CN202903604U - 一种桥塞、封隔器的胶筒及胶筒组件测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种桥塞、封隔器的胶筒及胶筒组件测试装置，其特征在于该装置包括套筒、中心轴、底座和压环；底座置于套筒底部，中心轴通过套筒中心固定在底座上，胶筒或胶筒组合件套在中心轴上并置于套筒内；压环为筒形，中心孔直径大于中心轴直径，外径小于套筒内直径，压环位于胶筒或胶筒组件上端，并与中心轴同轴心。该桥塞、封隔器的胶筒及胶筒组件测试装置配合材料拉力机使用，模拟胶筒或胶筒组件坐封压缩过程，测试其在压缩过程中的载荷与位移变化关系，成为连接胶筒材料、结构和组合件零件设计与胶筒密封性能之间的一座桥梁，测试获得的力学性能数据能为工程师提供设计依据和理论指导，提高研发效率，提升研发质量。

Description

一种桥塞、封隔器的胶筒及胶筒组件测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种测试装置，用于测试桥塞及封隔器的胶筒及胶筒组件在坐封过程中的压缩力学行为。

背景技术

在油气田封堵工艺中使用的桥塞及封隔器，起密封作用的胶筒部件由橡胶复合材料制成。井下是一个高温、高压、油和化学腐蚀的环境，封堵时间几个小时到几周时间不等，因此对胶筒的橡胶复合材料性能提出极高的要求，需要其具备足够的力学性能、耐高温性能、耐油性和耐化学性能。

胶筒是桥塞及封隔器起密封作用的核心部件，是研制中的重要环节。胶筒的研制主要涉及三个方面：胶筒材料的配方、胶筒的结构、胶筒组合件零件设计，对这三个方面的研究，都需要通过一定测试手段，以衡量所设计的配方、结构和组合是否达到理想的效果。目前的研究都是将设计、制作好的胶筒置于模拟井中，在设定的温度下，压缩胶筒至模拟井套管，打入压力，检测设计出的胶筒是否具有密封效果，或实时监测压缩变形后胶筒的压缩变形量、受力及力分布状态，由此筛选设计方案。这种胶筒研制流程，忽略了胶筒或胶筒组合件压缩变形过程中的力学信息：胶筒的材料配方、结构和组合件设计决定胶筒或胶筒组件受压缩时的力学行为，该力学性能最终决定胶筒或胶筒组件的密封效果。由于缺乏测试手段，胶筒压缩变形过程中的力学行为无从知晓，因此，无法完整建立胶筒的材料配方、结构和组合件设计与胶筒密封效果之间原理与性能的关联，无法解释胶筒的设计原理。

CN200920107126.3公开一种封隔器耐压耐温性能检测装置，应用于油田井下封隔器性能检测。特征是：在连接筒上下端焊接有钢板，在上钢板上有套管头。套管头上端固定有油管挂。在油管挂上端螺纹固定有油管丝堵。在油管挂下端螺纹固定有油管短接。油管短接上套有封隔器。在套管头下端螺纹连接有套管体。在连接筒下钢板垂直焊接有套管底部接头。套管底部接头上端螺纹连接套管体的下端。在套管头壁上有上腔打压接头和中心管打压接头。在连接筒上固定有加热电极和温度传感器。该装置适用于封隔器的密封性能及耐温性能的检测。能模拟油管压力、油套环空压力和井底压力，能模拟井筒温度。

CN201020672311.X公开一种封隔器井下压缩式封隔器机械参量测试装置。该封隔器井下压缩式封隔器机械参量测试装置包括套管、上封头、下封头、封隔器、径向应力传感器和轴向应力传感器；带有密封件总成的封隔器安装在套管内腔内；套管外部安装有径向应力传感器，封隔器上安装有轴向应力传感器。该装置用于井下，能够有效、准确地实时测定封隔器工作过程中的各胶筒所受轴向载荷、所受摩擦力、压缩变形量以及对套管内壁的接触压力等多个参量，并能保证各传感器的信号输出导线不损伤，大大降低了试验测试成本，能够为封隔器的设计改进提供可靠依据。

CN201120241698.8公开一种封隔器试验装置，应用于油田井下封隔器的室内试验。下接头的壁上有一个液压接头固定孔，在下接头的上端螺纹连接罐体，罐体的上端螺纹连接油管挂座，油管挂座的壁上有一个液压接头固定孔，在油管挂座的内壁上有一个圆锥面台阶，在油管挂座的圆锥面台阶上有一个环柱体形的油管挂；油管挂座上端螺纹连接一个环形的压帽，压帽的下端压在油管挂的上端面上；在油管挂在中心孔内有油管；油管的下端螺纹固定有丝堵，丝堵下端有底。效果是：能够水平放置，模拟水平井和大斜度井的封隔器座封。

CN201210038065.6公开了一种分体式可重复试验装置，包括两个相互对接在一起的短套管，所述短套管相对接的一端连接有法兰盘，其另一端连接有打压接头；其中，所述分体式可重复试验装置内放置有坐封工具，所述坐封工具上下两端的锚定卡瓦分别位于所述两个短套管内，所述坐封工具的密封胶筒位于所述两个短套管对接的位置处。可重复利用该试验装置对桥塞等坐封工具进行密封性能的室内试验，有效减少了试验成本。

CN200920105029.0提供了一种封隔器胶筒试验装置，该试验装置包括：设置釜盖的高温高压釜、套筒、内置螺栓以及压筒，其中，所述套筒设置于釜内且其上端与釜盖密封连接；所述内置螺栓与釜盖连接，该内置螺栓置于釜内的部分位于套筒内部空间，且该内置螺栓的下部设有承载封隔器胶筒的承载平台；所述压筒套设于螺栓上，在该压筒与承载平台之间形成套设封隔器胶筒的空间。该试验装置可以模拟实际工况条件，考察封隔器胶筒的密封性能及耐腐蚀性能。

