CN105424345A - 封隔器模拟检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种封隔器模拟检测装置，能够实现对封隔器的模拟实验，同时具有结构合理，耐受高压能力强的特点，能够对封隔器进行上腔试验、下腔试验，提拉坐封、解封试验，液压坐封解封试验。采用限位装置，可固定横梁位置，所述附加载荷通过横梁和限位装置传递到拉杆上，驱动缸不承受附加载荷，无需选择承载能力过大的驱动缸，减少了设备配置成本。避免了附加载荷试验系统的不利影响，保证了试验正常进行。限位装置可解除，封隔器装入或拿出模拟井筒方便。
Description
技术领域
本发明涉及试验设备技术领域，具体讲是一种封隔器模拟检测装置。
背景技术
封隔器在石油开采主要作用是隔绝产层，分隔注水等作用，其密封性对封隔器的性能起着关键作用。为了确保分隔器在井下能够正常工作，在工程中需要井上测试后才能将封隔器布置到井下，为了对封隔器进行研究，也需要构建试验系统进行研究。针对封隔器的试验装置，现有技术中已有较多的实现方式。授权公告号为CN2521604Y的中国实用新型专利提出了一种封隔器试压检测装置，采用模拟套管，实现了对封隔器的试压检测；公开号为CN103528810A的发明专利申请通过液压缸实现封隔器的坐封、解封功能试验；较近的公布号为CN105004484A的发明专利申请构建了井下封隔器高温高压试验装置，能够实现模拟井下工况以及封隔器的坐封过程。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种不同于现有技术方案的封隔器模拟检测装置，能够实现对封隔器的模拟实验，同时具有结构合理，耐受高压能力强的特点，能够对封隔器进行上腔试验、下腔试验，提拉坐封、解封试验，液压坐封解封试验。
本发明的技术方案是：一种封隔器模拟检测装置，包括模拟井筒、前封头、后封头，驱动缸、驱动缸座、连杆、拉杆，所述模拟井筒的两端分别连接前封头和后封头，驱动缸固定在驱动缸座上，连杆一端连接驱动缸杆，另一端连接封隔器，所述连杆和封隔器与模拟井筒同轴，所述拉杆的一端连接在驱动缸座上，另一端与前封头固定连接；；其特征在于：还包括横梁，所述横梁与驱动缸杆或连杆固定，并活动套装在拉杆上，所述横梁与拉杆之间设置可解除的限位装置。
在进行模拟试验时，需要对通入模拟井筒的液体加压，压力将会传导到驱动缸上，对驱动缸产生附加载荷，当试验压力较大时，此附加载荷导致驱动缸承受相当大的力量，驱动缸的选型必须要很大。另外，目前驱动缸的工作介质大都为空气或液压油等可压缩的介质，试验时，在平衡附加载荷的过程中，有可能导致驱动缸腔中工作介质体积变化，变化导致连杆发生位移或振动，从而对试验造成不利影响。为了解决以上问题，对本发明的技术方案进行了改进：还包括横梁，所述横梁与驱动缸杆或连杆固定，并活动套装在拉杆上，所述横梁与拉杆之间设置可解除的限位装置。
模拟井筒用以模拟封隔器工作所依托的管柱，驱动缸可用于将封隔器插入或抽出模拟井筒，也可以用以控制封隔器的坐封与解封；试验时，采用限位装置，可固定横梁位置，所述附加载荷通过横梁和限位装置传递到拉杆上，驱动缸不承受附加载荷，无需选择承载能力过大的驱动缸，减少了设备配置成本。更重要的是，避免了附加载荷试验系统的不利影响，保证了试验正常进行。限位装置可解除，封隔器装入或拿出模拟井筒方便。
