器端部相连处设有压力传感器；扭转机构，设于托板上，包括驱动电机、与驱动电机相连的传动轴以及检测扭转力的扭转传感器，传动轴的端部设有与封隔器端部相连的连接套；测控系统，与压力传感器和扭转传感器相连。本发明可以在实验室模拟油井环境，能简单、方便地测试各种不同型号的封隔器的性能指标。

Description

封隔器性能检测的试验装置

技术领域

本发明涉及一种封隔器性能检测装置，特别是涉及一种室内模拟井下环境的封隔器性能检测的试验装置。

背景技术

近几年来，人们对石油的需求量越来越大，这也促使了石油探测和开采技术的快速提高。封隔器作为石油工程中重要的用来分层的井下工具，能有效地减少油井封隔器堵水工序，能方便地实现不压井不放喷作业，并能双向承受高压。油田常用的皮碗封隔器为自封式，其皮碗外径大于套管内径，靠皮碗与套管的过盈配合来实现封隔器的密封，下井时阻力大，皮碗易磨损和刮坏，从而失去密封性。随着对油层的深入认识，厚油层挖潜势在必行，同时也对井下封隔器提出了更高的要求。因此，封隔器试验装置的研制对测试各种不同型号的封隔器的性能指标具有重要意义，促进石油开采技术的发展。

中国ZL201120241698公开一种封隔器试验装置，其应用于油田井下封隔器的室内试验。下接头的壁上有一个液压接头固定孔，在下接头的上端螺纹连接罐体，罐体的上端螺纹连接油管挂座，油管挂座的壁上有一个液压接头固定孔，在油管挂座的内壁上有一个圆锥面台阶，在油管挂座的圆锥面台阶上有一个环柱体形的油管挂；油管挂座上端螺纹连接一个环形的压帽，压帽的下端压在油管挂的上端面上；在油管挂在中心孔内有油管；油管的下端螺纹固定有丝堵，丝堵下端有底。本发明为模拟水平井和大斜度井的封隔器座封，其主要为一种密封装置。

目前，在对封隔器进行性能检测时，主要针对高温高压下的密封性能做相应测试，对封隔器被拉压或扭转时的性能还没有针对性的试验装置进行检测，因此，缺乏一种针对拉压、扭转状态下的封隔器性能检测的试验装置。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种封隔器性能检测的试验装置，用于解决现有技术中无法在室内针对封隔器拉压、扭转条件下进行性能检测的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种封隔器性能检测的试验装置，其包括：

密封机构，包括密封封隔器的套筒以及支撑所述套筒的支撑架；

移动机构，包括支撑板以及设于支撑板上沿所述套筒轴向延伸的竖直导轨，以及滑动设于所述竖直导轨上的托板；

拉压机构，设于所述托板上，拉压机构包括为封隔器提供拉力或压力的伸缩油缸，在检测时所述伸缩油缸的活动端设有与封隔器端部相连，在活动端与封隔器端部相连处设有压力传感器；

扭转机构，设于所述托板上，扭转机构包括驱动电机、与所述驱动电机相连的传动轴以及检测扭转力的扭转传感器，所述传动轴的端部设有与封隔器端部相连的连接套

测控系统，与所述压力传感器和所述扭转传感器相连。

优选的，所述封隔器性能检测试验装置还包括将封隔器送入套筒内的推送机构，所述推送机构包括设于支撑板前端支撑所述封隔器用的升降架，以及所述驱动电机和所述传动轴，所述驱动电机驱动所述传动轴将所述封隔器推入所述套筒内。

优选的，所述拉压机构包括两个所述伸缩油缸，两个伸缩油缸对称分布在所述驱动电机和传动轴的两侧，两个伸缩油缸的活动端通过一连接板相连，所述连接板上设有供所述传动轴穿过的过孔。

优选的，所述支撑架上支撑设有多个套筒。

优选的，所述移动机构还包括设于所述支撑板下方的沿多个套筒分布方向设置的横向导轨，所述支撑板滑动设于所述横向导轨上，并且所述横向导轨上设有定位孔。

优选的，所述套筒的端部设有密封所述封隔器用的密封法兰。

优选的，所述传动轴为螺纹杆与花键套相连的结构，所述连接套设于花键套上，并且所述螺纹杆为阶梯形结构。

优选的，在所述移动机构和所述密封机构间设有接油盘。

如上所述，本发明的封隔器性能检测的试验装置，具有以下有益效果：其采用拉压机构和扭转机构在移动机构的配合下实现对封隔器进行拉、压及扭转条件下的性能检测；其可以在实验室模拟油井环境，能简单、方便地测试各种不同型号的封隔器的性能指标，并且安装简单、密封性好。

