CN209261545U - 一种高温高压用井下工具快速模拟试验井 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高温高压用井下工具快速模拟试验井，包括能够密封的检测井和分别与检测井连通的压力模拟系统和温度模拟系统；压力模拟系统经检测井的侧面与检测井内部连通；温度模拟系统与检测井之间设置有用于导热介质冷却的冷却系统。通过加压管线旁置，使封隔器吊装过程中不再受管线高温的影响，从而在大大降低操作安全风险的同时，也因无需等待加压管线的冷却拆除而显著提升了封隔器拆装的操作效率；通过冷却系统，为试验井引入了导热油冷却功能，使得整个试验井也能迅速冷却，进而大幅减少了试验井恢复室温的等待时间，缩短了两次独立检测之间的等待时间，并以此提升了试验井的检测周转效率；两者加和，充分提高了试验井的模拟检测效率。

Description

一种高温高压用井下工具快速模拟试验井

技术领域

本实用新型涉及井下工具模拟检测设备领域，具体涉及一种高温高压用井下工具快速模拟试验井。

背景技术

随着国内钻井装备和工艺技术水平的提高，油气井深度逐步加深，对井下工具耐高温高压的性能指标要求不断提高。要研制和改进耐高温高压井下工具产品，需要具备可靠的中间试验手段，以便于保证井下工具具有可靠的性能，从而尽可能避免因井下工具使用问题而造成的经济损失和安全事故。

现阶段用于井下工具性能检测的设备一般为模拟试验井。该模拟试验井是指在地面及以下建立的一套用于模拟井下高温高压条件，以进行井下工具耐温耐压试验，从而实现井下工具性能指标检测的试验设备。其主要包括用于放置井下工具且能够实现密封的检测井、用于检测井内温度控制的温度模拟系统以及用于检测井内压力控制的压力模拟系统，工作过程中通过温度模拟系统、压力模拟系统的调控使得封闭于检测井内的井下工具在一定时间内处于高温高压的模拟井下环境，从而达到检验被测试井下工具的特点。同时，由于温度模拟系统和压力模拟系统均可以依照设定参数进行运转，因此该模拟试验井还可以模拟出不同深度的井下环境，进一步实现对井下工具性能的全面检测。

但是，现阶段的模拟试验井，受限于密封结构的可靠性，其工作模式较单一，尤其是在进行极限条件测试时，往往只能实现单一极限高温或者单一极限高压的检测，而不能实现极限高温高压的试验条件。

同时，井下工具下入到检测井内通常需要依靠吊装工具实现，而传统的中心加压管线一般是通过吊装辅助件开孔来实现与检测井内部的连接的，这样在井下工具吊装拆卸的过程中，就需要实现对加压管线进行拆除。一方面，由于检测过程产生的高温导致加压管线温度较高，需要等待加压管线冷却才拆除，耗费时间，降低了操作效率；另一方面，反复的拆装过程容易造成密封连接的损坏，缩短了加压管线的使用寿命，增加了其维护成本。

此外，现有模拟试验井，其加热工作区域位于地面以下，散热效果相对较差。这种情况下，其所使用的导热介质——导热油，会较长时间下处于高温状态。就导热油自身而言，处于高温状态下会逐步发生碳化，而高温持续时间越长，其碳化程度越高，进而造成了导热油使用寿命的明显缩短。就模拟试验井整体而言，导热油的降温速度慢使得试验井冷却恢复时间较长，进而造成单次试验周期增长，降低了检测操作的效率。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高温高压用井下工具快速模拟试验井，通过模拟试验井整体结构及部件的优化，以解决现有技术中冷却速度过慢而造成的单位操作时间过长的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种高温高压用井下工具快速模拟试验井，包括能够密封的检测井和分别与检测井连通的压力模拟系统和温度模拟系统；所述压力模拟系统经检测井的侧面与检测井内部连通；所述温度模拟系统与检测井之间设置有用于导热介质冷却的冷却系统。

进一步的，所述检测井包括沿竖直方向设置的检测井本体和设置于检测井本体内的装配组件；所述检测井本体呈管状结构且其底端为封闭端，所述检测井本体的外部套设有加热套管，所述加热套管的底端封闭，且所述加热套管的侧壁与检测井本体的侧壁之间、所述加热套管的底端与检测井本体的底端之间均设有间距，使得所述加热套管与检测井本体的之间形成用于填充导热介质的加热腔；所述装配组件包括由上至下依次设置的且位于同一中轴线上的吊装杆、萝卜头、短接及内套管，以使装入封隔器后，吊装杆底部、萝卜头内部、短接内部和封隔器内部之间形成内腔，短接外部、封隔器外部和内套管内部形成中腔，以及检测井本体内部除所述内腔、中腔外剩余的空间形成外腔。

