封隔器胶筒试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术的试验装置可以模拟各种实际工况条件，考察封隔器胶筒的密封性能及耐腐蚀性能，且装置结构简单合理。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种封隔器胶筒试验装置，具体是一种测试高温高压高含硫化氢(H2S)酸性环境用封隔器胶筒的耐腐蚀性能和密封性能的试验 装置。
技术介绍
油气田用压缩式封隔器是油气田开釆中的重要装备之一，可用于钻井 作业完成后，在油井套管内进行多层分隔密封。封隔器胶筒是封隔器的重 要部件，被誉为封隔器的心脏。当整个封隔器下放到油井的规定深度后， 通过对封隔器加压，使胶筒在压力的作用下，长度受压变小，外长径向外 扩张变大，从而将套管密封住，使用两个封隔器就能把它们中间一段的油 井密封住，就可以在这一段封闭层进行井下作业。由封隔器的工作原理可 以看出，封隔器能够正常工作，其所用的胶筒必须要有良好的密封效果， 胶筒密封失效将导致整个封隔器报废。随着石油工业的发展，井下条件日益恶劣，井下温度、压力和酸性气 体(二氧化碳和硫化氢)浓度不断增高，而现有的封隔器胶筒的材料采用 的是常用丁腈、氢化丁腈材料，在高温、高压、高酸性环境中长期服役时， 这类橡胶密封材料的分子链结构、交联结构及聚集态结构会发生不同程度 的破坏，从而导致封隔器密封失效，因此，封隔器胶筒也要具有良好的耐 腐蚀性能。为了考察封隔器胶筒能否满足井下复杂工况条件限制，在高温高压和酸性环境下能否安全可靠地密封，需要对其相关性能进行检测。目前测试封隔器胶筒性能的试验装置只能在高温高压条件下对胶筒使用状况进行模拟。例如，王当芳等人建立了一套试验装置，通过模拟井下 工况，对反映胶筒密封性能的接触应力、极限密封压力和应力松弛规律等进行了试验研究与分析(王当芳等，^:^^^:^^器^^M^/丝虔游试验發^T，石油机械，1990年4月，18 (4): 24-31);岳澄等人搭建了高温封隔器模拟实验设备，并用该实验设备研究了油井高温封隔器胶筒与石油套管内壁接触压力大小和分布(岳澄等，/^溢^/z^器i ^与套,;^i^^力y^实 麥^^IT， 1999， 14 (3): 390)。上述两种测试封隔器胶筒性能的实验设备 仅能研究特定的无腐蚀性气体存在条件下的胶筒的密封情况，不能对实际 工况的高温、高压和腐蚀酸性环境条件下的胶筒的使用状况进行模拟。因此，有必要对现有的封隔器胶筒试验装置进行改造，提供一种结构 简单、能考察胶筒在实际工况条件下性能的试验装置。
技术实现思路
本技术的主要目的在于能够很好地模拟封隔器胶筒在井下实际使 用时的受力状态及使用条件，同时考察胶筒在此受力状态下的密封效果， 提供一种结构简单的封隔器胶筒试验装置。为达上述目的，本技术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。本技术的试验装置，能模拟胶筒的受力状态，并能考察胶筒在酸 性气体和/或液体中的密封性能和耐腐蚀性能。根据本技术的具体实施方案，所述内置螺栓是通过螺孔与釜盖连接，通过旋转螺栓能调节承载平台与釜盖间的距离而实现对胶筒的压缩。根据本技术的具体实施方案，通过对位于螺栓承载平台上的胶筒 施压，该胶筒压縮变形在所述套筒内部空间、封隔器胶筒与釜盖之间能形 成密封空间。在本技术的一具体实施方案中，内置螺栓可以穿过釜盖上的螺孔，旋转螺栓能自由地调节螺栓在釜内的长度，从而使套于螺栓上的、位于承 载平台与压筒之间的胶筒受压縮发生形变产生预应力，该胶筒径向变大而与套筒之间以及与螺栓之间形成密封(套筒可用来限制封隔器胶筒的径向 形变)，在所述套筒内部空间、封隔器胶筒与釜盖之间能形成密封空间。根据本技术的具体实施方案，本技术的试验装置还设置有测 定所述釜盖下套筒内部空间压力的压力表。实际应用中，可用增压泵增加 高压釜内的压力，使胶筒两端形成压力差，模拟实验工况中胶筒的受力状 态，通过观察釜盖下、胶筒上的套筒内部空间压力变化，以考察胶筒密封 效果。还可以在釜内注入不同的酸性介质(液体和/或气体，模拟实际工况)， 检测胶筒在不同的环境中的密封性能和耐腐蚀性能。