附图说明

图1显示为本发明的封隔器性能检测的试验装置的结构示意图。

图2显示为本发明的封隔器性能检测的试验装置的侧视图。

图3显示为本发明将封隔器送入套筒内进行拉压、扭转试验的状态图。

元件标号说明

1 套筒

2 支撑架

3 封隔器

4 升降架

5 竖直导轨

6 传动轴

7 驱动电机

8 伸缩油缸

9 托板

10 支撑板

11 横向导轨

12 接油盘

13 密封法兰

14 连接板

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或 调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种封隔器性能检测的试验装置，其包括：

密封机构，包括密封封隔器3的套筒1以及支撑套筒1的支撑架2；

移动机构，包括支撑板10以及设于支撑板10上沿套筒1轴向延伸的竖直导轨5，以及滑动设于竖直导轨5上的托板9；

拉压机构，设于托板9上，拉压机构包括为封隔器3提供拉力或压力的伸缩油缸8，检测时伸缩油缸8的活动端与封隔器端部相连，在活动端与封隔器端部相连处设有压力传感器；

扭转机构，设于托板9上，扭转机构包括驱动电机7、与驱动电机7相连的传动轴6以及检测扭转力的扭转传感器，传动轴6的端部设有与封隔器端部相连的连接套；

测控系统，与压力传感器和扭转传感器相连。

本发明采用拉压机构和扭转机构在移动机构的配合下实现对封隔器进行拉、压及扭转条件下的性能检测，其可以在实验室模拟油井环境，能简单、方便地测试各种不同型号的封隔器的性能指标，并且安装简单、密封性好。

本发明的封隔器性能检测试验装置还包括将封隔器3送入套筒1内的推送机构，推送机构包括设于支撑板10前端支撑封隔器用的升降架4，以及驱动电机7和所述传动轴6，驱动电机7驱动传动轴6将封隔器3推入套筒1内。本试验装置简化了封隔器的安装，其利用起吊设备将待测试的封隔器3放在升降架4上，然后，将封隔器3与传动轴6通过连接套相连，调节升降架4高度使封隔器对准套筒的端口，利用传动轴6将封隔器送入套筒1内并且使两者密封连接，实现封隔器上压试压接口。采用该套筒实现对封隔器的密封，既可利用高压液压系统对套筒内的封隔器进行加压试验。

上述驱动电机7采用扭转驱动马达，通过减速箱把扭矩传到封隔器轴端。上述传动轴6为螺纹杆与花键套相连的结构，连接套设于花键套上，并且螺纹杆为阶梯形结构，本传动轴在驱动电机的驱动下既能螺旋前进，将封隔器推入套筒内，又能旋转实现对封隔器的扭转试验。

为确保拉压试验的成功以及达到所需检测的压力值，上述拉压机构包括两个伸缩油缸8，两个伸缩油缸8对称分布在驱动电机7和传动轴6的两侧，两个伸缩油缸8的活动端通过一连接板14相连，如图2所示，连接板14上设有供传动轴6穿过的过孔。伸缩油缸可以同时适应油和水两种介质，介质可以循环利用。

为便于测试多个封隔器或者测试不同型号的封隔器，上述支撑架2上支撑设有多个套筒1。上述移动机构还包括设于支撑板10下方的沿多个套筒分布方向设置的横向导轨11，支撑 板10滑动设于横向导轨11上，并且所述横向导轨11上设有定位孔。采用该横向导轨可以在外力驱动下将上述扭转机构和拉压机构移动到下一个套筒处，进行对其内的封隔器进行检测，并且可以采用定位销插设在定位孔内进行定位，以便防止作拉压、扭转试验时移动机构移动。

上述套筒1的端部设有密封封隔器用的密封法兰13，且采用标准O型密封圈密封，拆除套筒后端的密封法兰，可以来改变内置封隔器的型号，使本试验装置适用于对多种型号的封隔器性能检测。

为防止封隔器内的油液滴漏污染环境，在上述移动机构和密封机构间设有接油盘12。

下面详细介绍，本发明封隔器性能检测的试验装置的具体使用过程：

首先，将封隔器装入套筒内进行密封，其过程为：利用起吊设备将待测试的封隔器3放在升降架4和套筒端口处的支架上，然后，调节升降架4高度使封隔器对准套筒的端口，并将封隔器3与传动轴6通过连接套相连，连接后将升降架4下落，然后启动驱动电机7，驱动电机7驱动传动轴6向套筒方向伸长，进而利用传动轴6将封隔器3送入套筒1内并且使两者密封连接，实现封隔器上压试压接口，此时传动轴处于最长状态，关闭驱动电机7；

然后，启动伸缩油缸8准备试验，使伸缩油缸8的活动端伸出至套筒1处，将封隔器3与其相连，然后使伸缩油缸8缩短，此时伸缩油缸8的缩短将带动支撑板10沿竖直导轨5向套筒方向前进，同时也使传动轴6后推，伸缩油缸8前进到套筒1处即其运动到位，将各连接紧固，如图3所示，以便进行拉、压力及扭转试验；