更进一步的，所述萝卜头与吊装杆之间、萝卜头与短接之间、萝卜头与检测井本体之间、检测井本体与内套管之间均设置有若干个密封组件；每一所述密封组件均包括至少两个封圈及数量较密封圈多一个的挡圈；所述挡圈上制有斜切口，以使挡圈自斜切口处断开；所述斜切口所在平面与挡圈的底面之间所夹锐角为10～20°；每一所述密封圈的两侧均卡合有挡圈；所述挡圈与密封圈相接一侧设置有与密封圈相卡合的弧形卡槽；所述弧形卡槽的弦长小于密封圈的直径。

再进一步的，所述密封圈的材质为全氟醚橡胶；所述挡圈的材质为聚酰亚胺。

更进一步的，所述压力模拟系统包括独立设置且用于向检测井内部施加压力的加压系统、自加压系统引出且与检测井内部连通的加压管线；所述加压管线包括与内腔连通的一级压力管线、与中腔连通的二级压力管线和与外腔连通的三级压力管线。

再进一步的，所述检测井侧面开设有依次贯穿检测井本体侧壁和萝卜头侧壁的一级压力通道，以使一级压力管线通过所述一级压力通道与内腔连通；所述检测井侧面开设有依次贯穿检测井本体侧壁和内套管侧壁的二级压力通道，以使二级压力管线通过所述二级压力通道与中腔连通；所述检测井的侧面开设有贯穿于检测井本体的三级压力通道，以使三级压力管线通过所述三级压力通道与外腔连通。

更进一步的，所述温度模拟系统包括独立设置且用于导热介质加热的加热系统、设置于加热系统和检测井之间的循环管路；所述循环管路包括与加热腔底部连通的进油管和与加热腔上部连通的回油管，所述进油管或回油管上连通有第一管道和第二管道，所述第一管道与冷却系统的进料口连通，所述第二管道与冷却系统的出料口连通，所述第一管道上设有第一阀门，所述进油管或回油管位于第一管道和第二管道之间的管道设有第二阀门。

再进一步的，所述加热系统包括储油罐、循环泵、电加热炉，所述循环泵的进料口与回油管，所述循环泵与电加热炉通过管道连接，所述电加热炉的出料口与进油管连接，所述储油罐与回油管通过补油管连接。

再进一步的，所述冷却系统包括冷却箱；所述冷却箱的内部竖直设有隔板，所述隔板将冷却箱的内部分隔为仅有底部连通的进料腔和出料腔，所述进料口位于与进料腔相对应的冷却箱的顶板上，所述出料口位于与出料腔相对应的冷却箱的顶板上。

优选的，所述储油罐与进油管之间还连接有排气管。

综上所述，本实用新型相较于现有技术的有益效果是：

(1)一方面，通过将加压管线进行旁置，从而消除了压力模拟系统与吊装杆之间的连接关系，如此在拆卸的过程中便不需要进行中性管线的拆除便能够将封隔器吊出，在进行封隔器吊装的过程中不必再考虑是否存在高温的问题，从而在大大降低操作安全风险的同时，也因无需等待第一加压管线冷却而显著提升了封隔器吊装的操作效率；另一方面，则通过冷却系统，向试验井中引入了对导热油进行及时冷却的功能，能够使得导热油快速冷却，从而带动整个试验井的快速冷却，进而大幅减少了试验井恢复室温的等待时间，缩短了两次独立检测之间的等待时间，并以此显著提升了试验井的检测周转效率；

(2)避免了加压管线因反复拆装所带来的易劳损问题，也避免了拆装过程中所存在的操作麻烦、浪费时间，及拆卸时容易被高温管线烫伤的技术问题，提高了设备的安全系数；

(3)能够减少导热油处于高温的时间，降低导热油碳化变质的风险，从而节约了试验成本；

(4)检测井内部结构之间形成了独立密封的内腔、中腔和外腔，通过压力模拟系统向内腔、中腔和外腔施压时，实现了对井下工具的全方位高压测试，为井下工具的耐高压性能测试提供了全面且有益的条件，能够适应更多、更复杂的压力模拟需求；

(5)提供了新型的密封组件，将密封圈和挡圈结合起来，使密封圈两侧始终有挡圈，在使用过程中挡圈能对密封圈起到保护作用，避免了在高温高压下因软化产生的挤出和流变等现象所造成的密封圈失效问题，使得试验井能够同时提供耐温300℃、耐压105MPa的试验条件，从而有效对井下工具进行耐高温高压测试，进一步满足了日益提高了井下工具检测需求。

