CN209432674U - 一种封隔器胶筒的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种封隔器胶筒的测试装置，包括沿上下方向延伸的实验容器和用于套装封隔器胶筒的安装柱，安装柱用于穿装在实验容器内，实验容器为上端和下端均设有开口的、内设有上下贯通的通孔的套筒，安装柱的下端设有用于密封封堵套筒的下端开口、且与套筒可拆连接的底座，底座设有用于与套筒的通孔插装并密封配合的堵头或者用于密封套装在套筒下端的堵盖。在实验时，安装柱与套筒装配后，安装柱的底座位于实验容器的下端开口处，这样，直接从下方对安装柱底座进行固定即可，方便测试装置的组装操作，提高组装效率。

Description

一种封隔器胶筒的测试装置

技术领域

本实用新型涉及封隔器胶筒的测试装置。

背景技术

在石油工业的开发作业中，通常在油管和套管之间安装封隔器，利用封隔器胶筒的轴向压缩产生的径向扩张变形来分隔产层、隔绝井内液体和压力，以满足油气开采或井下作业的需要。

随着深井、超深井的开发，封隔器胶筒的服役环境异常恶劣，长期处于高温、高压环境中，同时还受到硫化氢、蒸汽、酸等的腐蚀破坏。在高温、高压、高含硫化氢或二氧化碳条件下，封隔器胶筒容易发生油溶胀、老化、过度交联等现象，从而导致胶筒材料硬度略有上升、强度下降、弹性下降，封隔器胶筒与套管之间的弹性接触应力被释放，密封性能下降或失效，使介质窜入油套环空，直接威胁到操作人员和油气井井筒安全。因此，研究封隔器胶筒在高温高压的腐蚀和密封性能很重要。

为此，授权公告号为CN102879321B的中国发明专利公开了一种模拟井下封隔器胶筒在高温高压下的腐蚀测试方法，该测试方法用一个高压釜作为实验容器，高压釜沿上下方向延伸，高压釜为上端设有开口、下端封闭的瓶装结构，在高压釜内于瓶底上设有一个支架，支架上支撑有模拟试样A，模拟试样A为由螺栓、封隔器胶筒和螺母组成的组件，其中螺栓作为基座，封隔器胶筒套装在螺栓上，螺母位于封隔器胶筒的上方旋转在螺栓上。使用时，通过高压釜的上端开口放入模拟试样A，然后旋紧螺母，以使螺母向下挤压封隔器胶筒，封隔器胶筒变形与高压釜的内壁面紧密接触，从而实现封隔器胶筒的坐封。但是，在上述操作过程中，由于高压釜上仅上端设有开口，且模拟试样A只是放置在支架上并没有进行固定，所以在旋紧螺母时，需要先从高压釜的上端开口处伸入工具将螺栓固定，然后再从高压釜的上端开口处伸入工具旋拧螺母，才能够实现螺母的有效转动，这样的话，就使得螺母的旋紧操作非常不便，安装效率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种组装操作简单方便的封隔器胶筒的测试装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种封隔器胶筒的测试装置，包括沿上下方向延伸的实验容器和用于套装封隔器胶筒的安装柱，安装柱用于穿装在实验容器内，安装柱上旋装有用于顶压封隔器胶筒的螺母，安装柱上还设有在套装封隔器胶筒后处于封隔器胶筒下方的挡止结构，挡止结构用于挡止封隔器胶筒，所述实验容器为上端和下端均设有开口的、内设有上下贯通的通孔的套筒，安装柱的下端设有用于密封封堵套筒的下端开口、且与套筒可拆连接的底座，所述底座设有用于与套筒的通孔插装并密封配合的堵头或者用于密封套装在套筒下端的堵盖。

有益效果在于：由于安装柱上设置有用于封堵实验容器下端开口的底座，所以安装柱与实验容器装配后，安装柱的底座位于实验容器的下端开口处。这样，直接从下方对安装柱底座进行固定即可，避免了安装柱的固定操作和螺母的旋拧操作都从实验容器的上端开口进行，方便测试装置的组装操作，提高组装效率。

进一步的，所述底座的上端部为上小下大的截头锥台，截头锥台形成所述的堵头，套筒的通孔的下部设有供截头锥台自下向上插入的上小下大的锥孔段，所述套筒的下端开口处于锥孔段的下端或下方，所述截头锥台与所述锥孔段密封配合，截头锥台的外周面与锥孔段的孔壁直接密封配合或者通过截头锥台或锥孔段上安装的密封圈密封配合。

有益效果在于：由于截头锥台上小下大，锥孔段上小下大，所以截头锥台的外周面与锥孔段的内壁面均为斜面，这样在将截头锥台自下向上插入锥孔段时，使得插装操作更加顺畅，并且，斜面与斜面之间的配合更有利于密封。

