封隔器胶筒密封性能测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种封隔器胶筒密封测试装置及方法，包括：竖直放置的套管，同轴设于套管中的中心管，密封套管底端与中心管底端间隔的支撑底座，由下至上依次接触且套装在中心管外侧的下隔环、胶筒、上隔环、加压活塞，多个接触压力测试机构，多个接触位移测试机构，水平贯穿所述套管侧壁的注液口和回液口。本发明专利技术可检测封隔器胶筒座封过程中胶筒在套管各点的接触应力和接触位移，可检测封隔器胶筒打压密封过程中胶筒在套管各点的接触应力，为封隔器胶筒有限元仿真分析以及胶筒结构参数优化提供理论据。

Testing device and method for sealing performance of packer rubber cylinder

【技术实现步骤摘要】
封隔器胶筒密封性能测试装置及方法
本专利技术涉及油气井作业工具测试
，特别涉及到一种封隔器胶筒密封测试装置及方法。
技术介绍
在油气井作业中，封隔器是在套管里封隔油层的重要工具。它的主要元件是胶筒，通过水力或者机械的作用，使胶筒鼓胀密封油管和套管的环形空间，把上下油层分开，达到某种施工目的。在实际作业时，常常会遇到胶筒密封失效而造成作业失败的情况。为了保证封隔器胶筒具有良好的密封性能，通常利用封隔器胶筒密封性能测试装置对其密封性能进行测试，再应用到油气井中。随着有限元仿真技术发展，国内外封隔器制造商加大了对封隔器胶筒结构仿真研究，通过胶筒与套管的接触应力及密封状态分析，进一步优化胶筒结构。但仿真计算结果是否与实际相符，必须通过试验或现场生产的数据来进行验证。在现有技术中，只能够验证封隔器胶筒座封过程和打压密封过程中胶筒在套管各点的接触应力，对于接触位移无法验证。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种封隔器胶筒密封测试装置，该装置设置有接触位移测试机构和接触压力测试机构，能够检测胶筒在套管各点的接触应力和接触位移。本专利技术还有一个目的是提供一种封隔器胶筒密封测试装置测试方法，在模拟封隔器胶筒座封过程中，检测胶筒在套管各点的接触应力和接触位移，在模拟封隔器胶筒打压密封过程中，检测胶筒在套管各点的接触应力，为封隔器胶筒有限元仿真分析以及胶筒结构参数优化提供理论依据。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种封隔器胶筒密封测试装置，包括：竖直放置的套管，同轴设于所述套管中的中心管，密封所述套管底端与所述中心管底端间隔的支撑底座，由下至上依次接触且套装在所述中心管外侧的下隔环、胶筒、上隔环、加压活塞，多个接触压力测试机构，多个接触位移测试机构，水平贯穿所述套管侧壁的注液口和回液口；其中，所述加压活塞外侧与所述套管接触，所述下隔环、胶筒、上隔环的外径小于所述套管内径，所述胶筒内侧与所述套管外侧接触；所述套管侧壁上水平贯穿有多个阵列孔，沿所述套管侧壁高度方向上任意相邻两个阵列孔之间的间距相同，沿所述套管周向方向上任意相邻两个阵列孔之间的间距相同，沿周向方向位于同一高度上的阵列孔个数为偶数；多个接触压力测试机构对应密封固接在其中一半阵列孔内，多个接触位移测试机构对应密封固接剩余一半阵列孔内，且接触压力测试机构与接触位移测试机构之间关于所述套管中心轴一一对称；所述注液口设于所述支撑底座顶面与所述胶筒底面之间的所述套管上，所述回液口设于所述胶筒顶面与所述加压活塞底面之间的所述套管上，所述注液口与外部供压系统连接。优选的是，所述下隔环与所述支撑底座之间的所述中心管外侧套装有下承压环，所述下承压环外径小于所述套管内径，所述下承压环底面与所述支撑底座顶面接触，所述下承压环顶面与所述下隔环底面接触，所述加压活塞与所述上隔环之间的所述中心管上套接有上承压环，所述上承压环外径小于所述套管内径，所述上承压环底面与所述上隔环顶面接触，所述上承压环顶面与所述加压活塞底面接触。优选的是，沿所述套管竖直方向设置至少5个所述阵列孔。优选的是，所述接触压力测试机构包括：长度大于所述套管侧壁厚度的传力杆、安装在所述传力杆一端的力传感器、紧贴套设于所述传力杆和所述力传感器侧壁的传感器安装座，所述传感器安装座远离所述力传感器的一端穿入所述阵列孔内，且与所述套管内壁持平，在所述阵列孔内的传感器安装座与所述阵列孔内壁紧密固接。