CN112556940A - 一种用于封隔器的密封测试装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于封隔器的密封测试装置，包括液体试压泵、气泡检测仪、气体试压泵、加热控制系统和拉压试验机。其中，液体试压泵、拉压试验机和加热控制系统均与试验样机连接。气体试压泵和气泡检测仪分别与试验样机上胶筒的两端连接。气体试压泵分别与驱动气源和增压气源连接，液体试压泵与导热油源连接。本发明还提供一种用于封隔器的密封测试方法。本发明提供的用于封隔器的密封测试装置和方法，可实现封隔器的国际最高标准检测要求，可以检验尾管顶部封隔器在高温高压环境下的气体密封能力，从而确保封隔器在高温高压气井中的使用安全性。

Description

一种用于封隔器的密封测试装置及方法
技术领域
本发明涉及油气井固完井技术领域，具体涉及一种用于封隔器的密封测试装置及方法。
背景技术
近几年，随着全球勘探开发技术不断向深层、深水等勘探方向发起挑战，高温高压的储层环境以及油田对安全开发的要求不断提高，对固井质量及固井工具的安全可靠性提出了更高要求。为满足高温高压油气井使用需求，解决现场使用技术难题，可以通过增加尾管顶部封隔器来提高工具可靠性，进而减少风险的发生。而封隔器性能的高低，对高温高压环境的适用性成为制约其使用的关键因素。目前国际最高等级的封隔器检测标准中对封隔器的要求是“气体试验、轴向载荷试验、温度循环试验和零气泡接收标准”。在现有技术中，尚没有专门用于固井用尾管顶部封隔器的最高等级检测标准的测试方法，所以无法断定尾管顶部封隔器对于高温高压气井的适用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可实现封隔器的国际最高标准检测要求的用于封隔器的密封测试装置及方法，可以检验尾管顶部封隔器在高温高压环境下的气体密封能力，从而确保封隔器在高温高压气井中的使用安全性。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种用于封隔器的密封测试装置，包括液体试压泵、气泡检测仪、气体试压泵、加热控制系统和拉压试验机。其中，液体试压泵、拉压试验机和加热控制系统均与试验样机连接。气体试压泵和气泡检测仪分别与试验样机上胶筒的两端连接。气体试压泵分别与驱动气源和增压气源连接，液体试压泵与导热油源连接。
根据本发明的密封测试装置，通过加热控制系统和拉压试验机的配合，能够实现尾管顶部封隔器的国际最高标准检测要求，即在设定的额定温度循环内，轴向拉、压载荷条件下，封隔器密封单元两端实现至少一次气体压力反转。通过液体试压泵与高压油源连接能够对实验样机打压实现封隔器坐封，通过气体试压泵与加压气源连接，能够极其方便地实现对封隔器密封单元两端施加气压进行气体密封测试，从而能够通过气泡检测仪非常方便地得出测试结果，实验过程中，若封隔器胶筒两端的泄压口未出现气泡，则表示试验成功。通过本发明的密封测试装置，可以检验尾管顶部封隔器在高温环境下的气体密封能力，保证产品在高温高压气井中的使用安全性，避免因顶部封隔器失效引发的气窜、井口带压、甚至井喷的风险，从而确保油气田安全开采。
对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
根据本发明的用于封隔器的密封测试装置，在一个优选的实施方式中，试验样机上胶筒的两端分别设有打压口。
通过在实验样机的胶筒两端设置打压口，能够使得实验操作更加简单便捷。
具体地，在一个优选的实施方式中，增压气源为储存在氮气瓶内的高压氮气。
将增压气源采用高压氮气，能够确保整个实验过程安全性。
进一步地，在一个优选的实施方式中，驱动气源与液体试压泵连接。
通过驱动气源能够很好地驱动液体试压泵有效工作。