可以理解，本技术的试验装置中，为了达到对胶筒密封性能的试验效果，所述承载平台和压筒的外径均小于所述套筒的内径。所述压筒是 自由套设在螺栓上。根据本技术的具体实施方案，本技术的试验装置还可包括套 设在螺栓上的、位于承载平台与压筒之间的隔片，该隔片的外径也应小于 所述套筒的内径。实际应用中，在所述螺栓的承载平台上与所述套筒之间通常是套设至少3个胶筒。所述隔片可设于各胶筒之间以及胶筒与压筒之间。根据本技术的优选具体实施方案，本技术的试验装置(包括 高温高压釜、螺栓、套筒、压筒、隔片等)为由哈氏合金制成的试验装置。哈氏合金为专门用于测试金属材料耐硫化氢、二氧化碳腐蚀的Cortest哈氏合金，具有优良的耐压、耐高温、耐酸、抗腐蚀等性能。或者，本技术的装置特别是其中的螺栓、套筒、压筒、隔片也可用318抗硫不锈钢制成。根据本技术的具体实施方案，本技术的试验装置为由可以耐受测试压力和温度的材质制作的装置，优选为由耐压5 70MPa、耐温 50~350°C，或可耐受更广范围温度和压力的材质制成的试验装置。本实用 新型的试验装置在应用时，通常的总工作压力范围为5 70MPa， H2S、 C02 分压可根据实验要求自定，试验温度范围通常为50 350°C。本技术的有益效果是本技术的试验装置可以模拟高温高压 高含硫化氢腐蚀酸性环境的实际工况，可以考察在不同介质中、恒定压力 和温度条件下胶筒的使用寿命，可以考察在不同介质中、特定温度下胶筒 的最大使用压力，可以考察预加应力对胶筒的使用寿命和最大使用压力的 影响；并且，本技术的试验装置结构简单合理，并保证实验结果具有 一定的准确性和可比性。附图说明图1为显示本技术的试验装置的核心部分的结构示意图。 图2为显示利用本技术的试验装置加载封隔器胶筒后进行胶筒性 能测试的试验系统的结构示意图。 图中标号说明10与套筒连接的釜盖，20套筒，30螺栓，301承载平台，40胶筒， 50压筒，60隔片，1高压釜，2溶液循环系统，3气体瓶，4温控装置， 5加热装置，6热电偶，7压縮装置。具体实施方式以下通过优选的具体实施例并配合附图对本技术的试验装置及其 所具有的有益效果作进一步的详细说明。实施例l请参见图1所示，为本实施例的封隔器胶筒试验装置的核心部分，本 实施例的试验装置主要包括带有釜盖10的高温高压釜1 (请同时参见图2所示)，所述釜盖在釜内向下连接有套筒20，本试验装置还包括内置螺栓 30，该螺栓30通过螺孔与釜盖10连接，螺栓30的釜内部分位于所述套筒 20内部空间，且螺栓30的下部设置有承载平台301，该承载平台301是用 于承载套设在螺栓上的待测性能的封隔器胶筒40试样，在所述螺栓30上 还套设有压筒50，当调节螺栓30縮小承载平台与釜盖之间的距离以对承载 平台上的胶筒试样施压时，所述压筒50可限制对胶筒的压縮(螺栓30与 压筒50可组成压縮装置7，待测胶筒试样是在所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封隔器胶筒试验装置，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1、一种封隔器胶筒试验装置，其特征在于，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。2、 根据权利要求1所述的封隔器胶筒试验装置，其特征在于，所述内 置螺栓通过螺孔与釜盖连接，通过旋转螺栓能调节承载平台与釜盖间的距 离而实现对胶筒的压縮。3、 根据权利要求1或2所述的封隔器胶筒试验装置，其特征在于，通 过对位于螺栓承载平台上的胶筒施压，该胶筒压縮变形在所述套筒内部空 间、封隔器胶筒与釜盖之间形成密封空间。4、 根据权利要求1所述的封隔器胶筒试验装置，其特征在于，所述承 载平台和压筒的外径均小于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈长风，陈立强，丛川波，周琼，董玉华，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]