所述限位装置的实现方式可以是：拉杆上设置螺纹，拉杆上在横梁任意一侧或两侧设置螺母。试验前，螺母旋松，横梁可在拉杆上滑动，封隔器装入模拟井筒并坐封后，旋紧横梁一侧或两侧螺母使两者贴紧；试验时，通过后封头向模拟井筒中充入压力液体试验时，压力液体对封隔器产生的压力方向朝向驱动缸方向，设置在横梁靠近驱动缸的螺母承受压力；通过前封头向模拟井筒中充入压力液体试验时，压力液体对封隔器产生的压力方向远离驱动缸方向，设置在横梁远离驱动缸的螺母承受压力；试验介质的压力所产生的附加载荷通过横梁传递到拉杆上，驱动缸不承受附加载荷，从而避免了附加载荷对驱动缸选型以及试验系统的不利影响。
所述限位装置的实现方式也可以是：拉杆是阶梯形的，横梁上设置卡钳和卡钳驱动部件，所述卡钳驱动部件驱动卡钳嵌入或移出拉杆细段。试验前，松开卡钳，横梁可在拉杆上滑动，驱动缸将封隔器送入模拟井筒相应位置后，卡钳驱动部件驱动卡钳嵌入拉杆细段；试验时，试验介质的压力所产生的附加载荷通过横梁传递到拉杆上，驱动缸不承受附加载荷，从而避免了附加载荷对驱动缸选型以及试验系统的不利影响。
以上两种是较为典型的限位装置的实现形式，采用螺母紧固方式，横梁可停留在拉杆上的任意位置，封隔器可在模拟井筒任意位置试验。采用卡钳卡紧方式，横梁只能停留在拉杆的特定位置，但采用卡钳驱动部件驱动卡钳，便于实现控制。
卡钳驱动部件可以是卡钳驱动缸，所述卡钳驱动缸以及卡钳的型式可以是以下两种方式的一种：方式一，所述卡钳的数量是一个，卡钳前部是半圆形且与拉杆细段嵌合，卡钳后部与卡钳驱动缸的缸杆连接，卡钳驱动缸驱动卡钳伸出与缩回；方式二，所述卡钳的数量是两个，卡钳前部内侧是半圆形且与拉杆细段嵌合，两个卡钳相对安装，卡钳后部铰接控制连杆，控制连杆与卡钳驱动缸的缸杆铰接，卡钳驱动缸驱动卡钳闭合与打开。
不同的封隔器长度不同，其试验位置也有不同的要求，为了适应不同的封隔器的试验位置不同，可将驱动缸座与拉杆也采用可解除的限位装置连接。相应的，如果拉杆是螺纹方式，那么驱动缸座与拉杆之间的连接方式是：所述驱动缸座套装在拉杆上，拉杆上在驱动缸座两侧设置螺母。如果拉杆是阶梯形的，那么驱动缸座与拉杆之间的连接方式是：所述驱动缸座套装在拉杆上，驱动缸座上设置卡钳和卡钳驱动部件，所述卡钳驱动部件驱动卡钳嵌入或移出拉杆细段。可使驱动缸座和横梁以类似于尺蠖的运动方式移动；调整更加方便。
当被试封隔器为提拉式坐封时，采用驱动缸驱动封隔器实现坐封，不便于采用驱动缸将封隔器送入模拟井筒，为了解决这个问题，可以采用以下技术方案，封隔器模拟检测装置，还包括底座，所述驱动缸座固定在底座上，所述前封头分成固定封头和移动封头两部分，所述固定封头与移动封头采用可拆卸的连接部件连接，固定封头固定在底座上，拉杆与固定封头固定，模拟井筒设置在移动封头与后封头之间，移动封头、后封头分别设置可沿底座轴向移动的移动小车上。当需要将封隔器装入模拟井筒时，首先将移动封头和固定封头拆开，移动封头、模拟井筒、后封头形成的组合体后撤，连杆插入前封头，将被试封隔器安装在连杆上，然后将模拟井筒前移，套入被试封隔器，固定移动封头和固定封头，便可实现对封隔器进行提拉式坐封。