根据本发明第二方面的用于封隔器的密封测试方法，包括：步骤一、组装上述的用于封隔器的密封测试装置。步骤二、设置拉压试验机载荷为拉载荷，利用加热控制系统将试验样机加热至检测标准中的最高额定温度并保持温度稳定，利用液体试压泵泵入高温导热油使得实验样机完成坐封之后泄压。步骤三、利用气体试压泵从试验样机上胶筒的下端泵入高压气体，直至压力达到额定压力，气泡检测仪与试验样机上胶筒的上端相连，检测是否有气泡冒出。步骤四、泄压，倒换管线，利用气体试压泵从试验样机上胶筒的上端泵入高压气体，直至压力达到额定压力，气泡检测仪与实验样机上胶筒的下端相连，检测是否有气泡冒出。步骤五、泄压，将拉压试验机更改为压载荷，利用气体试压泵从试验样机上胶筒的上端泵入高压气体，直至压力达到额定压力，气泡检测仪与实验样机上胶筒的下端相连，检测是否有气泡冒出。步骤六、倒换管线，利用气体试压泵从试验样机上胶筒的下端泵入高压气体，直至压力达到额定压力，气泡检测仪与试验样机上胶筒的上端相连，检测是否有气泡冒出。
根据本发明的用于封隔器的密封测试方法，由于采用了上述所述的实验测试装置，能够极其方便地完成尾管顶部封隔器在高温环境下的气体密封能力，保证产品在高温高压气井中的使用安全性，避免因顶部封隔器失效引发的气窜、井口带压、甚至井喷的风险，确保油气田安全开采。
对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
根据本发明的用于封隔器的密封测试方法，在一个优选的实施方式中，包括：步骤七、泄压，设置拉压试验机的载荷为0，设置加热控制系统至设计最低额定温度并保持温度稳定，将拉压试验机的载荷设置为拉载荷。步骤八、重复进行上述步骤三和步骤四；步骤九、重复进行上述步骤五和步骤六。
通过这些检测步骤，能够进一步实现对尾管顶部封隔器在设计的最低额定温度环境下的气体密封能力的检测，从而能够进一步确保产品在高温高压气井中的使用安全性。
进一步地，在一个优选的实施方式中，根据本发明的用于封隔器的密封测试方法，包括：步骤十、泄压，设置拉压试验机的载荷为0，设置加热控制系统至设计最高额定温度并保持温度稳定，将拉压试验机的载荷设置为拉载荷。步骤十一、重复进行上述步骤三和步骤四。步骤十二、重复进行上述步骤五和步骤六。
通过从最低额定温度环境重新循环到最高额定温度环境进行气体密封性检测，能够更进一步对尾管顶部封隔器在高温环境下的气体密封能力的检测，从而能够更进一步确保产品在高温高压气井中的使用安全性。
具体地，在步骤三至步骤六中，额定压力至少稳压15分钟。
通过至少稳压15分钟后进行检测，能够确保检测标准达到国际最高检测标准，确保检测结果的精准性。
具体地，在一个优选的实施方式中，增压气源为高压氮气。
采用高压氮气作为高压气源进行气体密封性检查，能够确保试验过程中的安全性。
具体地，导热油源通过耐高温油箱储存。
通过耐高温油箱储存导热油源，能够使得试验过程稳定顺畅。
相比现有技术，本发明的优点在于：可实现封隔器的国际最高标准检测要求，可以检验尾管顶部封隔器在高温高压环境下的气体密封能力，从而确保封隔器在高温高压气井中的使用安全性。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1示意性显示了本发明实施例的用于封隔器的密封测试装置的框架结构；
图2示意性显示了本发明实施例的用于封隔器的密封测试方法的流程。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。
图1示意性显示了本发明实施例的用于封隔器的密封测试装置10的框架结构。
