CN202693218U - 油气田井下工具气密封检验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油气田井下工具气密封检验装置。该装置是将被检验试件安装在带有支座的支架上，两端密封，并通过拉杆拉紧两端的密封套；在两端密封套上连接配套的高压进、回路气管线，管线上均设有与计算机数据采集与控制系统连接的控制阀、压力传感器。该装置结构简单、紧凑，密封设计性能可靠，采用计算机、PLC进行数据采集与控制，操作方便，易于实现自动控制，获得实时精确的检验结果。

Description

油气田井下工具气密封检验装置

技术领域

本实用新型涉及采油工程领域中的一种用于油气田井下工具气密封检验装置。 

背景技术

在油田生产中的进行注CO2先导性试验，虽然取得了较好的驱油效果，但只能实现CO₂单层注入，并且注入工具大部分由国外引进，投入成本较高，而且未实现国产化。目前有些油田也开展了CO₂驱油试验，注入方式为笼统注入，且在试验过程中还存在着管柱密封效果差、耐腐蚀性差等问题。而随着注气驱技术领域的不断扩大和研究的不断深入，对实验室的仪器设备的要求越来越高，现有设备仅能满足常规技术的研究需要，在气体密封及配套技术的深入研究方面仍存在实验方法、手段落后等问题，严重影响项目进度。 

发明内容

为了在注CO2中，提供出密封性能良好的井下工具，本实用新型提供一种油气田井下工具气密封检验装置。该装置结构简单、紧凑，密封设计性能可靠，采用计算机数据采集与控制系统，操作方便，易于实现自动控制，获得实时精确的检验结果。 

本实用新型的技术方案是：一种油气田井下工具气密封检验装置，由套管装置、套管装置的支撑台架、油管转换接头、高压气体控制元件及回路、计算机数据采集与控制系统组成，其中，所述的套管装置是在套管的左端由左密封头依次径向连接密封套及左端的法兰盘，在套管的右端依次径向连接右密封头及右端的法兰盘，拉杆通过螺母连接在左右端的法兰盘上；所述套管装置的支撑台架是由套管弧形压板通过螺钉与套管装置支撑坐连接，支撑坐固定在套管下方的支撑架上；所述的高压气体控制元件及回路是由密封套径向连接气密封进气接头，气密封进气接头依次与左腔回路管线、左腔压力传感器及左腔控制阀连接，而回路端是由右密封头经放气接头连接右腔回路管线，右腔回路管线再依次连接右压力传感器及右腔控制阀；上述的左密封头的左端连接油管转换接头，油管转换接头依次连接座封回路管线、座封压力传感器、座封控制阀，座封控制阀同时与高压进气接头及高压进气管汇连接；所述的计算机数据采集与控制系统由PLC连接工控机、数显表及控制器组成，上述的左密封腔压力传感器、右密封腔压力传感器和座封压力传感器通过屏蔽线连接到PLC上，控制器连接左腔气密封控制阀、右腔气密封控制阀、座封控制阀。 

所述的密封套的内孔根据功能分为三段，内端是用于与套管连接形成密封的套管扣，中段是用于与密封头上的密封圈配合形成密封的光滑圆周面，外端是用于装入密封头到位旋转90度后起承载作用的对称开槽的台肩；所述密封套的外表面有承载台肩，左端的法兰盘套装在密封套的外表面上，并紧贴台肩；法兰盘上有均分的四个拉杆孔，四根拉杆分别穿过法兰盘上的孔、套管支撑座上的孔，用螺母锁紧。 

所述的左右密封头的外表面根据功能分为三段，内端带有道密封槽的圆周表面，用于安装橡胶密封圈和挡圈后再与密封套圆周内表面配合形成密封；中段是与密封套上的开槽所对应的对称台肩，用于装入密封套到位旋转90度后，起承载作用；外端是起支撑和扶正作用的圆周表面。 

所述的左右腔的控制阀和座封控制阀均为电磁先导的远程控制阀。 

本实用新型的有益效果是：由于该装置是将被检验试件安装在带有支座的支架上，两端密封，并通过拉杆拉紧两端的密封套；在两端密封套上连接配套的高压进、回路气管线，管线上均设有与计算机数据采集与控制系统连接的控制阀、压力传感器。装置结构简单、紧凑，密封设计性能可靠，采用计算机、PLC进行数据采集与控制，操作方便，易于实现自动控制，获得实时精确的检验结果。 

附图说明

  图1为本实用新型的结构示意图； 

图2为计算机数据采集与控制原理图；

图3为左密封头结构图；

图4为图3的左视图；

图5为右密封头结构图；

图6为图5的左视图；

图7为密封套结构图

图8为图7的左视图。

图中  1-油管转换接头，2-左密封头，3-密封套，4-法兰盘，5-气密封进气接头，6-左腔回路管线，7-左腔压力传感器，8-左腔控制阀，9-套管，10-油管短节，11-封隔器，12-座封回路管线，13-座封压力传感器，14-座封控制阀，15-高压进气管汇，16-高压进气接头，17-套管弧形压板，18-螺钉，19-支撑坐，20-支撑架，21-右腔控制阀，22-右腔压力传感器，23-右腔回路管线，24-拉杆，25-螺母，26-右密封头，27-密封圈，28-挡圈，29-导向表面，30-承载表面，31-密封表面，32-密封沟槽，33-安装拆卸螺丝孔，34-油管扣，35-油管扣，36-台肩，37-光滑圆周面，38-套管扣，39-高压接头连接孔，40-导向面，41-承载台肩面。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明： 

