CN108414199B - 可视化封隔器胶筒的性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本文公布了一种可视化封隔器胶筒的性能测试装置，包括封隔器组件、测试组件和显示器；所述测试组件与所述封隔器组件连接，所述测试组件包括位移传感器和控制电路，所述位移传感器用于检测胶筒的位移量，并生成相应检测信号；所述控制电路用于接收所述检测信号，所述控制电路与所述显示器连接，所述显示器用于显示胶筒的坐封距离以及回退距离的具体数值。

Description

可视化封隔器胶筒的性能测试装置

技术领域

本申请涉及但不限于勘探技术领域，尤其是一种可视化封隔器胶筒的性能测试装置。

背景技术

封隔器是一种以密封元件胶筒密封环空，隔离产层，以达到控制产液或注液、保护套管的井下作业工具。目前，压缩式封隔器适用范围较广，无论在钻井、勘探还是在完井工艺中都有所体现。其工作原理：在轴向力的作用下，胶筒一端的压套产生轴向位移压缩胶筒，使其沿径向扩张贴合套管内壁，以达到密封环空间隙，防止液体渗漏的目的。

作为井下关键性工具，在入井之前必须对其主要部件胶筒进行严格的性能检测，以确保产品满足现场要求。然而，现有技术中的封隔器的性能测试装置仅仅包括坐封机构和验封机构，没有对胶筒的坐封距离精确测试，而胶筒密封环空的性能好坏取决于坐封力引起的坐封距的改变，与坐封距离成正相关性。同时，单一的胶筒性能测试装置不具备防回退机构，无法显示回退量对密封压力的影响，不能完整的模拟井下封隔器的密封性能及真实情况下胶筒疲劳试验。

发明内容

本申请解决的技术问题是提供一种可视化封隔器胶筒的性能测试装置，能够有效克服现有技术中存在的缺陷，能够实现胶筒位移量的精准测量操作。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种可视化封隔器胶筒的性能测试装置，包括封隔器组件和测试组件；

所述测试组件与所述封隔器组件连接，所述测试组件包括位移传感器和控制电路，所述位移传感器用于检测胶筒的位移量，并生成相应检测信号；所述控制电路用于接收所述检测信号。

上述可视化封隔器胶筒的性能测试装置，还可具有如下特点：

还包括显示器；

所述控制电路与所述显示器连接，所述显示器用于显示胶筒的坐封距离以及回退距离的具体数值。

上述可视化封隔器胶筒的性能测试装置，还可具有如下特点：

所述封隔器组件包括上丝堵、上中心管、上活塞、活塞套、套筒、下活塞、锁环、推压套、下中心管、端环、胶筒、挡环、调整环、固定环和下丝堵，所述上中心管设置有传压孔，所述下中心管设置有坐封压力孔；

所述上中心管的内壁顶部与上丝堵螺纹连接，所述上中心管的外壁底部与下中心管的内壁顶部螺纹连接，所述下中心管的内壁底部与下丝堵螺纹连接；

所述上中心管的外壁从顶部至底部依次套设有上活塞、下活塞和推压套，所述上活塞与下活塞之间的腔体与传压孔连通，所述下活塞的内壁底部与推压套的外壁顶部螺纹连接；所述上活塞、下活塞的外侧设套设有活塞套，所述活塞套的内壁底部与下活塞螺纹连接，所述活塞套的外壁与套管的内壁顶部接触；

所述下中心管的外壁从顶部至底部依次套设有端环、胶筒、调整环和固定环，所述推压套的底端面与端环的顶端面接触，所述调整环的内壁、固定环的内壁均与下中心管的外壁螺纹连接，所述固定套的外壁与套管的内壁底部螺纹连接；

所述坐封压力孔与传压孔连通，所述坐封压力孔的输入压力经传压孔作用在下活塞的顶端面上；所述下活塞的下移动作，用于带动活塞套、推压套和端环一同下移，并压缩所述胶筒；所述活塞套的顶端连接位移传感器。