附图说明

图1是本实用新型中所述一种高温高压用井下工具快速模拟试验井的结构示意总图

图2是本实用新型中所述检测井的结构示意图

图3是图2中部位A的局部放大示意图

图4是图2中部位B的局部放大示意图

图5是本实用新型中挡圈斜切方式的示意图

图6是本实用新型中所述加热系统的结构示意图

图7是本实用新型中所述冷却箱的结构示意图

图中标记为：1-检测井本体，2-一级压力管线，3-加压系统，4-三级压力管线，5-地坑，6-加热套管，7-加热腔，8-进油管，9-第二管道，10-冷却箱，100A-进料腔，100a-进料口，100B-出料腔，100b-出料口，101-隔板，11-第一阀门，12-加热系统，121-循环泵，122-电加热炉，123-储油罐，124-排污管，125-补油管，126-排气管，13-第一管道，14-第二阀门，15-回油管，16-第一内径段，17-一级压力通道，18-我二级压力管线，19-二级压力通道，20-三级压力通道，21一第三内径段，22-外腔，23-内套管，24-封隔器，25-内腔，26-中腔，27-短接，28-第二内径段，29-萝卜头，30-压帽，31-吊装杆，32-密封组件，33-密封圈，34-挡圈，35-斜切口。

需要说明的是，图1、图5和图6中的箭头所示方向均为导热介质(导热油)用于检测井加热时的主要流动方向。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体的实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1

为了解决现有技术井下工具性能检测设备，尤其是封隔器24性能检测设备，在使用过程中所所存在的因冷却速度过慢而造成的单位操作时间过长的问题，参照图1，本实施例提供一种高温高压用井下工具快速模拟试验井，包括能够密封的检测井和分别与检测井连通的压力模拟系统和温度模拟系统；所述压力模拟系统经检测井的侧面与检测井内部连通；所述温度模拟系统与检测井之间设置有用于导热介质冷却的冷却系统。

参照图2，作为优选的，本实施例中所述检测井为构成试验井的主体结构，用于构成井体并容置井下工具；其呈分层井状结构，且通常下部埋设与地坑5内而上部突出于底面以上，具体结构如下：

所述检测井包括沿竖直方向设置的检测井本体1和设置于检测井本体1内的装配组件；所述检测井本体1呈管状结构且其底端为封闭端，所述检测井本体1的外部套设有加热套管6，所述加热套管6的底端封闭，且所述加热套管6的侧壁与检测井本体1的侧壁之间、所述加热套管6的底端与检测井本体1的底端之间均设有间距，使得所述加热套管6与检测井本体1的之间形成用于填充导热介质的加热腔7；所述装配组件包括由上至下依次设置的且位于同一中轴线上的吊装杆31、萝卜头29、短接27及内套管23，以使装入封隔器24后，吊装杆31底部、萝卜头29内部、短接27内部和封隔器24内部之间形成内腔25，短接27外部、封隔器24外部和内套管23内部形成中腔26，以及检测井本体1内部除所述内腔25、中腔26外剩余的空间形成外腔22。

较佳的，检测井本体1与加热套管6同轴设置。采用同轴设置的方式可使检测井本体1的外壁与加热套管6侧壁之间的间距保持一致，使得检测井本体1的外壁各个位置导热油的量保持一致，从而保证检测井本体1各个位置吸收到的热量保持一致，使检测井内部的高温环境处于较为稳定的状态。

上述中，检测井本体1、吊装杆31、萝卜头29、短接27和内套管23之间的具体链接关系为：所述检测井本体1从上到下由内径依次递减的第一内径段16、第二内径段28和第三内径段21构成。所述第一内径段16内壁上设置有螺纹，第三内径段21底端一体化密封。使用过程中，封隔器24通过封隔器24胶筒坐封在内套管23内部，所述内套管23可拆卸设置在第三内径段21内。内套管23外壁与第三内径段21内壁之间形成一个顶部密封的外腔22；所述外腔22与内套管23底部开口连通。具体地讲，所述内套管23顶端设置有向外凸出的延伸部，该延伸部外径与第二内径段28的内径向匹配，安装时该延伸部搭放在第二内径段28和第三内径段21连接处形成的平台上；为了实现所述外腔22顶部的密封，在所述内套管23顶端与第三内径段21顶部开口连接处设置有密封圈33。

萝卜头29可拆卸设置在第二内径段28内。具体地讲，所述萝卜头29顶端设置有向外延伸的延伸部，该延伸部搭放在第一内径段16和第二内径段28连接处形成的平台上；所述萝卜头29底部与内套管23顶部相接触。

