CN104568418A - 一种封隔器性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气田用封隔器性能检测技术领域，具体是一种封隔器性能检测装置，包括依次连接的力加载组件、压力传递组件、模拟套管组件、尾管组件。本发明的有益效果在于：可实现将液压转化为机械推力，从而为封隔器胶套加载荷；撤掉打压管线后，可以保持封隔器坐封载荷；可以给机械换位式封隔器提供换向扶正机构；可以记录和验证封隔器密封性和锚定是否良好；可以更换不同规格的模拟套管，从而满足不同规格大小的封隔器检测；可以快速反复拆装，实现对封隔器的多次承压和锚定试验；结构简单，成本低廉，操作方便，通用性强，主要适用于机械坐封式封隔器密封和锚定性能检测中。

Description

一种封隔器性能检测装置

技术领域

本发明涉及油气田用封隔器性能检测技术领域，具体是一种封隔器性能检测装置。

背景技术

封隔器作为油气田重要一项井下工具，主要用于分层试油、采油、注水、找水、堵水、挤堵、酸化、压裂等措施施工。

特别是利用管柱重量下压挤压封隔器密封胶筒的机械类封隔器，例如Y111封隔器，Y211封隔器，Y221封隔器，RTTS封隔器，PT封隔器，MR-3D封隔器，JS-2A封隔器，这类封隔器由于不需要地面施加泵压，在地面操作管柱，利用管柱悬重即可坐封封隔器，而且其产品价格相对低廉，易于保养和维护，在国内外油田中受到了很广泛的应用。

这些机械类封隔器在现场施工前没有相应的试验装置对封隔器的密封性能和锚定性能进行测试，有些厂家只对胶套组合或锚定系统等零部件进行独立性的测试，有些专业的封隔器检测设备又过于昂贵，费用过高，导致封隔器没有检测，施工中封隔器承压和锚定性能未知而可能造成作业失败。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种封隔器性能检测装置，其结构简单，成本低廉，拆装方便，适用于多种类和多规格封隔器的多次快速检测。

为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种封隔器性能检测装置，包括依次连接的力加载组件、压力传递组件、模拟套管组件、尾管组件。

所述力加载组件包括通过1号由壬头螺纹连接的加压堵头和活塞缸，加压堵头与活塞缸的接触面设置1号O型密封圈，加压堵头上设有1号NPT螺纹孔（NPT螺纹，是美国标准管螺纹），活塞缸内设置与其相适应的具有2号O型密封圈的加载活塞。

所述压力传递组件包括一端与加载活塞连接，另一端抵住封隔器的中心推杆。

所述模拟套管组件包括密封锥体和用于放置封隔器的模拟套管，密封锥体的一端与活塞缸通过2号由壬头螺纹连接，密封锥体与活塞缸的接触面设置3号O型密封圈，密封锥体的另一端与模拟套管通过螺纹连接并用2号紧定螺钉紧固，连接处设置4号O型密封圈；密封锥体的内侧通过定位弹簧连接楔形筒，楔形筒的内侧通过1号紧定螺钉连接用于对中心推杆进行步进式锁紧的步进锁环。密封锥体14上设有用于对坐封后的封隔器进行打压验封的2号NPT螺纹孔。

所述尾管组件包括内置扶正环的尾管，尾管与模拟套管通过螺纹连接并用3号紧定螺钉紧固，尾管设有若干用于对封隔器扶正换向机构进行暂时锚定的定位销，扶正环与尾管底部之间有缓冲弹簧轻微预紧。

而且，所述活塞缸与1号由壬头、2号由壬头均由双头螺纹连接。

而且，所述加压堵头和活塞缸的接触面均为相互匹配的锥面。

而且，所述活塞缸和密封锥体的接触面均为相互匹配的锥面。

而且，所述楔形筒的外壁设有与活塞缸和密封锥体接触处相适应的锥形斜面，该锥形斜面约为10~45°，优选20°。

而且，所述步进锁环的内外两侧均为锯齿螺纹结构，外侧锯齿螺纹的螺距大于内侧锯齿螺纹的螺距，且两者齿向相同，内侧锯齿螺纹与中心推杆外壁上的锯齿螺纹配合连接，外侧锯齿螺纹与楔形筒内壁上的锯齿螺纹配合连接；步进锁环的轴向上设有贯穿铣槽，1号紧定螺钉通过楔形筒伸入锁环铣槽中，但不接触中心杆外壁。