上述可视化封隔器胶筒的性能测试装置，还可具有如下特点：

所述推压套与上中心管之间设置有止退机构。

上述可视化封隔器胶筒的性能测试装置，还可具有如下特点：

所述止退机构包括锁环，所述锁环的内壁开设有锯齿螺纹，所述上中心管的外壁底部开设有相互配合的锯齿螺纹，所述锁环与上中心管的连接构成棘齿机构；

所述下活塞的底端设有台阶面，所述台阶面与锁环的顶端面接触；所述锁环的外壁底部与推压套的内壁顶部配合连接。

上述可视化封隔器胶筒的性能测试装置，还可具有如下特点：

所述套管的上部设置有上验封压力孔，所述上验封压力孔与胶筒坐封后的上方腔体连通。

上述可视化封隔器胶筒的性能测试装置，还可具有如下特点：

所述套管的下部设置有下验封压力孔，所述下验封压力孔与胶筒坐封后的下方腔体连通。

上述可视化封隔器胶筒的性能测试装置，还可具有如下特点：

所述位移传感器的固定端与套筒的顶端连接，所述位移传感器的活动端与活塞套的顶端连接。

上述可视化封隔器胶筒的性能测试装置，还可具有如下特点：

所述活塞套的外壁顶端连接有挡板，所述套筒的顶端连接有挡帽，所述挡板与活动端连接，挡帽与固定端连接。

上述可视化封隔器胶筒的性能测试装置，还可具有如下特点：

所述上中心管与上丝堵的接触面上、上中心管与上活塞的接触面上、上中心管与下活塞的接触面上、上中心管与下中心管的接触面上、下中心管与调整环的接触面上、下中心管与下丝堵的接触面上均设置有密封圈。

上述可视化封隔器胶筒的性能测试装置，还可具有如下特点：

所述上活塞与活塞套的接触面上、下活塞与活塞套的接触面上、活塞套与套管的接触面上、调整环与套管的接触面上均设置有密封圈。

本申请上述技术方案具有如下有益效果：

相比于现有技术，本申请通过优选设置的封隔器组件和测试组件，能够有效克服现有技术中存在的缺陷，能够实现胶筒位移量的精准测量操作，具体可以精确测量打压过程中胶筒的坐封距离，以及释放压力后的胶筒的回退距离；通过增加胶筒防回退机构，更有效的模拟现场封隔器使用情况；可实现胶筒的疲劳测试。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图示说明：

10-推压套，11-密封圈，15-下中心管，16-端环，17-胶筒，18-挡环，19-调整环，20-固定环，21-下丝堵，25-微位移传感器，26-数据传输线，28-螺母，30-显示器；

A-传压孔，B-上验封压力孔，C-下验封压力孔，D-坐封压力孔。

具体实施方式

下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一：

结合图1所示，本发明实施例一提供了一种可视化封隔器胶筒的性能测试装置，包括封隔器组件和测试组件；

测试组件与封隔器组件连接，测试组件包括位移传感器25和控制电路，位移传感器25用于检测胶筒17的位移量，并生成相应检测信号；控制电路用于接收检测信号。

具体操作中，可通过上述位移传感器25的设置，精确的检测处胶筒17的位移变化，具体可以精确测量打压过程中胶筒17的坐封距离，以及释放压力后的胶筒17的回退距离；上述控制电路可连接有控制器，如可编程逻辑控制器，能够实现相应检测信号的输出操作，以使实验人员能够直接观测出胶筒17的位移量。

本实施例中，上述性能测试装置还包括显示器30；控制电路与显示器30连接，显示器30用于显示胶筒17的坐封距离以及回退距离的具体数值。

具体操作中，控制器可将检测信号转换为数字信号，并呈现在显示器30上；进而，实验人员可直接在显示器30上观测出胶筒17的坐封距离以及回退距离。

本实施例中，上述封隔器组件包括上丝堵、上中心管、上活塞、活塞套、套筒、下活塞、锁环、推压套10、下中心管15、端环16、胶筒17、挡环18、调整环19、固定环20和下丝堵21。

具体操作中，上中心管的内壁顶部与上丝堵螺纹连接，上中心管的外壁底部与下中心管15的内壁顶部螺纹连接，下中心管15的内壁底部与下丝堵21螺纹连接；上述上丝堵、下丝堵21的设置，旨在能够实现上中心管的顶端和下中心管15的底端的封堵操作，以进行相应的打压操作。

本实施例中，上中心管的外壁从顶部至底部依次套设有上活塞、下活塞和推压套10，上活塞与下活塞之间的腔体与传压孔A连通，下活塞的内壁底部与推压套10的外壁顶部螺纹连接；上活塞、下活塞的外侧设套设有活塞套，活塞套的内壁底部与下活塞螺纹连接，活塞套的外壁与套管的内壁顶部接触；下中心管15的外壁从顶部至底部依次套设有端环16、胶筒17、调整环19和固定环20，推压套10的底端面与端环16的顶端面接触，调整环19的内壁、固定环20的内壁均与下中心管15的外壁螺纹连接，固定套的外壁与套管的内壁底部螺纹连接。

