CN202442844U - 水敏式自膨胀密封件试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水敏式自膨胀密封件试验装置，其包括：外壳，其具有容纳腔；模拟井筒，其外端可拆卸地连接在所述外壳的开口端，其内端穿设在所述容纳腔中，所述模拟井筒具有井筒通道，所述模拟井筒与外壳之间形成有环形通道，所述环形通道与所述井筒通道相连通；所述模拟井筒的外端上密封设有法兰盘，所述法兰盘上设有封隔器接管，所述封隔器接管上连接有穿设在所述模拟井筒内的水敏式自膨胀密封件；加热系统，其套接在所述外壳的外部。本实用新型的水敏式自膨胀密封件试验装置，能够使水敏式自膨胀密封件在更加真实的井下环境中进行模拟试验，且在同一试验装置内可实现全尺寸模拟井筒的模拟试验，并使试验具有对比性，试验数据更加准确。

Description

水敏式自膨胀密封件试验装置

技术领域

本实用新型有关于一种油田井下环境模拟试验装置，特别有关于一种用来对水敏式自膨胀密封件进行密封性能测试的水敏式自膨胀密封件试验装置。

背景技术

在油田生产过程中，井下工具密封件常常受到井下温度、压力、气液介质、地层结构等外部环境因素的影响，而表现出不同的密封性能。因此，在下井前，需对井下工具密封件进行井下环境模拟试验，以有效检测其质量，并为其后续研发提供前提。井下工具密封件中的水敏式自膨胀井下工具密封件由于无法实现解封，在投入生产前，对其进行模拟试验更是十分必要。

目前，水敏式自膨胀密封件试验装置尚不完善：现有的试验装置结构简单，其主要由单一的模拟井筒、以及直接套接在模拟井筒外部的加热系统组成。在试验过程中，首先，将水敏式自膨胀密封件放置在充满混合液体的模拟井筒中，通过加热系统加热模拟井筒，进而加热模拟井筒内的混合液体，从而模拟井下环境状况，以对水敏式自膨胀密封件进行质量检测。由于现有的试验装置，该模拟井筒与加热系统是直接连接固定在一起的，因此模拟井筒无法实现更换，同一试验装置上不能进行不同直径尺寸的模拟井筒的模拟试验，使得现有的试验装置试验范围有所限制；另外，现有的试验装置，其模拟井筒内的不规则井壁是通过水泥浇注的方式制造而成的，该不规则井壁于成型后的缺陷形状无法人为控制，因此无法制造两个具有完全相同缺陷形状的不规则井壁以进行试验测试，使得水敏式自膨胀密封件的模拟试验不具有对比性；再有，现有的试验装置只有加热系统，没有设置配气系统和配液系统，因此无法模拟石油井下油水共混、气液共存的实际工况；此外，现有试验装置的加热系统是通过采用加热带分段加热的方式进行加热的，也即在模拟井筒外部套设有多段加热区域，这样的加热系统，易导致模拟井筒受热不均匀，而影响试验数据的准确性。

因此，有必要提供一种新型的水敏式自膨胀密封件试验装置，来克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水敏式自膨胀密封件试验装置，能够使水敏式自膨胀密封件在更加真实的井下环境中进行模拟试验，且在同一试验装置内可实现全尺寸模拟井筒的模拟试验，并使试验具有对比性，试验数据更加准确。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种水敏式自膨胀密封件试验装置，所述水敏式自膨胀密封件试验装置包括：

外壳，其具有容纳腔；

模拟井筒，其外端可拆卸地连接在所述外壳的开口端，其内端穿设在所述容纳腔中，所述模拟井筒具有井筒通道，所述模拟井筒与外壳之间形成有环形通道，所述环形通道与所述井筒通道相连通；所述模拟井筒的外端上密封设有法兰盘，所述法兰盘上设有封隔器接管，所述封隔器接管上连接有穿设在所述模拟井筒内的水敏式自膨胀密封件；

加热系统，其套接在所述外壳的外部。

在优选的实施方式中，所述加热系统包括加热缸和多根加热棒，所述加热缸套接在所述外壳的外部，所述加热缸与所述外壳之间形成有环形加热空间，所述多根加热棒穿设在所述环形加热空间内，所述加热缸上开设有导热油进出口，所述环形加热空间内填充有导热油。