当模拟井筒立式安装时，拉杆需要固定，可采用以下技术方案：还包括框架，所述拉杆端部固定在框架上。
前封头设置有与模拟井筒内孔相连通的液体通路。封隔器坐封后，通过前封头设置的模拟井筒内孔相连通的液体通路注入试验液体，可实现对封隔器上方的模拟压力试验。
后封头设置有与模拟井筒内孔的液体通路。通过后封头设置的模拟井筒内孔相连通的液体通路注入试验液体，可实现对封隔器下方的模拟压力试验。
连杆设置有与封隔器中心孔相连通的液体通路。通过连杆设置有与封隔器中心孔相连通的液体通路注入试验液体，可实现对液压式封隔器的坐封试验。
附图说明
图1是本发明的封隔器模拟检测装置采用螺母紧固横梁方式的一个实施例的正视图。
图2是图1中封隔器模拟检测装置侧视图。
图3是图1中封隔器模拟检测装置的局部放大图。
图4是本发明的封隔器模拟检测装置采用卡钳卡紧横梁方式的正视图。
图5是图4中封隔器模拟检测装置的局部放大图。
图6、图7是图4的封隔器模拟检测装置，卡钳的一种实施方式的示意图，图6是卡钳嵌入拉杆细段时的状态，图7是卡钳移出拉杆细段时的状态。
图8、图9是卡钳的另一种实施方式的示意图，图8是卡钳嵌入拉杆细段时的状态，图9是卡钳移出拉杆细段时的状态。
具体实施方式
实施方式1。
实施方式1是本发明所涉及的封隔器模拟检测装置的一个实施例，结合附图1、图2、图3说明。
如图1、2所示：驱动缸1固定在驱动缸座2上，驱动缸杆通过横梁3与连杆4相连，驱动缸座2通过拉杆5与前封头6连接，前封头6与后封头8之间设置模拟井筒7,连杆4后端连接待试封隔器。连杆4设置有与封隔器中心孔相连通的液体通路41，前封头6设置有与模拟井筒7内孔相连通的液体通路61，后封头8设置有与模拟井筒7内孔的液体通路81。连杆4和封隔器、模拟井筒7同轴；通过连杆4设置有与封隔器中心孔相连通的液体通路41注入试验液体，可实现对液压式封隔器的坐封试验；通过前封头6设置的模拟井筒内孔相连通的液体通路61注入试验液体，可实现对封隔器上方的模拟压力试验；通过后封头8设置的模拟井筒内孔相连通的液体通路81注入试验液体，可实现对封隔器下方的模拟压力试验。
为使图1中的结构更加清晰，设置图2为图1中双点划线框出部分的放大视图，图2中横梁3活动套装在拉杆5上。驱动缸杆的伸出与缩回可带动横梁3在拉杆5上滑动，拉杆5上设置螺纹，拉杆5上在横梁3两侧设置螺母31和螺母32，试验前，旋转螺母31和螺母32压紧横梁3。对模拟井筒7中的封隔器左边腔体通入压力液体时，液体对封隔器有向右方的压力P1，压力P1通过连杆4传到到横梁3，横梁3有向右方运动的趋势，螺母32限制了横梁3并承受了压力P1，从而避免了拉力传到到驱动缸杆上。对模拟井筒7中的封隔器右边腔体通入压力液体时，液体对封隔器有向左方的压力P2，压力P2通过连杆4传到到横梁3，横梁3有向左方运动的趋势，螺母31限制了横梁3并承受了压力P2，从而避免了拉力传到到驱动缸杆上。螺母31、32的设置，避免了驱动缸承受附加载荷，无需选择过大的驱动缸，减少了成本，结构更加紧凑；更重要的是，消除了驱动缸发生位移或振动的可能，避免了试验的不利影响。
驱动缸座2套装在拉杆5上，在驱动缸座2两侧设置螺母21、螺母22，当需要调整驱动缸座2位置时，先旋松螺母21、螺母22，移动驱动缸座2到目标位置，再旋紧螺母21、螺母22。