优选的是，所述接触位移测试机构包括：固定座，其密封固接在所述阵列孔内；支座，其同轴固接于所述固定座内部，且位于所述固定座靠近所述套管外侧壁的一端；位置阀杆，其长度大于所述套管侧壁厚度，且水平穿过所述支座，所述位置阀杆可滑动地设于所述固定座内，所述位置阀杆位于所述固定座内部且远离所述支座的一端固设有凸起，所述凸起套设于位置阀杆外侧壁上；弹簧，其一端与所述凸起连接，另一端与所述支座连接，当所述套管处于非压缩状态时，所述弹簧处于压缩状态，以使所述位置阀杆靠近所述套管的一端与所述套管外侧壁抵接；其中，所述固定座远离所述支座的一端与所述位置阀杆密封。优选的是，所述力传感器连接有压力分析仪，所述位置阀杆连接有激光位移传感器，所述激光位移传感器连接有位移分析仪。封隔器胶筒密封测试装置的测试方法，包括以下步骤：步骤一：将封隔器胶筒密封性能测试装置放置于万能试验机上，所述万能试验机上的下压油缸作用于所述加压活塞，在所述加压活塞作用下所述封隔器胶筒座封；步骤二：通过所述接触压力测试机构与所述接触位移测试机构检测所述胶筒产生的接触应力与接触位移，根据测定的所述胶筒在所述套管各点的接触应力和接触位移数据，绘制出接触应力和接触位移分布曲线；步骤三：通过所述外部供压系统向所述注液口注入高压流体，通过所述接触压力测试机构检测所述胶筒产生的接触应力，根据测定的所述胶筒在所述套管各点的接触应力数据，绘制出接触应力分布曲线；步骤四：外部供压系统泄压、加压活塞卸载后，胶筒收缩，试验装置恢复原样。本专利技术至少包括以下有益效果：该装置同时设置有接触位移测试机构和接触压力测试机构，可检测封隔器胶筒座封过程中胶筒在套管各点的接触应力和接触位移，可检测封隔器胶筒打压密封过程中胶筒在套管各点的接触应力，为封隔器胶筒有限元仿真分析以及胶筒结构参数优化提供理论依据。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的其中一种技术方案所述封隔器胶筒密封测试装置的剖面图；图2为本专利技术的其中一种技术方案所述接触压力测试机构的剖面图；图3为本专利技术的其中一种技术方案所述接触位移测试机构的剖面图。附图标记为：加压活塞1、套管2、上承压环3、回液口4、接触压力测试机构5、压力分析仪6、线缆7、下隔环8、下承压环9、中心管10、上隔环11、接触位移测试机构12、激光位移传感器13、位移分析仪14、注液口15、胶筒16、支撑底座17、传感器安装座501、力传感器502、传力杆503、第一外密封圈504、第一内密封圈505、第二内密封圈1201、固定座1202、第二外密封圈1203、弹簧1204、支座1205、位置阀杆1206、凸起1207、阵列孔18。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。如图1-3所示，本专利技术提供一种封隔器胶筒密封测试装置，包括：竖直放置的套管2，同轴设于所述套管2中的中心管10，密封所述套管2底端与所述中心管10底端间隔的支撑底座17，由下至上依次接触且套装在所述中心管10外侧的下隔环8、胶筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.封隔器胶筒密封测试装置，其特征在于，包括：竖直放置的套管，同轴设于所述套管中的中心管，密封所述套管底端与所述中心管底端间隔的支撑底座，由下至上依次接触且套装在所述中心管外侧的下隔环、胶筒、上隔环、加压活塞，多个接触压力测试机构，多个接触位移测试机构，水平贯穿所述套管侧壁的注液口和回液口；/n其中，所述加压活塞外侧与所述套管接触，所述下隔环、胶筒、上隔环的外径小于所述套管内径，所述胶筒内侧与所述套管外侧接触；/n所述套管侧壁上水平贯穿有多个阵列孔，沿所述套管侧壁高度方向上任意相邻两个阵列孔之间的间距相同，沿所述套管周向方向上任意相邻两个阵列孔之间的间距相同，沿周向方向位于同一高度上的阵列孔个数为偶数；/n多个接触压力测试机构对应密封固接在其中一半阵列孔内，多个接触位移测试机构对应密封固接剩余一半阵列孔内，且接触压力测试机构与接触位移测试机构之间关于所述套管中心轴一一对称；/n所述注液口设于所述支撑底座顶面与所述胶筒底面之间的所述套管上，所述回液口设于所述胶筒顶面与所述加压活塞底面之间的所述套管上，所述注液口与外部供压系统连接。/n