在优选的实施方式中，所述加热棒位于所述加热缸外侧的一端连接有温度控制器，所述外壳上设有热敏传感器，所述温度控制器与所述热敏传感器相连。

在优选的实施方式中，所述水敏式自膨胀密封件试验装置还包括压力配气系统，所述压力配气系统包括依次相连的储气罐、配气罐和气泵，所述模拟井筒的外端处开设有与所述井筒通道相连通的上打压口，所述外壳的开口端处开设有与所述环形通道相连通的下打压口，所述气泵分别与所述上打压口、所述下打压口相连。

在优选的实施方式中，在所述气泵与所述上打压口、所述下打压口之间连接有压力控制器。

在优选的实施方式中，所述水敏式自膨胀密封件试验装置还包括比例配液系统，所述比例配液系统包括依次相连的计量罐、配液罐和打压泵，所述外壳上开设有排气口，所述打压泵与所述排气口相连。

在优选的实施方式中，所述外壳的下端连接有可调试支座。

在优选的实施方式中，所述水敏式自膨胀密封件的另一端连接有扶正器。

本实用新型的水敏式自膨胀密封件试验装置的特点及优点是：

一、本实用新型的水敏式自膨胀密封件试验装置，模拟井筒可拆卸地连接在外壳上，因此，操作人员可根据试验需要，将试验装置上的模拟井筒更换为试验所需的直径尺寸的模拟井筒，以使水敏式自膨胀密封件在不同直径尺寸的模拟井筒内进行模拟试验，该水敏式自膨胀密封件试验装置可以反复应用，有效减少了试验成本；另外，同一井壁结构及直径尺寸的模拟井筒可做成多个，在完成一次水敏式自膨胀密封件模拟试验后，可将试验装置上的模拟井筒拆卸下来更换另一相同井壁结构及直径尺寸的模拟井筒，再次对水敏式自膨胀密封件进行模拟试验，因此本实用新型的试验装置，可在相同的井筒结构条件下对水敏式自膨胀密封件进行多次密封性试验，以使试验测得的结果具有对比性，为了解水敏式自膨胀密封件的密封性优劣提供数据支持。

二、本实用新型的水敏式自膨胀密封件试验装置，安装有压力配气系统和比例配液系统，其中压力配气系统通过气泵将配气罐内配好比例的混合气体打入外壳的容纳腔和模拟井筒的井筒通道内，同时比例配液系统通过打压泵将配液罐内配好比例的混合液体打入外壳的容纳腔和模拟井筒的井筒通道内，以模拟真实井下的环境，以使试验结果更准确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的水敏式自膨胀密封件试验装置的主视图。

图2为本实用新型的水敏式自膨胀密封件试验装置的模拟井筒实施方式一的截面图。

图3为本实用新型的水敏式自膨胀密封件试验装置的模拟井筒实施方式二的截面图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种水敏式自膨胀密封件试验装置，其包括外壳1、模拟井筒2和加热系统3。其中：外壳1具有容纳腔11；模拟井筒2的外端21可拆卸地连接在所述外壳1的开口端12，其内端22穿设在所述容纳腔11中，所述模拟井筒2具有井筒通道23，所述模拟井筒2与外壳1之间形成有环形通道13，所述环形通道13与所述井筒通道23相连通；所述模拟井筒2的外端21上密封设有法兰盘24，所述法兰盘24上设有封隔器接管25，所述封隔器接管25上连接有穿设在所述模拟井筒2内的水敏式自膨胀密封件4；加热系统3套接在所述外壳1的外部。

具体是，外壳1大体呈圆柱筒形，其一端为开口端12，另一端封闭，外壳1内部形成有容纳腔11。

模拟井筒2大体呈圆柱筒形，其中部设有轴向贯通的井筒通道23，模拟井筒2以其内端22穿设在外壳1的容纳腔11中，其外端21径向向外延伸形成有连接部，该连接部通过螺钉固定连接在外壳1的开口端12上；在本实用新型中，模拟井筒2的井壁26可根据实际试验需要设计成任意形状，例如，如图2所示，该模拟井筒2的井壁26可设计成多条沿轴向平行的凹槽状，或者如图3所示，该模拟井筒2的井壁26可设计成多条沿轴向平行的“T”槽状，当然，在其它的实施方式中，该模拟井筒2的井壁26也可设计成其它形状，在此不作限制。