而且，所述扶正环与尾管底部之间设置锁环杆，该锁环杆外壁的锯齿螺纹与尾管底部内壁的锯齿螺纹相啮合，且锁环杆的轴向设有使锁环杆的外径可以舒张并向尾管底部滑移的铣槽。

本发明的有益效果在于：可实现将液压转化为机械推力，从而为封隔器胶套加载荷；撤掉打压管线后，可以保持封隔器坐封载荷；可以给机械换位式封隔器提供换向扶正机构；可以记录和验证封隔器密封性和锚定是否良好；可以更换不同规格的模拟套管，从而满足不同规格大小的封隔器检测；可以快速反复拆装，实现对封隔器的多次承压和锚定试验；结构简单，成本低廉，操作方便，通用性强，主要适用于机械坐封式封隔器密封和锚定性能检测中。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A处放大图。

图3是图1的B处放大图。

图4是图1的C处放大图。

其中，1、加压堵头，2、1号由壬头，3、1号O型密封圈，4、加载活塞，5、2号O型密封圈，6、活塞缸，7、中心推杆，8、步进锁环，9、1号紧定螺钉，10、2号由壬头，11、3号O型密封圈，12、楔形筒，13、定位弹簧，14、密封锥体，15、4号O型密封圈，16、2号紧定螺钉，17、模拟套管，18、3号紧定螺钉，19、定位销，20、扶正环，21、尾管，22、缓冲弹簧，23、锁环杆，24、1号NPT螺纹孔，25、2号NPT螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

本实施例提供一种封隔器性能检测装置，如图1所示，包括依次连接的力加载组件、压力传递组件、模拟套管组件、尾管组件。

如图2所示，所述力加载组件包括通过1号由壬头2螺纹连接的加压堵头1和活塞缸6，加压堵头1与活塞缸6的接触面设置1号O型密封圈3，加压堵头1上设有1号NPT螺纹孔24（NPT螺纹，是美国标准管螺纹），活塞缸6内设置与其相适应的具有2号O型密封圈5的加载活塞4。

所述压力传递组件包括一端与加载活塞4连接，另一端抵住封隔器的中心推杆7。

如图3所示，所述模拟套管组件包括密封锥体14和用于放置封隔器的模拟套管17，模拟套管17可以根据需要更换为不同规格大小的模拟套管。密封锥体14的一端与活塞缸6通过2号由壬头10螺纹连接，密封锥体14与活塞缸6的接触面设置3号O型密封圈11，密封锥体14的另一端与模拟套管17通过螺纹连接并用2号紧定螺钉16紧固，连接处设置4号O型密封圈15；密封锥体14的内侧通过定位弹簧13连接楔形筒12，楔形筒12的内侧通过1号紧定螺钉9连接用于对中心推杆7进行步进式锁紧的步进锁环8。密封锥体14上设有用于对坐封后的封隔器进行打压验封的2号NPT螺纹孔25。

如图4所示，所述尾管组件包括内置扶正环20的尾管21，尾管21与模拟套管17通过螺纹连接并用3号紧定螺钉18紧固，尾管21设有若干（例如可设置4~10处）用于对封隔器扶正换向机构进行暂时锚定的定位销18，使封隔器有效的换向进入坐封状态。扶正环20与尾管21底部之间有缓冲弹簧22轻微预紧，扶正环20可以使得封隔器自动对中找正。