如图3所示，本实施例中的封隔器模拟检测装置采用卧式布置，底座11固定在地面上，驱动缸座2、前封头6分成移动封头62和固定封头63，液体通路61设置在移动封头62上，移动封头62通过螺栓与固定封头63连接，固定封头63固定在底座11上，拉杆5右端与固定封头63固定连接,连杆4通过固定封头63上设置的密封装置64插入模拟井筒中。移动封头62、后封头8分别设置可沿底座轴向移动的移动小车上，移动封头62、模拟井筒、后封头8形成的组合体可沿底座11轴向移动，便于安装被试封隔器。图示双点划线为安装后封头8的移动小车在安装被试封隔器时的位置。驱动缸9一端固定在底座11上，一端固定在移动小车上，通过驱动缸9驱动移动小车往复移动。
前封头6与后封头9之间设置夹钳10固定模拟井筒。
移动小车上也设置夹钳，便于模拟井筒端部的位置固定。
横梁3也固定在移动小车上，不仅稳固且移动方便。
对封隔器进行试验时，首先将移动封头62和固定封头63拆开，移动封头62、模拟井筒7、后封头8形成的组合体后撤，连杆插入固定封头63，将被试封隔器安装在连杆上，然后将移动封头62、模拟井筒7、后封头8形成的组合体前移，套入被试封隔器，固定移动封头62和固定封头63；当封隔器是提拉式坐封时，驱动缸1动作实现对封隔器进行提拉式坐封；当封隔器是液压式坐封时，通过液体通路41通入压力液体坐封。通过前封头6设置的模拟井筒内孔相连通的液体通路61注入试验液体，可实现对封隔器上方的模拟压力试验；通过后封头8设置的模拟井筒内孔相连通的液体通路81注入试验液体，可实现对封隔器下方的模拟压力试验。
实施方式2。
实施方式2是本发明所涉及的封隔器模拟检测装置的另一个实施例，结合附图4、图5、图6、图7说明。
本实施例中，封隔器模拟检测装置的布置是立式的，如图4，模拟井筒7埋设在地下，后封头9也设置在地下，模拟井筒7上端与前封头6连接。拉杆5下端与前封头6连接，所述拉杆5上端固定在框架12上。
如图5所示，拉杆5是阶梯形的，横梁3套装在拉杆5上，横梁3上安装卡钳33和卡钳驱动部件，本实施例中拉杆驱动部件的型式为卡钳驱动缸34。试验前，卡钳驱动缸34带动卡钳33离开横梁3，横梁3可在拉杆5上滑动，驱动缸1将封隔器送入模拟井筒7相应位置后，卡钳驱动缸34驱动卡钳33嵌入拉杆细段，从而固定横梁3；试验时，试验介质的压力所产生的附加载荷通过横梁3传递到拉杆5上，驱动缸1不承受附加载荷，从而避免了附加载荷对驱动缸1选型以及试验系统的不利影响。
对液压式坐封封隔器进行试验时，首先将驱动缸杆收回，将被试封隔器安装在连杆上，然后将驱动缸杆伸出，将被试封隔器插入模拟井筒中，将密封装置64安装在前封头6上，通过液体通路41通入压力液体坐封。通过前封头6设置的模拟井筒内孔相连通的液体通路61注入试验液体，可实现对封隔器上方的模拟压力试验；通过后封头8设置的模拟井筒内孔相连通的液体通路81注入试验液体，可实现对封隔器下方的模拟压力试验。
驱动缸座2套装在拉杆5上，驱动缸座2上也设置卡钳和卡钳驱动部件，所述卡钳驱动部件驱动卡钳嵌入或移出拉杆细段，可将驱动缸座2固定在一定高度。通过驱动缸、卡钳和卡钳驱动部件的配合，可实现驱动缸座2的上下位置调整。