短接27底端延伸至内套管23内部并与封隔器24顶端螺纹连接，短接27顶端延伸至萝卜头29底端内部并与萝卜头29螺纹连接。所述萝卜头29、短接27、内套管23与封隔器24之间形成一个密封的中腔26。为了确保中腔26的密封效果，所述萝卜头29底端外壁与第二内径段28内壁之间、以及所述萝卜头29底端内壁与短接27连接处均设置有密封圈33。

吊装杆31通过螺纹的方式连接在萝卜头29顶部，且吊装杆31顶端延伸至第一内径段16上方。所述萝卜头29、短接27和封隔器24内部形成一个相互连通的内腔25。为了增强内腔25的密封效果，萝卜头29外壁上设置有位于萝卜头29和检测井本体1之间的密封圈33；吊装杆31底端与萝卜头29内壁连接处设置有密封圈33。

压帽30通过螺纹的方式连接在第一内径段16内，用于对萝卜头29进行固定限位，防止工作时因内部高压导致内套管23和萝卜头29发生位移，以确保实验安全进行。

参照图1和图2，作为优选的，本实施例中所述压力模拟系统用于按照检测参数制造压力，并通过管路将压力传送至检测井内各个检测部位并最终施加于被检测的井下工具上，以完成对井下压力条件的模拟；其具体结构如下：

所述压力模拟系统包括独立设置且用于向检测井内部施加压力的加压系统3、自加压系统3引出且与检测井内部连通的加压管线；所述加压管线包括与内腔25连通的一级压力管线2、与中腔26连通的二级压力管线和与外腔22连通的三级压力管线4。

其中，由于本实施例中涉及三路加压管线，因此加压系统3可以采用三台独立工作的空气压力泵实现对一级压力管线2、二级压力管线和三级压力管线4进行分别加压，从而实现各管线压力的独立控制，以实现更为复杂的井下压力条件和变化的精确模拟；也可以采用一台空气压力泵实现加压，然后通过分压阀的方式实现对一级压力管线2、二级压力管线和三级压力管线4的压力进行独立控制，以此来节约设备的成本和减少工作过程中的能源消耗。

为了便于加压管线的连接和维护，所述检测井侧面开设有依次贯穿检测井本体1侧壁和萝卜头29侧壁的一级压力通道17，以使一级压力管线2通过所述一级压力通道17与内腔25连通；所述检测井侧面开设有依次贯穿检测井本体1侧壁和内套管23侧壁的二级压力通道19，以使二级压力管线通过所述二级压力通道19与中腔26连通；所述检测井的侧面开设有贯穿于检测井本体1的三级压力通道20，以使三级压力管线4通过所述三级压力通道20与外腔22连通。上述一级、二级和三级压力通道20，其成型的方式：第一，可以采用在各自相应组件上分别成型相对应的通道，然后通过装配的方式使得相对应的通道之间对位连通形成所述一级、二级或三级压力通道20；第二，也可以采用，将检测井个组件装配完成后，再行在设计位置上钻设其所对应的一级、二级或三级压力通道20。

作为优选的，本实施例中所述温度模拟系统用于按照检测参数对导热介质进行加热并将加热到预设温度的导热介质通过管路输送至检测井的加热腔7内，使得检测井的内部温度达到检测温度，以完成对井下温度条件的模拟；其具体结构如下：

参照图1和图5，所述温度模拟系统包括独立设置且用于导热介质加热的加热系统12、设置于加热系统12和检测井之间的循环管路；所述循环管路包括与加热腔7底部连通的进油管8和与加热腔7上部连通的回油管15，所述进油管8或回油管15上连通有第一管道13和第二管道9，所述第一管道13与冷却系统的进料口100a连通，所述第二管道9与冷却系统的出料口100b连通，所述第一管道13上设有第一阀门11，所述进油管8或回油管15位于第一管道13和第二管道9之间的管道设有第二阀门14。其中，所述加热系统12包括储油罐123、循环泵121、电加热炉122，所述循环泵121的进料口100a与回油管15，所述循环泵121与电加热炉122通过管道连接，所述电加热炉122的出料口100b与进油管8连接，所述储油罐123与回油管15通过补油管125连接。以上所述的导热介质通常为具有导热温度高、沸点高且适合于循环高温加热使用等特点的导热油。