实用新型内容

实用新型目的在于提供一种桥塞、封隔器胶筒的力学性能测试装置，在胶筒的配方、结构和组合件零件设计及胶筒的密封性能之间架设桥梁。工具研发人员通过该装置的测试数据，理解工具的性能表现，为设计、改进工具部件的材料和结构提供依据和指导，提高研发效率和质量。

一种桥塞、封隔器的胶筒及胶筒组件测试装置，其特征在于该装置包括套筒、中心轴、底座和压环；底座置于套筒底部，中心轴通过套筒中心固定在底座上；胶筒或胶筒组合件套在中心轴上并置于套筒内；压环为筒形，中心孔直径大于中心轴直径，外径小于套筒内直径，压环位于胶筒或胶筒组件上端，并与中心轴同轴心。工作时，该桥塞、封隔器的胶筒及胶筒组件测试装置配合材料拉力机使用。将胶筒或胶筒组件套在中心轴上；将套筒套于中心轴以及胶筒或胶筒组件外并置于底座上；将压环置于套筒内的胶筒或胶筒组件上端。将该装置置于材料试验机上，试验机在设定的温度和速度下启动压缩试验，推动压环，压环压缩胶筒或胶筒组件，试验机自动记录胶筒或胶筒组件在压缩载荷下的载荷-位移数据，形成力学曲线，用于分析和计算。

本实用新型中实用新型可测试胶筒也可测试胶筒组件，胶筒组件除胶筒外，还可包括保护伞、保护套和/或挡环以及其它部件。

封隔器和桥塞都是油气井中使用的封堵工具。封隔器一般是在压裂、酸化、找漏等措施施工时暂时留在井内，施工完后就随管柱起出来了；而桥塞是在封层采油等措施时，把其留在井内一段时间或永久留在井内。封隔器的发展比较早，在封隔器的基础上，逐渐出现了桥塞。因此，本实用新型中将压缩式封隔器胶筒及其胶筒组件和桥塞的胶筒及其胶筒组件同等对待。

桥塞的使用环境是一个高温、高压、油和化学苛刻环境，胶筒的制备材料——橡胶复合材料，在不同环境下的耐受情况，也可以通过该装置来研究分析。可以对化学腐蚀前后、高温老化前后、热油浸泡前后的胶筒进行压缩模拟坐封试验，研究这些因素对胶筒力学性能的影响；可以在配备有温度箱的拉力机，在设定的温度和速度下，研究高温下胶筒的压缩力学行为；可以通过该装置，将实际桥塞的井下工作条件进行对应，如套管内径与井下套管内径对应，中心轴与桥塞中心轴对应；压缩胶筒至套管内壁时的位移与桥塞的坐封行程对应，该位移将能有效地指导桥塞工具设计。

本测试装置根据所设计桥塞的工作温度和工作压差选择材料。可由耐受一定温度和压力的金属材料制成，优选为不锈钢材质。如若强度不够，则只需增加各部件的厚度，或选用模量更高的金属材料即可。

该装置的应用将成为连接胶筒材料、结构和组合件零件设计与胶筒密封性能之间的一座桥梁，测试获得的力学性能数据能为工程师提供设计依据和理论指导，提高研发效率，提升研发质量。

附图说明

图1为应用本实用新型的一种桥塞、封隔器的胶筒及胶筒组件测试装置，其中1-中心轴，2-底座，3-压环，4-套筒，5-胶筒。

图2为使用桥塞、封隔器的胶筒及胶筒组件测试装置的测试工作示意图。

具体实施方式

实施例：

使用图1所示的桥塞、封隔器的胶筒及胶筒组件测试装置，本实施例仅是本实用新型一种实施方式，并不代表全部形式。

底座中心有楔形圆孔，中心轴穿过套筒，其中心轴底部为楔形导柱，与底座在楔形圆孔处接合并固定，保证中心轴与底座同轴。将胶筒（5）套在中心轴（1）上；将套筒（4）套于中心轴和胶筒外并置于底座（2）上；将压环（3）水平地置于套筒内的胶筒（5）上端。套筒相当于井下套管，套在中心轴外面，与底座配合；压环相当于桥塞坐封适配器上的压缩推进器，胶筒经坐封力纵向压缩挤压变形，横向扩张至与套管壁相抵，达到密封中心轴与套管内壁之间环形空间的目的。该装置配合材料拉力机，能完整模拟桥塞坐封过程中胶筒的变形行为。将该装置置于材料试验机上，试验机在设定的温度和速度下启动压缩试验，推动压头，压头压缩胶筒，试验机自动记录组件在压缩载荷下的载荷-位移数据。

Claims (3)

1.一种桥塞、封隔器的胶筒及胶筒组件测试装置，其特征在于该装置包括套筒、中心轴、底座和压环；底座置于套筒底部，中心轴通过套筒中心固定在底座上；胶筒或胶筒组合件套在中心轴上并置于套筒内；压环为筒形，中心孔直径大于中心轴直径，外径小于套筒内直径，压环位于胶筒或胶筒组件上端，并与中心轴同轴心。

2.根据权利要求1所述的胶筒及胶筒组件测试装置，其特征在于胶筒组件除胶筒外，还包括保护伞、保护套和/或挡环。

3.根据权利要求1所述的胶筒及胶筒组件测试装置，其特征在于底座中心有楔形圆孔，中心轴穿过套筒，其中心轴底部为楔形导柱，与底座在楔形圆孔处接合并固定。

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