由图1至图8所示，该油气田井下工具气密封检验装置由套管装置、套管装置支撑台架、油管转换接头1、高压气体控制元件和回路、计算机数据采集与控制系统组成；所述的套管装置是在套管9的左端由左密封头2依次径向连接密封套3及左端的法兰盘4，在套管9的右端依次径向连接右密封头26及右端的法兰盘4，拉杆24通过螺母25连接在左右端的法兰盘4上；所述套管装置的支撑台架是由套管弧形压板17通过螺钉18与套管装置的支撑坐19连接，支撑坐19固定在套管9下方的支撑架20上。

所述的高压气体控制元件及回路是在密封套3上径向连接气密封进气接头5，进气接头5依次与左腔回路管线6、左腔压力传感器7及左腔控制阀8连接，而回路端是右密封头26经放气接头连接右腔回路管线23，右腔回路管线23再依次连接右压力传感器22及右腔控制阀21；上述的左密封头2的左端连接油管转换接头1，油管转换接头1依次连接座封回路管线12、座封压力传感器13、座封控制阀14，座封控制阀14同时与高压进气接头16及高压进气管汇15连接，具体结构如图1所示。 

所述的计算机数据采集与控制系统由PLC连接工控机及组态软件、数显表及控制器组成，上述的左密封腔压力传感器7、右密封腔压力传感器22和气体座封压力传感器13通过屏蔽线连接到PLC上，控制器连接左腔气密封控制阀8、右腔气密封控制阀21、座封控制阀14，如图2所示。 

所述的左密封头2和右密封头26的外表面结构相同，都分为三段：导向表面29、承载表面30、密封表面31，密封表面31上加工了密封沟槽32，用以安装橡胶密封圈27和挡圈28，左密封头2和右密封头26的外端面都加工了2个安装拆卸螺丝孔33。左密封头2的内孔分别加工了2个油管扣，内端与油管短节连接的油管扣34和外端与油管转换接头连接的油管扣35，如图3至图6所示。 

所述的密封套3的内孔结构分为三段：内端是5 1/2〞套管扣38，用于与套管9连接形成密封；中段是光滑圆周面37，用于与密封头的密封表面31配合形成密封；外端是对称开槽的台肩36，用于装入密封头到位旋转90度后，起承载作用。密封套3的外表面分为导向面40和承载台肩面41，在导向表面上沿径向加工了一个高压接头连接孔39，内部定位在套管螺纹38的尾端；气密封进气接头5通过密封锥螺纹连接在连接孔39上，用于井下工具气密封检验时的进气通道，如图7及图8所示。上述的井下工具包括短节10和封隔器11。 

密封套3与套管9通过套管螺纹连接为一体，螺纹间采用填加聚四氟乙烯密封带和密封脂保证密封，从而形成了井下工具气密封检验时的载体，套管9内置有与短节10连接的封隔器11。用螺钉18将套管弧形压板17连接固定在套管装置支承座19上，套管装置支承座19安装在装置支架20上，从而保证了套管装置的稳固性。法兰盘4套在密封套3外表面40上与台肩41接触，中间通过长拉杆24与螺母25加载连接为一体，再将安装了橡胶密封圈27和挡圈28的左密封头2和右密封头26分别从两端装入密封套3，则构成气密封检验装置的主体腔室。拉杆24的作用是承受气密封检验过程中气体作用在套管装置两端面上产生的轴向力载荷，从而确保套管丝扣的连接密封性和套管装置的安全性，如图1、图3至图8所示。 

本装置有三个高压气体回路，气密封进气接头5、左腔气密封回路管线6、左密封腔压力传感器7、左腔气密封控制阀8与高压进气管汇15的左上分支构成了左腔气密封控制回路，通过远程控制的左腔气密封控制阀8打开，来检验井下工具的左腔承压和气密封性能。气密封进气接头5、右腔气密封回路管线23、右密封腔压力传感器22、右腔气密封控制阀21与高压进气管汇15的右分支构成了右腔气密封控制回路，通过远程控制的右腔气密封控制阀21打开，来检验井下工具的右腔承压和气密封性能；油管转换接头1、气体座封管线12、气体座封压力传感器13、座封控制阀14，高压进气管汇15的左下分支构成了气体座封控制回路，通过远程控制的座封控制阀14打开，来实现封隔器的座封。高压进气接头16用于连接外部的高压气源管线。 