具体的，加热腔7与加热系统12通过循环管路连通，循环管路包括进油管8和回油管15。加热外套底部的封闭端开设有用于导热油流入加热腔7的进口，加热套管6上部的侧壁上开设有用于导热油流出加热腔7的出口，其中进油管8的一端与进口连接，回油管15的一端与出口连接。其中，参照图5，加热系统12包括储油罐123、循环泵121、电加热炉122，循环泵121的进口与回油管15的另一端，循环泵121与电加热炉122通过管道连接，电加热炉122的出口与进油管8的另一端连接，储油罐123与回油管15通过补油管125连接。储油罐123中装有一定量的导热油，当循环管路和加热腔7中的导热油的量不足时，储油罐123通过补油管125补充导热油。具体地，在加热过程中，加热系统12利用循环泵121将循环管路和加热腔7中的导热油进行液相循环，从而将导热油的热量传递至检测井本体1中，导热油中的热量被检测井本体1吸收后，重新通过循环泵121，回到电加热炉122中进行加热，再传递给检测井本体1，如此周而复始，实现热量的连续传递，保证检测井本体1处于稳定的高温环境，以实现模拟井下高温环境的目的。为了实现快速冷却，进油管8上连通有第一管道13和第二管道9，第一管道13与冷却箱10的进料口100a连通，第二管道9与冷却箱10的出料口100b连通，第一管道13上设有第一阀门11，进油管8位于第一管道13和第二管道9之间的管道设有第二阀门14。当加热系统12在正常的加热状态中，第一阀门11关闭，第二阀门14开启，此时导热油可在加热系统12和空腔中正常循环；当需要对循环管路中的导热油进行加速冷却时，关闭电加热炉122，然后关闭第二阀门14，开启第一阀门11，此时进油管8或回油管15中的温度较高的加热油通过第一管道13进入冷却箱10中，而冷却箱10中原有的温度较低的导热油在外部压力的作用下通过第二管道9进入相应的进油管8或回油管15中，再进入加热腔7中，以此来加速实验井的冷却速度，减少冷却所需时间，同时亦减少了导热油处在高温状态下的时间，延长导热油的使用时间，从而达到减少试验成本的目的。此处需要说明的是，上述的第一管道13、第二管道9、第一阀门11、第一阀门11以及冷却箱10亦可按照导热油的流动方向设置在回油管15处，其工作原理同上。除此之外，上述的第一阀门11和第二阀门14均为开关阀，可根据具体情况选用为手动开关阀或电磁开关阀。

作为优选的，本实施例中所述冷却系统设置于导热介质的循环管线上，用于对导热介质的及时降温冷却；其具体结构如下：

参照图6，所述冷却系统包括冷却箱10；所述冷却箱10的内部竖直设有隔板101，所述隔板101将冷却箱10的内部分隔为仅有底部连通的进料腔100A和出料腔100B，所述进料口100a位于与进料腔100A相对应的冷却箱10的顶板上，所述出料口100b位于与出料腔100B相对应的冷却箱10的顶板上。采用隔板101将冷却箱10内部分为进料腔100A和出料腔100B，由于冷却箱10中装满了预先放置的导热油，当温度较高的导热油通过进料口100a进入进料腔100A时会作用于原本预存的温度较低的导热油，温度较低的导热油由出料口100b排出进入循环管路中，从而加速检测井本体1的冷却。

以传统的封隔器井下模拟试验设备为例：

首先，其实现对井下工具中心部位加压的管线是自装配组件的上方引入。具体的，是从上往下依次在吊装杆31、萝卜头29和内套管23上开设相互匹配的中心通孔，以使封隔器24的内部与外界连通；然后使用一级加压管线通过上述的中心通孔将封隔器24的内部与加压系统3连通，从而实现对封隔器24内部在井下工作时所受到压力作用的模拟。上述结构所存在的问题为，当检测结束时，需要先将一级加压管线进行拆除，才能够通过吊装杆31将封隔器24吊出。但是，由于试验井工作时需要模拟高温高压，且为了保证承压能力，一级加压管线通常采用钢制，因此一级加压管线在使用过程中亦带有较高温度；为了保证拆卸的安全，不得不等待一级加压管线的温度降低冷却到一定程度后再行拆除，而这一过程通常需要耗费较多的时间，导致了试验井在实际使用过程中存在严重的拆装效率不高的问题，进而造成了试验井周转效率严重低下的问题。

其次，其对于导热油为设置有冷却装备。为了使得试验井能够模拟更高的井下温度，通常会选选用沸点较高且加热性能较好的导热油作为试验井加热的导热介质。然后，对封隔器24的试验过程一般持续时间较长，导热油长时间处于高温状态下，容易发生碳化等变质现象，从而造成试验成本的增加。与此同时，试验井的加热套管6通常埋设与地面以下，散热条件较差，导热油的自然散热效果有限；为了保证对封隔器24受热温度由低至高再至稳定的完整井下工作过程的模拟，需要等到导热油的温度恢复室温后，才能开始下一次检测过程，这就造成了试验周期的严重加长，进一步降低了模拟试验的周转效率。