进一步的，所述截头锥台的外周面设有外螺纹段，套筒的锥孔段设有与所述外螺纹段匹配的内螺纹。这样，通过螺纹连接实现截头锥台与套筒锥孔段的密封固定装配，方便拆装操作。

进一步的，所述底座上设有连通套筒内部与套筒外部的管道，管道上设置用于控制开关的阀门。这样，通过管道能够向套筒内部注入试验气体或者液体，以更加真实的模拟出封隔器胶筒在井下的工况。

进一步的，所述挡止结构为设置在安装柱的周向上的凸台，所述凸台与底座间隔设置。这样，被挡止结构挡止的封隔器胶筒与底座在上下方向上形成间隔，使得封隔器胶筒与套筒密封后，封隔器胶筒与底座之间形成空腔，以便于充入气体或者液体。

附图说明

图1为本实用新型中封隔器胶筒的测试装置的结构示意图；

图2为图1中密封芯筒的结构示意图；

图3为图1中备紧螺母的结构示意图。

图中：1、备紧螺母，2、垫圈，3、封隔器胶筒，4、密封芯筒，5、套筒，6、密封接头，7、保护套，8、加热电阻丝，9、上部管道，10、下部管道，11、底座，12、凸台，13、套装段，14、螺纹段。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进一步说明。

本实用新型的封隔器胶筒的测试装置的具体实施例1，如图1-3所示，该测试装置包括沿上下方向延伸的实验容器，本实施例中，实验容器为内设上下贯通的通孔的套筒5，套筒5的上下两端均设有开口，上端开口通过密封接头6实现封堵密封，下端开口通过穿装安装柱实现封堵密封。本实施例中，安装柱为密封芯筒4，密封芯筒4的结构如图2所示，密封芯筒4的下端设有用于封堵套筒5下端开口的底座11，底座11为上小下大的截头锥台，套筒5的通孔的下部设有供截头锥台自下向上插入的上小下大的锥孔段，在底座11的截头锥台上端外周面上设有一段外螺纹，该段外螺纹与套筒5的下部锥孔段的内壁面的内螺纹适配，实现底座11与套筒5密封可拆固定装配。密封芯筒4从底座11向上依次设有凸台12、用于套装封隔器胶筒3的套装段13和用于旋装备紧螺母1的螺纹段14，凸台12为与底座11间隔设置的沿密封芯筒4的周向上向外一体凸设的挡止结构，凸台12对封隔器胶筒3进行挡止，使得封隔器胶筒3在套装在套装段13上时，封隔器胶筒3和底座11之间在上下方向上形成间隔。

在本实施例中，封隔器胶筒3与套筒5的内壁面密封后，套筒5被封隔器胶筒3分隔成上部和下部，上部被密封接头6封堵密封，下部被底座11封堵密封。密封接头6上设有连通套筒5的上部与外界的上部管道9，底座11上设有连通套筒5的下部与外界的下部管道10，通过上部管道9和下部管道10可以分别向套筒5的上部和下部通入试验气体或者液体，以更加真实的模拟出封隔器胶筒在井下的工况，图1中的四个箭头表示试验气体或者液体的流动方向。

该测试装置还包括设置在套筒5的外周面上的加热电阻丝8和保护套7，加热电阻丝8用于对套筒5内的密封空间进行加热，保护套7采用玻璃纤维制成，提供良好的隔热保护。本实施例中，备紧螺母1、密封芯筒4、套筒5和密封接头6均采用高温耐蚀合金钢制造而成。

如图1所示，上述实施例进行封隔器胶筒的模拟坐封试验过程为：首先，从下方固定密封芯筒4的底座11，将套筒5的下端开口从上向下套装在密封芯筒4上，完成套筒5的下端开口与密封芯筒4的底座11螺纹连接，实现套筒5的固定及下端开口的封堵密封；然后，从套筒5的上端开口处，将封隔器胶筒3套装在密封芯筒4上，装上垫圈2，装上备紧螺母1，利用专用套筒旋拧备紧螺母1，随着备紧螺母1的旋拧，备紧螺母1向下挤压封隔器胶筒3，封隔器胶筒3变形，实现与套筒5内壁的紧密接触，完成封隔器胶筒3的坐封，封隔器胶筒3将套筒5分隔成上部和下部。本实施例中，备紧螺母1与密封芯筒4之间的螺纹螺距为4mm，专用套筒每旋转一圈，封隔器胶筒就被压缩4mm，因此，可根据专用套筒的旋转圈数来确定封隔器胶筒的压缩距；最后，在套筒5的上端连接密封接头6，对密封套管5的上端开口进行封堵密封。