进一步的，上述活塞缸6与1号由壬头2、2号由壬头10均由双头螺纹连接，可以实现快速上卸扣。

进一步的，上述加压堵头1和活塞缸6的接触面均为相互匹配的锥面。螺纹连接时，加压堵头1和活塞缸6的锥面相互挤压，使锥面上的1号O型密封圈3形成锥面挤压密封。

进一步的，上述活塞缸6和密封锥体14的接触面均为相互匹配的锥面。螺纹连接时，活塞缸6和密封锥体14的锥面相互挤压，使锥面上的3号O型密封圈11形成锥面挤压密封。

进一步的，上述楔形筒12的外壁设有与活塞缸6和密封锥体14接触处相适应的锥形斜面，该锥形斜面约为10~45°（优选20°），力加载组件打压坐封封隔器之后，封隔器胶筒会产生一定的回弹力，此回弹力会通过步进锁环8传递到楔形筒12上，然后通过楔形筒12上的斜面传递到活塞缸6，产生一个垂直于此20度斜面的一个力，此力通过斜面分解为水平方向和竖直方向上的两个分力，其中水平方向上的分力会作用到由壬头10螺纹处，然而竖直方向上的分力会让3号O型密封圈11处的密封圈槽产生径向上面的微变形，压缩3号O型密封圈11更加紧密，密封性更好，压力越大，产生分力越大，3号O型密封圈11密封越紧致。

进一步的，上述步进锁环8的内外两侧均为锯齿螺纹结构，外侧锯齿螺纹的螺距大于内侧锯齿螺纹的螺距，且两者齿向相同，内侧锯齿螺纹与中心推杆7外壁上的锯齿螺纹配合连接，外侧锯齿螺纹与楔形筒12内壁上的锯齿螺纹配合连接；步进锁环8的轴向上设有贯穿铣槽，1号紧定螺钉9通过楔形筒12伸入锁环铣槽中，但不接触中心杆外壁。步进锁环8处的铣槽是为了让其成为一个内外径可以舒张的弹性体，从而便于安装，以及实现步进过程中，步进锁环8与中心推杆7的外锯齿螺纹有效地弹跳式啮合，达到锁定封隔器坐封力的目的。

进一步的，上述扶正环20与尾管21底部之间设置锁环杆23，该锁环杆23外壁的锯齿螺纹与尾管21底部内壁的锯齿螺纹相啮合，且锁环杆23的轴向设有使锁环杆23的外径可以舒张并向尾管21底部滑移的铣槽，因此可以通过观察或测量锁环杆23向外的位移量来简便记录封隔器锚定系统在试压过程中是否滑移过。

本方案的装配顺序为：将锁环杆23旋入尾管21，将缓冲弹簧22放入尾管21底部，扶正环20套入尾管21，将待试验的封隔器装入模拟套管17内，连接模拟套管17与尾管21之间的螺纹，用定位销19将封隔器扶正换向机构定位，然后提拉转动封隔器中心管，使得封隔器进入坐封状态，将密封锥体14与模拟套管17螺纹连接，将定位弹簧13装入密封锥体14内壁，将步进锁环8锯齿螺纹旋入楔形筒12内，将铣槽对准1号紧定螺钉9，然后将1号紧定螺钉9装入步进锁环8铣槽中，但不能抵触在中心推杆7外壁上，然后将楔形筒12及步进锁环8套入密封锥体14，将中心推杆7套在封隔器上接头上，装入3号O型密封圈11，然后连接2号由壬头10与活塞缸6之间的双头螺纹，将带有2号O型密封圈5的加载活塞4装入活塞缸6内壁，装入1号O型密封圈3，并连接好1号由壬头2与活塞缸6之间的螺纹，完成装配。