如图1所示，本发明实施例的用于封隔器的密封测试装置，包括液体试压泵1、气泡检测仪2、气体试压泵3、加热控制系统4和拉压试验机5。其中，液体试压泵1、拉压试验机5和加热控制系统4均与试验样机6连接。气体试压泵3和气泡检测仪2分别与试验样机6上胶筒的两端连接。气体试压泵3分别与驱动气源7和增压气源8连接，液体试压泵1与导热油源9连接。根据本发明实施例的密封测试装置，通过加热控制系统和拉压试验机的配合，能够实现尾管顶部封隔器的国际最高标准检测要求，即在设定的额定温度循环内，轴向拉、压载荷条件下，封隔器密封单元两端实现至少一次气体压力反转。通过液体试压泵与高压油源连接能够对实验样机打压实现封隔器坐封，通过气体试压泵与加压气源连接，能够极其方便地实现对封隔器密封单元两端施加气压进行气体密封测试，从而能够通过气泡检测仪非常方便地得出测试结果，实验过程中，若封隔器胶筒两端的泄压口未出现气泡，则表示试验成功。通过本发明的密封测试装置，可以检验尾管顶部封隔器在高温环境下的气体密封能力，保证产品在高温高压气井中的使用安全性，避免因顶部封隔器失效引发的气窜、井口带压、甚至井喷的风险，从而确保油气田安全开采。
如图1所示，本发明实施例的用于封隔器的密封测试装置10，优选地，试验样机6上胶筒的两端分别设有打压口101。通过在实验样机的胶筒两端设置打压口，能够使得实验操作更加简单便捷。
具体地，如图1所示，在本实施例中，增压气源8为储存在氮气瓶内的高压氮气。将增压气源采用高压氮气，能够确保整个实验过程安全性。进一步地，在本实施例中，驱动气源7与液体试压泵1连接。通过驱动气源能够很好地驱动液体试压泵有效工作。图2示意性显示了本发明实施例的用于封隔器的密封测试方法的流程。
如图2所示，本发明第二方面实施例的用于封隔器的密封测试方法，包括：
步骤一、组装上述的用于封隔器的密封测试装置。
步骤二、设置拉压试验机载荷为拉载荷，利用加热控制系统将试验样机加热至检测标准中的最高额定温度并保持温度稳定，利用液体试压泵泵入高温导热油，在液压力作用下使得实验样机完成坐封之后，泄压。
步骤三、利用气体试压泵从试验样机上胶筒的下端泵入高压气体，直至压力达到额定压力，气泡检测仪与试验样机上胶筒的上端相连，检测是否有气泡冒出。完成封隔器下端高温高压压力检测。
步骤四、泄压，倒换管线，利用气体试压泵从试验样机上胶筒的上端泵入高压气体，直至压力达到额定压力，气泡检测仪与实验样机上胶筒的下端相连，检测是否有气泡冒出。完成封隔器上端高温高压压力检测。
此时完成封隔器在额定最高工作温度及拉载荷下的一次压力反转，即封隔器胶筒位置上下两端各进行一次高压气体验封操作。
步骤五、泄压，将拉压试验机更改为压载荷，利用气体试压泵从试验样机上胶筒的上端泵入高压气体，直至压力达到额定压力，气泡检测仪与实验样机上胶筒的下端相连，检测是否有气泡冒出。完成封隔器上端高温高压压力检测。
步骤六、倒换管线，利用气体试压泵从试验样机上胶筒的下端泵入高压气体，直至压力达到额定压力，气泡检测仪与试验样机上胶筒的上端相连，检测是否有气泡冒出。完成封隔器下端高温高压压力检测。
此时完成封隔器在额定最高工作温度及压载荷下的一次压力反转。
步骤七、泄压，设置拉压试验机的载荷为0，设置加热控制系统至设计最低额定温度并保持温度稳定，将拉压试验机的载荷设置为拉载荷。
步骤八、重复进行上述步骤三和步骤四。
步骤九、重复进行上述步骤五和步骤六。
此时完成封隔器在设计最低工作温度及拉压载荷下的压力密封测试。
步骤十、泄压，设置拉压试验机的载荷为0，设置加热控制系统至设计最高额定温度并保持温度稳定，将拉压试验机的载荷设置为拉载荷。
步骤十一、重复进行上述步骤三和步骤四。
步骤十二、重复进行上述步骤五和步骤六。
此时完成封隔器在最高额定温度及拉压载荷下的压力密封测试，并实现一次温度循环，即高温至低温再到高温。
至此，固井用尾管顶部封隔器已完成全部高温高压气密封测试流程，实现了在拉、压载荷下，从高温到低温再到高温的温度循环及每个阶段的压力反转试验。
根据本发明的用于封隔器的密封测试方法，由于采用了上述所述的实验测试装置，能够极其方便地完成尾管顶部封隔器在高温环境下的气体密封能力，保证产品在高温高压气井中的使用安全性，避免因顶部封隔器失效引发的气窜、井口带压、甚至井喷的风险，确保油气田安全开采。
具体地，在本实施例中，在步骤三至步骤六中，额定压力至少稳压15分钟。通过至少稳压15分钟后进行检测，能够确保检测标准达到国际最高检测标准，确保检测结果的精准性。