图6、7是卡钳33和卡钳驱动缸34的一种实现形式，卡钳33前部是半圆形且与拉杆5细段嵌合，卡钳33后部与卡钳驱动缸34的缸杆连接，卡钳驱动缸34驱动卡钳伸出与缩回；如图6所示，卡钳驱动缸34缸杆伸出时，卡钳33前部半圆形嵌入拉杆细部；如图7所示，卡钳驱动缸34缸杆缩回时，卡钳33前部半圆形远离拉杆。
实施方式3。
本实施例是卡钳以及卡钳驱动缸的另一种实施方式。
如图8、图9所示卡钳35前部内侧是半圆形且与拉杆细段嵌合，两个卡钳35相对安装，卡钳35后部铰接控制连杆36，控制连杆36与卡钳驱动缸34的缸杆铰接，卡钳驱动缸34驱动卡钳35闭合与打开。如图8所示，卡钳驱动缸34缸杆伸出时，卡钳35前部内侧半圆形嵌入拉杆细部；如图9所示，卡钳驱动缸34缸杆缩回时，卡钳35张开，其前部半圆形远离拉杆细部。
Claims (10)
1.一种封隔器模拟检测装置，包括模拟井筒、前封头、后封头，驱动缸、驱动缸座、连杆、拉杆，所述模拟井筒的两端分别连接前封头和后封头，驱动缸固定在驱动缸座上，连杆一端连接驱动缸杆，另一端连接封隔器，所述连杆和封隔器与模拟井筒同轴，所述拉杆的一端连接在驱动缸座上，另一端与前封头固定连接；其特征在于：还包括横梁，所述横梁与驱动缸杆或连杆固定，并活动套装在拉杆上，所述横梁与拉杆之间设置可解除的限位装置。
2.根据权利要求1所述的封隔器模拟检测装置，其特征在于：所述横梁与拉杆之间设置的限位装置的形式是：拉杆上设置螺纹，拉杆上在横梁任意一侧或两侧设置螺母。
3.根据权利要求1所述的封隔器模拟检测装置，其特征在于：所述横梁与拉杆之间设置的限位装置的形式是：拉杆是阶梯形的，横梁上设置卡钳和卡钳驱动部件，所述卡钳驱动部件驱动卡钳嵌入或移出拉杆细段。
4.根据权利要求3所述的封隔器模拟检测装置，其特征在于：卡钳驱动部件是卡钳驱动缸，所述卡钳驱动缸以及卡钳的型式是以下方式：所述卡钳前部是半圆形且与拉杆细段嵌合，卡钳后部与卡钳驱动缸的缸杆连接，卡钳驱动缸驱动卡钳伸出与缩回。
5.根据权利要求3所述的封隔器模拟检测装置，其特征在于：所述卡钳前部内侧是半圆形且与拉杆细段嵌合，两个卡钳相对安装，卡钳后部铰接控制连杆，控制连杆与卡钳驱动缸的缸杆铰接，卡钳驱动缸驱动卡钳闭合与打开。
6.根据权利要求1至5任一项所述的封隔器模拟检测装置，其特征在于：还包括底座，所述驱动缸座固定在底座上，所述前封头分成固定封头和移动封头两部分，所述固定封头与移动封头采用可拆卸的连接部件连接，固定封头固定在底座上，拉杆与固定封头固定，模拟井筒设置在移动封头与后封头之间，移动封头、后封头分别设置可沿底座轴向移动的移动小车上。
7.根据权利要求1至5任一项所述的封隔器模拟检测装置，其特征在于：还包括框架，所述拉杆端部固定在框架上。
8.根据权利要求1至5任一项所述的封隔器模拟检测装置，其特征在于：前封头设置有与模拟井筒内孔相连通的液体通路。
9.根据权利要求1至5任一项所述的封隔器模拟检测装置，其特征在于：后封头设置有与模拟井筒内孔的液体通路。
10.根据权利要求1至5任一项所述的封隔器模拟检测装置，其特征在于：连杆设置有与封隔器中心孔相连通的液体通路。
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