法兰盘24中部固定连接有封隔器接管25，封隔器接管25上连接有待进行密封性试验的水敏式自膨胀密封件4。

在进行试验前，首先，将模拟井筒2放入外壳1的容纳腔11中，并将模拟井筒2的外端21固定连接在外壳1的开口端12上，之后将待试验的水敏式自膨胀密封件4连接在法兰盘24上的封隔器接管25上，然后将水敏式自膨胀密封件4放入模拟井筒2的井筒通道23内，并通过螺钉将法兰盘24密封连接在模拟井筒2的外端21上，便完成水敏式自膨胀密封件试验装置的装配组装。在进行试验时，按照试验要求向外壳1内打压，由于模拟井筒2的井筒通道23与外壳1和模拟井筒2之间形成的环形通道13相连通，因此在打压的压力作用下，水敏式自膨胀密封件4便封隔在模拟井筒2内。

本实用新型的水敏式自膨胀密封件试验装置，模拟井筒2可拆卸地连接在外壳1上，因此，操作人员可根据试验需要，将试验装置上的模拟井筒2更换为试验所需的直径尺寸的模拟井筒，以使水敏式自膨胀密封件4在不同直径尺寸的模拟井筒2内进行模拟试验，该水敏式自膨胀密封件试验装置可以反复应用，有效减少了试验成本；另外，同一井壁26结构及直径尺寸的模拟井筒2可做成多个，在完成一次水敏式自膨胀密封件模拟试验后，可将试验装置上的模拟井筒2拆卸下来更换另一相同井壁26结构及直径尺寸的模拟井筒2，再次对水敏式自膨胀密封件4进行模拟试验，因此本实用新型的试验装置，可在相同的井筒结构条件下对水敏式自膨胀密封件4进行多次密封性试验，以使试验测得的结果具有对比性，为了解水敏式自膨胀密封件4的密封性优劣提供数据支持。

根据本实用新型的一个实施方式，所述加热系统3包括加热缸31和多根加热棒32，所述加热缸31套接在所述外壳1的外部，所述加热缸31与所述外壳1之间形成有环形加热33空间，所述多根加热棒32穿设在所述环形加热空间33内。

具体是，加热缸31大体呈圆柱筒形，其套设焊接在外壳1的外部，加热缸31的长度与外壳1的长度大小相匹配，以便加热缸31可完全覆盖住外壳1，以提供外壳1足够的加热区域；多根加热棒32相互平行设置在加热缸31与外壳1之间形成的环形加热空间33内，所述加热缸31上开设有导热油进出口311，所述环形加热空间33内填充有导热油。加热棒32将热量通过导热油传递给外壳1，以加热外壳1的内部空间，用以模拟井下环境温度。

进一步的，所述加热棒32位于所述加热缸31外侧的一端连接有温度控制器34，所述外壳1上设有热敏传感器35，所述温度控制器34与所述热敏传感器35相连。具体是，热敏传感器35的一端穿过外壳1而设置在外壳1的容纳腔11中，热敏传感器35用于测量外壳1内部的温度，并将温度数据传送给温度控制器34，温度控制器34接收来自热敏传感器35传送的温度数据后，并根据试验需要的温度来调整加热棒32的温度高低，以控制加热缸31内导热油的温度。

根据本实用新型的一个实施方式，所述水敏式自膨胀密封件试验装置还包括压力配气系统5，所述压力配气系统5包括依次相连的储气罐51、配气罐52和气泵53，所述模拟井筒2的外端21处开设有与所述井筒通道23相连通的上打压口27，所述外壳1的开口端12处开设有与所述环形通道13相连通的下打压口28，所述气泵53分别与所述上打压口27、所述下打压口28相连。

具体是，压力配气系统5具有多个储气罐51，各储气罐51内分别储存有，例如，空气、氮气、二氧化碳、硫化氢等气体，各储气罐51内的气体在配气罐52内配制成一定比例的混合气体，其中，该混合气体中各气体的混合配比可根据试验要求来调配。气泵53用于将配气罐52内配比好的混合气体自上打压口27、下打压口28分别打入模拟井筒2的井筒通道23内、以及外壳1与模拟井筒2之间形成的环形通道13内。

进一步的，在所述气泵53与所述上打压口27、所述下打压口28之间连接有压力控制器54。该压力控制器54用于控制气泵53向试验装置内的打压压力，以保证本实用新型的水敏式自膨胀密封件试验装置内的压力符合试验要求。

根据本实用新型的一个实施方式，所述水敏式自膨胀密封件试验装置还包括比例配液系统6，所述比例配液系统6包括依次相连的计量罐61、配液罐62和打压泵63，所述外壳1上开设有排气口9，所述打压泵63与所述排气口9相连。