本方案的工作原理为：将待试验的封隔器装入模拟套管17内，用定位销19将封隔器扶正换向机构定位，然后提拉转动封隔器中心管，使得封隔器进入坐封状态，将加压堵头1的1号NPT螺纹孔24连接外置打压泵管线，进行力打压，加载活塞4将液压力转化为对中心推杆7的机械推力，从而传递给封隔器上端，对封隔器进行力加载，同时中心推杆7向封隔器移动，此时步进锁环8会受到中心推杆7外壁锯齿螺纹向上顶的力，由于步进锁环8有铣槽结构，因此步进锁环8会跳动并锁紧，此时可以撤掉1号NPT螺纹孔24处的打压泵管线，封隔器的坐封力会被锁环保持，可节约能源。然后将气动泵打压接头与密封锥体14上的2号NPT螺纹孔25连接，进行封隔器密封及锚定系能试验，观察封隔器胶筒组合是否能够承压，锁环杆23会记录封隔器卡瓦是否会滑移，封隔器总成试压完成后，气动泵泄压，然后只需敲松1号由壬头2和2号由壬头10的双头螺纹即可解除对封隔器下压载荷的锚定，然后将步进锁环8旋转到初始位置，又可以快速做下一次封隔器验封和锚定试验。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或变形，这些改进或变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种封隔器性能检测装置，包括依次连接的力加载组件、压力传递组件、模拟套管组件、尾管组件，其特征在于：

所述力加载组件包括通过1号由壬头螺纹连接的加压堵头和活塞缸，加压堵头与活塞缸的接触面设置1号O型密封圈，加压堵头上设有1号NPT螺纹孔，活塞缸内设置与其相适应的具有2号O型密封圈的加载活塞；

所述压力传递组件包括一端与加载活塞连接，另一端抵住封隔器的中心推杆；

所述模拟套管组件包括密封锥体和用于放置封隔器的模拟套管，密封锥体的一端与活塞缸通过2号由壬头螺纹连接，密封锥体与活塞缸的接触面设置3号O型密封圈，密封锥体的另一端与模拟套管通过螺纹连接并用2号紧定螺钉紧固，连接处设置4号O型密封圈；密封锥体的内侧通过定位弹簧连接楔形筒，楔形筒的内侧通过1号紧定螺钉连接用于对中心推杆进行步进式锁紧的步进锁环；密封锥体上设有用于对坐封后的封隔器进行打压验封的2号NPT螺纹孔；

所述尾管组件包括内置扶正环的尾管，尾管与模拟套管通过螺纹连接并用3号紧定螺钉紧固，尾管设有若干用于对封隔器扶正换向机构进行暂时锚定的定位销，扶正环与尾管底部之间有缓冲弹簧轻微预紧。

2.根据权利要求1所述的一种封隔器性能检测装置，其特征在于：所述活塞缸与1号由壬头、2号由壬头均由双头螺纹连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种封隔器性能检测装置，其特征在于：所述加压堵头和活塞缸的接触面均为相互匹配的锥面。

4.根据权利要求1或2所述的一种封隔器性能检测装置，其特征在于：所述活塞缸和密封锥体的接触面均为相互匹配的锥面。

5.根据权利要求4所述的一种封隔器性能检测装置，其特征在于：所述楔形筒的外壁设有与活塞缸和密封锥体接触处相适应的锥形斜面。

6.根据权利要求5所述的一种封隔器性能检测装置，其特征在于：所述锥形斜面为10~45°。

7.根据权利要求1所述的一种封隔器性能检测装置，其特征在于：所述步进锁环的内外两侧均为锯齿螺纹结构，外侧锯齿螺纹的螺距大于内侧锯齿螺纹的螺距，且两者齿向相同，内侧锯齿螺纹与中心推杆外壁上的锯齿螺纹配合连接，外侧锯齿螺纹与楔形筒内壁上的锯齿螺纹配合连接；步进锁环的轴向上设有贯穿铣槽，1号紧定螺钉通过楔形筒伸入锁环铣槽中，但不接触中心杆外壁。

8.根据权利要求1所述的一种封隔器性能检测装置，其特征在于：所述扶正环与尾管底部之间设置锁环杆，该锁环杆外壁的锯齿螺纹与尾管底部内壁的锯齿螺纹相啮合，且锁环杆的轴向设有使锁环杆的外径可以舒张并向尾管底部滑移的铣槽。