具体地，在本实施例中，增压气源为高压氮气。采用高压氮气作为增压气源进行气体密封性检查，能够确保试验过程中的安全性。具体地，在本实施例中，导热油源通过耐高温油箱储存。通过耐高温油箱储存导热油源，能够使得试验过程稳定顺畅。
根据上述实施例，可见，本发明涉及的用于封隔器的密封测试装置和方法，可实现封隔器的国际最高标准检测要求，可以检验尾管顶部封隔器在高温高压环境下的气体密封能力，从而确保封隔器在高温高压气井中的使用安全性。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于封隔器的密封测试装置，其特征在于，包括液体试压泵、气泡检测仪、气体试压泵、加热控制系统和拉压试验机；其中，
所述液体试压泵、所述拉压试验机和所述加热控制系统均与试验样机连接；
所述气体试压泵和所述气泡检测仪分别与试验样机上胶筒的两端连接；
所述气体试压泵分别与驱动气源和增压气源连接，所述液体试压泵与导热油源连接。
2.根据权利要求1所述的用于封隔器的密封测试装置，其特征在于，试验样机上胶筒的两端分别设有打压口。
3.根据权利要求1或2所述的用于封隔器的密封测试装置，其特征在于，所述增压气源为储存在氮气瓶内的高压氮气。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于封隔器的密封测试装置，其特征在于，所述驱动气源与所述液体试压泵连接。
5.一种用于封隔器的密封测试方法，其特征在于，包括：
步骤一、组装上述权利要求1至4中任一项所述的用于封隔器的密封测试装置；
步骤二、设置所述拉压试验机载荷为拉载荷，利用所述加热控制系统将试验样机加热至检测标准中的最高额定温度并保持温度稳定，利用所述液体试压泵泵入高温导热油使得实验样机完成坐封之后泄压；
步骤三、利用所述气体试压泵从试验样机上胶筒的下端泵入高压气体，直至压力达到额定压力，所述气泡检测仪与试验样机上胶筒的上端相连，检测是否有气泡冒出；
步骤四、泄压，倒换管线，利用所述气体试压泵从试验样机上胶筒的上端泵入高压气体，直至压力达到额定压力，所述气泡检测仪与实验样机上胶筒的下端相连，检测是否有气泡冒出；
步骤五、泄压，将所述拉压试验机更改为压载荷，利用所述气体试压泵从试验样机上胶筒的上端泵入高压气体，直至压力达到额定压力，所述气泡检测仪与实验样机上胶筒的下端相连，检测是否有气泡冒出；
步骤六、倒换管线，利用所述气体试压泵从试验样机上胶筒的下端泵入高压气体，直至压力达到额定压力，所述气泡检测仪与试验样机上胶筒的上端相连，检测是否有气泡冒出。
6.根据权利要求5所述的用于封隔器的密封测试方法，其特征在于，包括：
步骤七、泄压，设置所述拉压试验机的载荷为0，设置所述加热控制系统至设计最低额定温度并保持温度稳定，将所述拉压试验机的载荷设置为拉载荷；
步骤八、重复进行上述步骤三和步骤四；
步骤九、重复进行上述步骤五和步骤六。
7.根据权利要求5或6所述的用于封隔器的密封测试方法，其特征在于，包括：
步骤十、泄压，设置所述拉压试验机的载荷为0，设置所述加热控制系统至设计最高额定温度并保持温度稳定，将所述拉压试验机的载荷设置为拉载荷；
步骤十一、重复进行上述步骤三和步骤四；
步骤十二、重复进行上述步骤五和步骤六。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的用于封隔器的密封测试方法，其特征在于，在所述步骤三至所述步骤六中，所述额定压力至少稳压15分钟。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的用于封隔器的密封测试方法，其特征在于，所述高压气源为高压氮气。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的用于封隔器的密封测试方法，其特征在于，所述导热油源通过耐高温油箱储存。
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