【技术特征摘要】
1.封隔器胶筒密封测试装置，其特征在于，包括：竖直放置的套管，同轴设于所述套管中的中心管，密封所述套管底端与所述中心管底端间隔的支撑底座，由下至上依次接触且套装在所述中心管外侧的下隔环、胶筒、上隔环、加压活塞，多个接触压力测试机构，多个接触位移测试机构，水平贯穿所述套管侧壁的注液口和回液口；
其中，所述加压活塞外侧与所述套管接触，所述下隔环、胶筒、上隔环的外径小于所述套管内径，所述胶筒内侧与所述套管外侧接触；
所述套管侧壁上水平贯穿有多个阵列孔，沿所述套管侧壁高度方向上任意相邻两个阵列孔之间的间距相同，沿所述套管周向方向上任意相邻两个阵列孔之间的间距相同，沿周向方向位于同一高度上的阵列孔个数为偶数；
多个接触压力测试机构对应密封固接在其中一半阵列孔内，多个接触位移测试机构对应密封固接剩余一半阵列孔内，且接触压力测试机构与接触位移测试机构之间关于所述套管中心轴一一对称；
所述注液口设于所述支撑底座顶面与所述胶筒底面之间的所述套管上，所述回液口设于所述胶筒顶面与所述加压活塞底面之间的所述套管上，所述注液口与外部供压系统连接。


2.如权利要求1所述的封隔器胶筒密封测试装置，其特征在于，所述下隔环与所述支撑底座之间的所述中心管外侧套装有下承压环，所述下承压环外径小于所述套管内径，所述下承压环顶面与所述下隔环底面接触，所述加压活塞与所述上隔环之间的所述中心管上套接有上承压环，所述上承压环外径小于所述套管内径，所述上承压环底面与所述上隔环顶面接触，所述上承压环顶面与所述加压活塞底面接触。


3.如权利要求1所述的封隔器胶筒密封测试装置，其特征在于，沿所述套管竖直方向设置至少5个所述阵列孔。


4.如权利要求1所述的封隔器胶筒密封测试装置，其特征在于，所述接触压力测试机构包括：长度大于所述套管侧壁厚度的传力杆、安装在所述传力杆一端的力传感器、紧贴套设于所述传力杆和所述力传感器侧壁的传感器安装座...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋满华，潘灵永，董火平，吴刚，李红，沈珍平，陆曼，
申请(专利权)人：中石化石油机械股份有限公司研究院，中石化石油机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42