而采用本实施例所提供的井下工具模拟试验井，一方面，通过将加压管线进行旁置，从而消除了第一加压管线与吊装杆31之间的连接关系，如此在拆卸的过程中便不需要进行中性管线的拆除便能够将封隔器24吊出，这样不但避免了第一加压管线因反复拆装所带来的易劳损问题，而且在进行封隔器24吊装的过程中不必再考虑是否存在高温的问题，从而在大大降低操作安全风险的同时，也因无需等待第一加压管线冷却而显著提升了封隔器24吊装的操作效率；另一方面，则通过冷却系统，向试验井中引入了对导热油进行及时冷却的功能，不但能够减少导热油处于高温的时间，降低导热油碳化变质的风险，从而节约了试验成本，而且能够使得导热油快速冷却，从而带动整个试验井的快速冷却，进而大幅减少了试验井恢复室温的等待时间，缩短了两次独立检测之间的等待时间，并以此显著提升了试验井的检测周转效率。

实施例2

基于实施例1，参照图2～4，为了进一步提升试验井的耐高温和耐高压性能，进行了如下改进：所述萝卜头29与吊装杆31之间、萝卜头29与短接27之间、萝卜头29与检测井本体1之间、检测井本体1与内套管23之间均设置有若干个密封组件32；每一所述密封组件32均包括至少两个封圈及数量较密封圈33多一个的挡圈34；所述挡圈34上制有斜切口35，以使挡圈34自斜切口35处断开；所述斜切口35所在平面与挡圈34的底面之间所夹锐角为10～20°；每一所述密封圈33的两侧均卡合有挡圈34。对于任一所述密封组件32，在相应部件上的装配方式可以为，在设置该密封组件32所对应的检测井的两个部件中任选一个，在其设有该密封组件32的部位上开设一个环形槽，该密封组件32则嵌入固定于该环形槽中，环形槽的深度以恰好容纳挡圈34以使挡圈34不突出环形槽边缘且密封圈33突出于环形槽边缘为准。以萝卜头29与检测井本体1之间设置若干个密封组件32，通常选择在萝卜头29的外部侧壁上开设与密封组件32数量一致且相互平行的环形槽，然后将密封组件32逐一装配入对应的环形槽中；使用过程中，当将萝卜头29下入检测井本体1内时，设置于萝卜头29外部侧壁上的密封组件32中的密封圈33与检测井本体1的内壁紧密接触，从而实现密封组件32所要起到的密封作用。

传统的井下工具模拟试验井一般是对温度或者压力进行单独测试，无法进行同时测试，而实际井下工作环境中，高温高压是同时存在的，这就导致测试条件与实际条件相差甚远，无法对工具的使用性能进行准确评估；随后便开始研究高温高压试验井，对井下工具同时进行高温高压测试，现有的一般高温高压模拟试验井中，在进行密封时，上述组件之间仅采用单独的密封圈33进行密封，在对井下工具进行高温高压测试时，密封圈33会由于温度较高而变软，而测试时需要同时承受压力，其在这种状态下便会产生流变，从组件之间的缝隙中被挤出，甚至损坏，失去密封作用，从而使井下工具的耐高温高压性能测试无法进行，导致井下工具的测试受到极大限制。而本实施例中的密封圈33与挡圈34相互配合，挡圈34能为密封圈33提供较好的保护作用，避免密封圈33在测试的高温高压条件下因变软而产生流变现象，从组件之间的缝隙中流出，使得其密封性能更好，避免增压介质泄露，从而保证井下工具的高温高压测试效果。

其次，由于挡圈34的材质相对于密封圈33的抗流变性能好，相反的，其可弹性形变性能会有所减弱，所以挡圈34在安装的过程中存在难以套设装配的问题。采用10～20°斜切口35的形式自上而下将挡圈34的一部分切断，使得挡圈34在该斜切口35出能够断开，这样，装配时挡圈34可适当向外扩张或向内收缩完成在密封槽内安装；又由于斜切口35与挡圈34的底面之间所夹锐角为10～20°，角度较小，挡圈34斜切开后所形成的切面面积较大，这使得被切开的两边在密封槽内相互重叠，没有明显间隙，形状基本能够保持与未切开前一样，所以依旧可以同挡圈34的其他未被切开的部位一样起到对密封圈33的保护作用。此外，经过反复的试验发现，斜切口35与挡圈34的底面之间所夹锐角为15°时，对挡圈34的性能影响最小，与原有未切开时的性能几乎一致。

较佳地，密封圈33不少于2个；将密封圈33设置为2个，其与挡圈34配合后能起到较好的密封效果，且相对于单个的密封圈33而言，能进一步提升密封组件32的承压能力，即提高密封组件32的承受压力上限，使密封组件32的承压能力达到105MPa以上，同时，设置2个密封圈33也可在试验井对井下工具进行测试时，起到一定的保障作用，即即使一个密封圈33损坏，也还有一个密封圈33能达到密封效果，使得测试能继续进行，若只有一个，则测试只能中断来进行密封圈33更换，极为浪费检测资源和检测时间。