封隔器拉、压力试验采用的是间接测量方法，伸缩油缸8的活动端与封隔器3相连，连接位置安装压力传感器，采用压力传感器检测推拉力而无需在伸缩油缸的活动端与封隔器间增加机械连接部件，其中压力传感器采用德国TECKSIS公司产品。压力传感器与测控系统相连，可以显示所测得的压力，以及通过测控系统控制其他设备。

封隔器扭转试验由驱动电机7驱动，通过传动轴6带动封隔器旋转，进行封隔器扭转试验，扭转力矩通过动态扭转传感器进行测量，并传输给测控系统，可以在显示器等显示设备上进行实时显示和数据保存。

上述测控系统还包括对封隔器进行管套压试验，其可由外部高压液压系统中的液压回路提供压力，封隔器有三路独立压力输出，分别是（1）封隔器内部压力；（2）封隔器座封后，套筒内被封隔的下部压力；（3）封隔器座封后，套筒被封隔的上部压力。三路独立压力输出分别采用独立的压力传感器进行检测，并在显示器上进行实时显示和数据保存。

最后，该封隔器性能检测完毕后，按照与将封隔器3送入套筒1相反的顺序，将套筒1内的封隔器3拉出，其过程为：使伸缩油缸8伸长，此时伸缩油缸8带动支撑板10沿竖直导轨5向后运动，伸缩油缸8伸至最长时，支撑板10退回到启示位置；此时伸缩油缸8的活动端开始缩回，并且驱动驱动电机7使传动轴6开始缩回，当伸缩油缸8的活动端退回到位后，升降架4升起，传动轴6带动封隔器3从套筒1内退出并支撑在升降架4上，此时完成该封隔器3的性能检测，利用起吊设备将其取走即可。

综上所述，本发明的封隔器性能检测的试验装置，采用拉压机构和扭转机构在移动机构的配合下实现对封隔器进行拉、压及扭转条件下的性能检测，其可以在实验室模拟油井环境，能简单、方便地测试各种不同型号的封隔器的性能指标，并且安装简单、密封性好。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种封隔器性能检测的试验装置，用于在实验室模拟油井环境测试封隔器的性能，其特征在于，包括：

密封机构，包括密封封隔器(3)的套筒(1)以及支撑所述套筒(1)的支撑架(2)；

移动机构，包括支撑板(10)以及设于支撑板(10)上沿所述套筒轴向延伸的竖直导轨(5)，以及滑动设于所述竖直导轨(5)上的托板(9)；

拉压机构，设于所述托板(9)上，拉压机构包括为封隔器提供拉力或压力的伸缩油缸(8)，在检测时所述伸缩油缸(8)的活动端与封隔器端部相连，在活动端与封隔器端部相连处设有压力传感器；

扭转机构，设于所述托板(9)上，扭转机构包括驱动电机(7)、与所述驱动电机(7)相连的传动轴(6)以及检测扭转力的扭转传感器，所述传动轴(6)的端部设有与封隔器端部相连的连接套；

测控系统，与所述压力传感器和所述扭转传感器相连；

还包括将封隔器(3)送入套筒(1)内的推送机构，所述推送机构包括设于支撑板前端支撑所述封隔器用的升降架(4)，以及所述驱动电机(7)和所述传动轴(6)，所述驱动电机(7)驱动所述传动轴(6)将所述封隔器(3)推入水平设置的所述套筒(1)内。

2.根据权利要求1所述的封隔器性能检测的试验装置，其特征在于：所述拉压机构包括两个所述伸缩油缸(8)，两个伸缩油缸(8)对称分布在所述驱动电机(7)和传动轴(6)的两侧，两个伸缩油缸(8)的活动端通过一连接板(14)相连，所述连接板(14)上设有供所述传动轴(6)穿过的过孔。

3.根据权利要求1所述的封隔器性能检测的试验装置，其特征在于：所述支撑架(2)上支撑设有多个套筒(1)。

4.根据权利要求3所述的封隔器性能检测的试验装置，其特征在于：所述移动机构还包括设于所述支撑板(10)下方的沿多个套筒分布方向设置的横向导轨(11)，所述支撑板(10)滑动设于所述横向导轨(11)上，并且所述横向导轨(11)上设有定位孔。

5.根据权利要求1所述的封隔器性能检测的试验装置，其特征在于：所述套筒(1)的端部设有密封所述封隔器用的密封法兰(13)。

6.根据权利要求1所述的封隔器性能检测的试验装置，其特征在于：所述传动轴(6)为螺纹杆与花键套相连的结构，所述连接套设于花键套上，并且所述螺纹杆为阶梯形结构。

7.根据权利要求1所述的封隔器性能检测的试验装置，其特征在于：在所述移动机构和所述密封机构间设有接油盘(12)。