具体是，比例配液系统6具有多个计量罐61，各计量罐61内分别储存有，例如，原油、酸液、碱液等液体，各计量罐61内的液体在配液罐62内配制成一定比例的混合液体，其中，该混合液体中各液体的混合配比可根据试验要求进行调配。打压泵63用于将配液罐62内配比好的混合液体自排气口9打入外壳1的容纳腔11内，同时在比例配液系统6完成向外壳1内打液的作业后，该排气口9还可用于将本实用新型试验装置内的气体排出。

本实用新型的水敏式自膨胀密封件试验装置，安装有压力配气系统5和比例配液系统6，其中压力配气系统5通过气泵53将配气罐52内配好比例的混合气体打入外壳1的容纳腔11和模拟井筒2的井筒通道23内，同时比例配液系统6通过打压泵63将配液罐62内配好比例的混合液体打入外壳1的容纳腔11和模拟井筒2的井筒通道23内，以模拟真实的井下环境，以使试验结果更准确。

根据本实用新型的一个实施方式，所述外壳1的下端连接有可调试支座7。具体是，在外壳1的开口端12处连接有一个可调试支座7，在外壳1的封闭端处连接有另一个可调试支座7。该可调试支座7可根据实际试验需要调整水敏式自膨胀密封件试验装置距离水平面的角度大小，用以模拟各种油井内井道的倾斜角度，例如在水平井的水平延伸段处，可将试验装置前后的两个可调试支座7调整为同一高度，以使本实用新型的试验装置处于水平状态，当然，在水平井的井口倾斜段处，可将试验装置前方的可调试支座7调整为高于试验装置后方的可调试支座7，以使本实用新型的试验装置处于倾斜的状态。该可调试支座7将任意调整水敏式自膨胀密封件试验装置的倾斜角度。

根据本实用新型的一个实施方式，所述水敏式自膨胀密封件4的另一端连接有扶正器8。本实用新型在水敏式自膨胀密封件4上连接扶正器8是为了当水敏式自膨胀密封件试验装置处于如图1所示的水平方向进行模拟试验时，保证水敏式自膨胀密封件4始终处于水平状态，防止其与模拟井筒2的井壁26碰触而影响试验的准确性。

以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (8)

1.一种水敏式自膨胀密封件试验装置，其特征在于，所述水敏式自膨胀密封件试验装置包括：

外壳，其具有容纳腔；

模拟井筒，其外端可拆卸地连接在所述外壳的开口端，其内端穿设在所述容纳腔中，所述模拟井筒具有井筒通道，所述模拟井筒与外壳之间形成有环形通道，所述环形通道与所述井筒通道相连通；所述模拟井筒的外端上密封设有法兰盘，所述法兰盘上设有封隔器接管，所述封隔器接管上连接有穿设在所述模拟井筒内的水敏式自膨胀密封件；

加热系统，其套接在所述外壳的外部。

2.如权利要求1所述的水敏式自膨胀密封件试验装置，其特征在于，所述加热系统包括加热缸和多根加热棒，所述加热缸套接在所述外壳的外部，所述加热缸与所述外壳之间形成有环形加热空间，所述多根加热棒穿设在所述环形加热空间内，所述加热缸上开设有导热油进出口，所述环形加热空间内填充有导热油。

3.如权利要求2所述的水敏式自膨胀密封件试验装置，其特征在于，所述加热棒位于所述加热缸外侧的一端连接有温度控制器，所述外壳上设有热敏传感器，所述温度控制器与所述热敏传感器相连。

4.如权利要求1所述的水敏式自膨胀密封件试验装置，其特征在于，所述水敏式自膨胀密封件试验装置还包括压力配气系统，所述压力配气系统包括依次相连的储气罐、配气罐和气泵，所述模拟井筒的外端处开设有与所述井筒通道相连通的上打压口，所述外壳的开口端处开设有与所述环形通道相连通的下打压口，所述气泵分别与所述上打压口、所述下打压口相连。

5.如权利要求4所述的水敏式自膨胀密封件试验装置，其特征在于，在所述气泵与所述上打压口、所述下打压口之间连接有压力控制器。

6.如权利要求1所述的水敏式自膨胀密封件试验装置，其特征在于，所述水敏式自膨胀密封件试验装置还包括比例配液系统，所述比例配液系统包括依次相连的计量罐、配液罐和打压泵，所述外壳上开设有排气口，所述打压泵与所述排气口相连。

7.如权利要求1所述的水敏式自膨胀密封件试验装置，其特征在于，所述外壳的下端连接有可调试支座。

8.如权利要求1所述的水敏式自膨胀密封件试验装置，其特征在于，所述水敏式自膨胀密封件的另一端连接有扶正器。

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