计算机数据采集与控制系统的核心是工业控制计算机、PLC及其功能模块和数显表，左密封腔压力传感器7、右密封腔压力传感器22和气体座封压力传感器13通过屏蔽线连接到PLC的模拟量采集模块的端口上，并传输到计算机，通过计算机上的组态软件进行数据显示和存储，并根据控制要求发出相关的控制指令，分别控制左腔气密封控制阀8、右腔气密封控制阀21、座封控制阀14的打开或关闭，实现对应的过程和功能的控制与实现；根据井下工具气密封检验要求，可以分别控制左、右腔气密封控制阀的开和关，从而检验封隔器试件的气密封性能。气密封检验装置左、右腔气密封的压力数据通过压力传感器输送到计算机数据采集与控制系统，以便于对密封压力的控制、记录、显示和存储，如图2所示。 

 具体操作时，将井下工具连接并保证可靠密封后，通过油管短节10与左密封头2的内端中心油管扣连接，连接时油管丝扣间需要填充聚四氟乙烯密封带和丝扣密封脂，以确保螺纹密封。左密封头2的外端中心油管扣连接油管转换接头1，用上述同样方法保证螺纹密封。将橡胶密封圈27与密封挡圈28装入左密封头2的外表面圆周密封沟槽中，密封挡圈28起承压和防止橡胶密封圈27间隙挤出。将与油管短节10连接的左密封头2从气密封装置的左端装入套管9，在密封头与密封套的密封面接触时，采用拆装工具将密封头推进到位，再采用扭力装置使密封头旋转90度，从而实现左密封头的安装。由于右密封头是死堵，所以只在其外表面圆周密封沟槽中按承载要求装入橡胶密封圈与密封挡圈，从右端装入气密封装置，并采用拆装工具将密封头推进到位，再采用扭力装置使密封头旋转90度，从而实现右密封头的安装。 

密封头与井下工具安装在气密封套管装置内后，将密封头安装工具卸下。再将气体压力座封管线连接到转换接头上，用扳手拧紧达到密封要求。再检查总进气管线，确保其连接密封完好。到此，完成井下工具气密封检验的工具安装准备工作。 

Claims (5)

1.一种油气田井下工具气密封检验装置，由套管装置、套管装置的支撑台架、油管转换接头、高压气体控制元件及回路、计算机数据采集与控制系统组成，其特征在于：

所述的套管装置是在套管（9）的左端由左密封头（2）依次径向连接密封套（3）及左端的法兰盘（4），在套管（9）的右端依次径向连接右密封头（26）及右端的法兰盘（4），拉杆（24）通过螺母（25）连接在左右端的法兰盘（4）上；

所述套管装置的支撑台架是由套管弧形压板（17）通过螺钉（18）与套管装置支撑坐（19）连接，支撑坐（19）固定在套管（9）下方的支撑架（20）上；

所述的高压气体控制元件及回路是由密封套（3）径向连接气密封进气接头（5），气密封进气接头（5）依次与左腔回路管线（6）、左腔压力传感器（7）及左腔控制阀（8）连接，而回路端是由右密封头（26）经放气接头连接右腔回路管线（23），右腔回路管线（23）再依次连接右压力传感器（22）及右腔控制阀（21）；

上述的左密封头（2）的左端连接油管转换接头（1），油管转换接头（1）依次连接座封回路管线（12）、座封压力传感器（13）、座封控制阀（14），座封控制阀（14）同时与高压进气接头（16）及高压进气管汇（15）连接；

所述的计算机数据采集与控制系统由PLC连接工控机、数显表及控制器组成，上述的左密封腔压力传感器（7）、右密封腔压力传感器（22）和座封压力传感器（13）通过屏蔽线连接到PLC上，控制器连接左腔气密封控制阀（8）、右腔气密封控制阀（21）、座封控制阀（14）。

2.根据权利要求1所述的油气田井下工具气密封检验装置，其特征在于：所述的密封套（3）的内孔根据功能分为三段，内端是用于与套管连接形成密封的套管扣（38），中段是用于与密封头上的密封圈（31）配合形成密封的光滑圆周面（37），外端是用于装入密封头到位旋转90度后起承载作用的对称开槽的台肩（36）。

3.根据权利要求1所述的油气田井下工具气密封检验装置，其特征在于：所述密封套（3）的外表面有承载台肩（41），左端的法兰盘（4）套装在密封套（3）的外表面上，并紧贴台肩（41）；法兰盘（4）上有均分的四个拉杆孔，四根拉杆（24）分别穿过法兰盘（4）上的孔、套管支撑座（19）上的孔，用螺母（25）锁紧。

4.根据权利要求1所述的油气田井下工具气密封检验装置，其特征在于：所述的左密封头（2）与右密封头（26）的外表面根据功能分为三段，内端带有（2）道密封槽的圆周表面，用于安装橡胶密封圈（27）和挡圈（28），再与密封套（3）圆周内表面配合形成密封；中段是与密封套（3）上的开槽所对应的对称台肩（36），用于装入密封套（3）到位旋转90度后，起承载作用；外端是起支撑和扶正作用的圆周表面。

5.根据权利要求1所述的油气田井下工具气密封检验装置，其特征在于：所述的左腔气密封控制阀（8）与右腔气密封控制阀（21）和座封控制阀（14）均为电磁先导的远程控制阀。

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