封隔器胶筒的模拟解封过程在实验后进行，先泄压降温，待降至室温后，卸下密封接头6，再用专用套筒卸下备紧螺母1，取出垫圈2，然后卸下套筒5，最后取出封隔器胶筒3。

上述实施例在进行封隔器胶筒的腐蚀和密封性能实验时，通入套筒5的试验气体及液体的种类和压力、温度均可根据实际工况的需要而改变。试验液体可采用环空保护液、柴油或者地层水模拟溶液；试验气体可采用水蒸气、纯CO₂或混合气体；试验压力为0MPa到70MPa；试验温度为20℃到400℃；通常采用的封隔器胶筒材料为丁腈橡胶、氟橡胶、四丙氟橡胶等。施加不同轴向载荷可分别测试不同压缩状态下封隔器胶筒材料的腐蚀和密封性能。

实验过程中，套筒5的上部密闭腔室和下部密闭腔室会保持两个不同的试验压力，在上部管道9和下部管道10上分别设置压力表，可通过观察压力表的数值判断封隔器胶筒的密封性能。当两个压力表上的读数不同时，封隔器胶筒密封性能良好，此时上下两个部分隔离；当两个压力表读数会趋于一致时，封隔器胶筒密封失效，此时上下两个部分连通。

本实施例中，运用该测试装置，进行了丁腈橡胶、氟橡胶和四丙氟橡胶封隔器胶筒在120℃的腐蚀和密封性能试验。气相介质为20vol％H₂S、5vol％CO₂、75vol％CH₄，压力60MPa；液相介质为Cl^-含量50000ppm的NaCl溶液，压力25MPa。试验时间168小时。模拟封隔器胶筒一面接触气相而另一面接触液相的工况。实验过程中，丁腈橡胶和氟橡胶封隔器胶筒的密封功能均失效，取出封隔器胶筒后，观察到丁腈橡胶、氟橡胶封隔器胶筒表面出现一层灰白色粉末，发生明显塑性变形，封隔器胶筒的肩部出现了两道明显的压痕，且压痕附近有大量的破损现象。四丙氟橡胶封隔器胶筒密封功能良好，永久变形量相对较小，胶筒表面出现了一层灰白色粉末，且胶筒肩部沿环向方向出现了两道压痕，压痕附近无明显的破损现象。

本实用新型中的实施例2：本实施例与实施例1的不同之处在于，上述实施例中的安装柱上的挡止结构是一体凸设于密封芯筒上，本实施例2中的挡止结构与安装柱不一体设置，是另外固定套装在安装柱上的环形凸台。

本实用新型中的实施例3：本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中的底座封盖在实验容器的下端开口上。

本实用新型中的实施例4：本实施例与实施例1的不同之处在于，截头锥台的外周面与锥孔段的孔壁直接密封配合或者通过截头锥台或锥孔段上安装的密封圈密封配合。

本实用新型中的实施例5：本实施例与实施例1的不同之处在于，在封隔器胶筒的模拟坐封时，可以先固定套筒5，将密封芯筒4从套筒5的下端开口向上装入，密封芯筒4通过与套筒5螺纹连接实现固定；然后，在封隔器胶筒的模拟解封时，将密封芯筒4与封隔器胶筒3一起从套筒5中卸下，最后从密封芯筒4上取下封隔器胶筒3。

Claims (5)

1.一种封隔器胶筒的测试装置，包括沿上下方向延伸的实验容器和用于套装封隔器胶筒的安装柱，安装柱用于穿装在实验容器内，安装柱上旋装有用于顶压封隔器胶筒的螺母，安装柱上还设有在套装封隔器胶筒后处于封隔器胶筒下方的挡止结构，挡止结构用于挡止封隔器胶筒，其特征在于：所述实验容器为上端和下端均设有开口的、内设有上下贯通的通孔的套筒，安装柱的下端设有用于密封封堵套筒的下端开口、且与套筒可拆连接的底座，所述底座设有用于与套筒的通孔插装并密封配合的堵头或者用于密封套装在套筒下端的堵盖。

2.根据权利要求1所述的封隔器胶筒的测试装置，其特征在于：所述底座的上端部为上小下大的截头锥台，截头锥台形成所述的堵头，套筒的通孔的下部设有供截头锥台自下向上插入的上小下大的锥孔段，所述套筒的下端开口处于锥孔段的下端或下方，所述截头锥台与所述锥孔段密封配合，截头锥台的外周面与锥孔段的孔壁直接密封配合或者通过截头锥台或锥孔段上安装的密封圈密封配合。

3.根据权利要求2所述的封隔器胶筒的测试装置，其特征在于：所述截头锥台的外周面设有外螺纹段，套筒的锥孔段设有与所述外螺纹段匹配的内螺纹。

4.根据权利要求2所述的封隔器胶筒的测试装置，其特征在于：所述底座上设有连通套筒内部与套筒外部的管道，管道上设置用于控制开关的阀门。

5.根据权利要求1所述的封隔器胶筒的测试装置，其特征在于：所述挡止结构为设置在安装柱的周向上的凸台，所述凸台与底座间隔设置。