具体操作中，上述上中心管设置有传压孔A，下中心管15设置有坐封压力孔D；坐封压力孔D与传压孔A连通，坐封压力孔D的输入压力经传压孔A作用在下活塞的顶端面上；下活塞的下移动作，用于带动活塞套、推压套10和端环16一同下移，并压缩胶筒17；活塞套的顶端连接位移传感器25。

本实施例中，上述推压套10与上中心管之间设置有止退机构；上述止退机构的设置，能够有效提高胶筒17的坐封稳定性。

具体操作中，上述止退机构包括锁环，锁环优选为C型锁环，锁环的内壁开设有锯齿螺纹，上中心管的外壁底部开设有相互配合的锯齿螺纹，锁环与上中心管的连接构成棘齿机构；下活塞的底端设有台阶面，台阶面与锁环的顶端面接触；锁环的外壁底部与推压套10的内壁顶部配合连接。

本实施例中，上述胶筒17坐封过程如下：

从下中心管15的坐封压力孔D内泵入液体，液体压力通过上中心管的传压孔A作用于下活塞上，下活塞推动锁环连同推压套10、端环16向下沿轴向移动挤压胶筒17，使其径向胀开紧密接触套管内壁与下中心管15外壁形成下中心管15和套管之间的密封。轴向移动的过程使得锁环内部的锯齿螺纹从上中心管的外部锯齿螺纹上发生涨开、抱紧等重复动作。

当内部压力释放后，由于上中心管外部锯齿与锁环内部锯齿形成锯齿连接，从而防止胶筒17回退，而锯齿螺纹的螺距的存在无法保证没有任何回退量，此时的胶筒17回存在微量的回退。

打压过程中和释放压力后，下活塞沿轴向压缩胶筒17以及胶筒17发生回弹时，微位移均可被位移传感器25进行精准的采集，位移传感器25可通过数据传输线26将坐封距离和胶筒17回退距离的检测信号输送给控制器，并以数字信号传递于显示器30的屏幕上；实验人员可相应进行相应的数据记录操作。

本实施例中，上述套管的上部设置有上验封压力孔B，上验封压力孔B与胶筒17坐封后的上方腔体连通。

本实施例中，上述胶筒17上部环空压力的验封过程如下：

在胶筒17坐封完成、压力释放后，由于在套管、活塞套、下活塞、鼓胀的胶筒17、上中心管、下中心管15及密封圈11之间形成上部环空密封腔，在套管上验封压力孔B内打压，可验证胶筒17的上部环空密封腔内的密封压力。

本实施例中，上述套管的下部设置有下验封压力孔C，下验封压力孔C与胶筒17坐封后的下方腔体连通。

本实施例中，上述胶筒17下部环空压力的验封过程如下：

在验完胶筒17上部环空压力后，释放上部压力，由于在套管、挡环18、调整环19、下中心管15、鼓胀的胶筒17及密封圈11形成下部环空密封腔，在套管的下验封压力孔C内打压，验证此密封腔内的密封压力。

本实施例中，上述胶筒17的疲劳试验过程如下：

重复胶筒17上部环空压力的验封过程和胶筒17下部环空压力的验封过程两个步骤，直到胶筒17密封性能不能满足技术要求为止,统计压力循环次数即可。

本实施例中，上述位移传感器25的固定端与套筒的顶端连接，位移传感器25的活动端与活塞套的顶端连接，位移传感器25优选为微位移传感器。

具体操作中，位移传感器25可以采用直线机械位移量转换成电信号的工作原理，即上述位移传感器25通常将可变电阻滑轨设置在位移传感器25的固定端，滑片设置在位移传感器25的活动端，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。其中，位移传感器25的滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比，进而实现位移的精准测量。另外，上述活塞套的外壁顶端连接有挡板，上述挡板可焊接连接再活塞套上，套筒的顶端连接有挡帽，挡板与活动端连接，优选为螺杆螺母28连接；挡帽与固定端连接，优选为螺杆螺母28连接。

本实施例中，上中心管与上丝堵的接触面上、上中心管与上活塞的接触面上、上中心管与下活塞的接触面上、上中心管与下中心管15的接触面上、下中心管15与调整环19的接触面上、下中心管15与下丝堵21的接触面上、上活塞与活塞套的接触面上、下活塞与活塞套的接触面上、活塞套与套管的接触面上、调整环19与套管的接触面上均设置有密封圈11。