较佳地，挡圈34与密封圈33相接一侧设置有与密封圈33相卡合的弧形卡槽；由于在密封圈33两侧均需设置挡圈34，因而在挡圈34设置有多个时，位于最边上的挡圈34只有一面设置有弧形卡槽，而位于中间的挡圈34则两面都设置弧形卡槽，弧形卡槽与密封圈33的形状相适应，使得密封圈33与挡圈34能进行更好的贴合，既能提升挡圈34对密封圈33的保护作用，又能提升密封组件32的密封性能，使得测试效果更好。

较佳地，弧形卡槽的弦长小于密封圈33的直径；在不影响挡圈34对密封圈33提供保护作用的同时，还能使密封圈33能与需要密封的部件进行更为紧密的接触，提升密封效果。

另外，挡圈34也可以设置为一环形圈，并在挡圈34上开设供密封圈33卡入的限位槽，卡槽的数量与密封圈33的数量相匹配，限位槽的深度小于密封圈33的直径，同时，密封圈33及挡圈34均由耐高温的柔性材料制成；在使用时，将挡圈34套在在用于放置密封组件32的位置，并将密封圈33卡在限位槽内，使密封圈33与挡圈34紧密贴合，对密封圈33起到较好的保护作用，同时密封圈33的直径大于限位槽的深度，使密封圈33另一侧能与一需密封的部件紧密贴合，而挡圈34受到压力时也能与另一需密封的组件紧密贴合，从而对部件进行较好的密封。

较佳地，密封圈33的材料为全氟醚橡胶；全氟醚橡胶具有均质性，表面没有渗透、开裂和针孔的困扰，能起到很好的密封作用，且其耐化学性好，不易被腐蚀，并且耐温性可达300℃，在使用时本身不会发生老化和软化，能适应长期高温环境下工作，为试验井提供极好的密封性能。

较佳地，挡圈34的材料为聚酰亚胺；聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达400℃以上，在-200℃-300℃温度范围内长期使用，无明显熔点，具有良好的耐高温性能；其与密封圈33配合使用，能对密封圈33起到较好的保护作用，防止密封圈33在高温下因变软而产生流变现象。

此处，以设置2个密封圈33的密封组件32为例，使用该类型密封组件32的模拟试验井，能够同时承受300℃高温条件和105MPa高压条件，从而突破了传统模拟试验井不能同时满足高温高压条件同时模拟的试验参数瓶颈，进而更好地实现了对井下工具，尤其是封隔器24的耐高温高压性能的有效检测，满足了现行压裂工艺对井下工具检测检验所提出的苛刻要求。

实施例3

基于实施例1，参照图5，为了便于对循环管线进行清洗，进行了如下改进：所述储油罐123与进油管8之间还连接有排气管126。导热油在加热过程中，会将其中的气体、水蒸气和轻组分进行分离，这些组分的存在会导致加热系统12的压力不稳，出现管路震动的问题。此处通过设置排气管126可便于将以上这些组分进行排除，但是在排气过程中由于压差的存在会有部分的导热油随气体和轻组分一并排出，而排气管126与储油罐123连接，可回收排气管126排出的导热油，以达到节约资源的目的。

实施例4

基于实施例1，参照图，5，为了便于循环管路的清洗，进行了如下改进：回油管15与外部的排污管124通过管道连通，且回油管15与排污管124之间设有用于排污的控制阀。在温度过高的情况下，管路内的导热油会加速裂解，从而出现局部碳化的问题，回油管15与排污管124连接便于循环管路的清洗。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种高温高压用井下工具快速模拟试验井，包括能够密封的检测井和分别与检测井连通的压力模拟系统和温度模拟系统；其特征在于：所述压力模拟系统经检测井的侧面与检测井内部连通；所述温度模拟系统与检测井之间设置有用于导热介质冷却的冷却系统。

2.根据权利要求1所述的一种高温高压用井下工具快速模拟试验井，其特征在于：所述检测井包括沿竖直方向设置的检测井本体(1)和设置于检测井本体(1)内的装配组件；所述检测井本体(1)呈管状结构且其底端为封闭端，所述检测井本体(1)的外部套设有加热套管(6)，所述加热套管(6)的底端封闭，且所述加热套管(6)的侧壁与检测井本体(1)的侧壁之间、所述加热套管(6)的底端与检测井本体(1)的底端之间均设有间距，使得所述加热套管(6)与检测井本体(1)的之间形成用于填充导热介质的加热腔(7)；所述装配组件包括由上至下依次设置的且位于同一中轴线上的吊装杆(31)、萝卜头(29)、短接(27)及内套管(23)，以使装入封隔器(24)后，吊装杆(31)底部、萝卜头(29)内部、短接(27)内部和封隔器(24)内部之间形成内腔(25)，短接(27)外部、封隔器(24)外部和内套管(23)内部形成中腔(26)，以及检测井本体(1)内部除所述内腔(25)、中腔(26)外剩余的空间形成外腔(22)。