具体操作中，上述多个接触面的密封圈11的设置，能够有效保证整体的密封稳定性，进而能够有效保证实验测试的精准性，能够有效降低因接触面的密封问题所造成的测试偏差。

在本申请的描述中，术语“设置”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本领域的技术人员应该明白，虽然本发明实施例所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明实施例而采用的实施方式，并非用以限定本发明实施例。任何本发明实施例所属领域内的技术人员，在不脱离本发明实施例所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明实施例的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种可视化封隔器胶筒的性能测试装置，其特征在于，包括封隔器组件、测试组件和显示器，

所述测试组件与所述封隔器组件连接，所述测试组件包括位移传感器和控制电路，所述位移传感器用于检测胶筒的位移量，并生成相应检测信号，所述控制电路用于接收所述检测信号，所述控制电路与所述显示器连接，所述显示器用于显示胶筒的坐封距离以及回退距离的具体数值；

所述封隔器组件包括上丝堵、上中心管、上活塞、活塞套、套筒、下活塞、锁环、推压套、下中心管、端环、胶筒、挡环、调整环、固定环和下丝堵，所述上中心管设置有传压孔，所述下中心管设置有坐封压力孔，

所述上中心管的内壁顶部与上丝堵螺纹连接，所述上中心管的外壁底部与下中心管的内壁顶部螺纹连接，所述下中心管的内壁底部与下丝堵螺纹连接，

所述上中心管的外壁从顶部至底部依次套设有上活塞、下活塞和推压套，所述上活塞与下活塞之间的腔体与传压孔连通，所述下活塞的内壁底部与推压套的外壁顶部螺纹连接，所述上活塞、下活塞的外侧设套设有活塞套，所述活塞套的内壁底部与下活塞螺纹连接，所述活塞套的外壁与套管的内壁顶部接触，所述推压套与所述上中心管之间设置有止退机构，

所述下中心管的外壁从顶部至底部依次套设有端环、胶筒、调整环和固定环，所述推压套的底端面与端环的顶端面接触，所述调整环的内壁、固定环的内壁均与下中心管的外壁螺纹连接，所述固定套的外壁与套管的内壁底部螺纹连接，所述坐封压力孔与传压孔连通，所述坐封压力孔的输入压力经传压孔作用在下活塞的顶端面上，所述下活塞的下移动作，用于带动活塞套、推压套和端环一同下移，并压缩所述胶筒，所述活塞套的顶端连接位移传感器。

2.根据权利要求1所述的可视化封隔器胶筒的性能测试装置，其特征在于，

所述止退机构包括锁环，所述锁环的内壁开设有锯齿螺纹，所述上中心管的外壁底部开设有相互配合的锯齿螺纹，所述锁环与上中心管的连接构成棘齿机构；

所述下活塞的底端设有台阶面，所述台阶面与锁环的顶端面接触；所述锁环的外壁底部与推压套的内壁顶部配合连接。

3.根据权利要求1所述的可视化封隔器胶筒的性能测试装置，其特征在于，

所述套管的上部设置有上验封压力孔，所述上验封压力孔与胶筒坐封后的上方腔体连通。

4.根据权利要求1所述的可视化封隔器胶筒的性能测试装置，其特征在于，

所述套管的下部设置有下验封压力孔，所述下验封压力孔与胶筒坐封后的下方腔体连通。

5.根据权利要求1所述的可视化封隔器胶筒的性能测试装置，其特征在于，

所述位移传感器的固定端与套筒的顶端连接，所述位移传感器的活动端与活塞套的顶端连接。

6.根据权利要求5所述的可视化封隔器胶筒的性能测试装置，其特征在于，

所述活塞套的外壁顶端连接有挡板，所述套筒的顶端连接有挡帽，所述挡板与活动端连接，挡帽与固定端连接。

7.根据权利要求1所述的可视化封隔器胶筒的性能测试装置，其特征在于，

所述上中心管与上丝堵的接触面上、上中心管与上活塞的接触面上、上中心管与下活塞的接触面上、上中心管与下中心管的接触面上、下中心管与调整环的接触面上、下中心管与下丝堵的接触面上均设置有密封圈。

8.根据权利要求1所述的可视化封隔器胶筒的性能测试装置，其特征在于，

所述上活塞与活塞套的接触面上、下活塞与活塞套的接触面上、活塞套与套管的接触面上、调整环与套管的接触面上均设置有密封圈。

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