3.根据权利要求2所述的一种高温高压用井下工具快速模拟试验井，其特征在于：所述萝卜头(29)与吊装杆(31)之间、萝卜头(29)与短接(27)之间、萝卜头(29)与检测井本体(1)之间、检测井本体(1)与内套管(23)之间均设置有若干个密封组件(32)；每一所述密封组件(32)均包括至少两个封圈及数量较密封圈(33)多一个的挡圈(34)；所述挡圈(34)上制有斜切口(35)，以使挡圈(34)自斜切口(35)处断开；所述斜切口(35)所在平面与挡圈(34)的底面之间所夹锐角为10～20°；每一所述密封圈(33)的两侧均卡合有挡圈(34)；所述挡圈(34)与密封圈(33)相接一侧设置有与密封圈(33)相卡合的弧形卡槽；所述弧形卡槽的弦长小于密封圈(33)的直径。

4.根据权利要求3所述的一种高温高压用井下工具快速模拟试验井，其特征在于：所述密封圈(33)的材质为全氟醚橡胶；所述挡圈(34)的材质为聚酰亚胺。

5.根据权利要求2所述的一种高温高压用井下工具快速模拟试验井，其特征在于：所述压力模拟系统包括独立设置且用于向检测井内部施加压力的加压系统(3)、自加压系统(3)引出且与检测井内部连通的加压管线；所述加压管线包括与内腔(25)连通的一级压力管线(2)、与中腔(26)连通的二级压力管线和与外腔(22)连通的三级压力管线(4)。

6.根据权利要求5所述的一种高温高压用井下工具快速模拟试验井，其特征在于：所述检测井侧面开设有依次贯穿检测井本体(1)侧壁和萝卜头(29)侧壁的一级压力通道(17)，以使一级压力管线(2)通过所述一级压力通道(17)与内腔(25)连通；所述检测井侧面开设有依次贯穿检测井本体(1)侧壁和内套管(23)侧壁的二级压力通道(19)，以使二级压力管线通过所述二级压力通道(19)与中腔(26)连通；所述检测井的侧面开设有贯穿于检测井本体(1)的三级压力通道(20)，以使三级压力管线(4)通过所述三级压力通道(20)与外腔(22)连通。

7.根据权利要求2所述的一种高温高压用井下工具快速模拟试验井，其特征在于：所述温度模拟系统包括独立设置且用于导热介质加热的加热系统(12)、设置于加热系统(12)和检测井之间的循环管路；所述循环管路包括与加热腔(7)底部连通的进油管(8)和与加热腔(7)上部连通的回油管(15)，所述进油管(8)或回油管(15)上连通有第一管道(13)和第二管道(9)，所述第一管道(13)与冷却系统的进料口(100a)连通，所述第二管道(9)与冷却系统的出料口(100b)连通，所述第一管道(13)上设有第一阀门(11)，所述进油管(8)或回油管(15)位于第一管道(13)和第二管道(9)之间的管道设有第二阀门(14)。

8.根据权利要求7所述的一种高温高压用井下工具快速模拟试验井，其特征在于：所述加热系统(12)包括储油罐(123)、循环泵(121)、电加热炉(122)，所述循环泵(121)的进料口(100a)与回油管(15)，所述循环泵(121)与电加热炉(122)通过管道连接，所述电加热炉(122)的出料口(100b)与进油管(8)连接，所述储油罐(123)与回油管(15)通过补油管(125)连接。

9.根据权利要求7所述的一种高温高压用井下工具快速模拟试验井，其特征在于：所述冷却系统包括冷却箱(10)；所述冷却箱(10)的内部竖直设有隔板(101)，所述隔板(101)将冷却箱(10)的内部分隔为仅有底部连通的进料腔(100A)和出料腔(100B)，所述进料口(100a)位于与进料腔(100A)相对应的冷却箱(10)的顶板上，所述出料口(100b)位于与出料腔(100B)相对应的冷却箱(10)的顶板上。

10.根据权利要求8所述的一种高温高压用井下工具快速模拟试验井，其特征在于：所述储油罐(123)与进油管(8)之间还连接有排气管(126)。