專利名稱：一種地層測試器中封隔器的測試裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及地層勘探設備的測試裝置，尤其涉及一種地層測試器中封隔器的測試裝置以及相應的測試系統(tǒng)。
背景技術：
地層測試器通過循環(huán)泵抽，實現(xiàn)地層壓力測量和原狀地層流體取樣。通過不斷抽吸地層流體，實時判斷地層流體性質，分辨出地層流體屬于水、油、氣或幾者的混合物，判斷出地層流體性質且保持穩(wěn)定后，再進行原狀地層流體取樣。隨著油氣勘探難度的加大，低孔、低滲、非均質性強以及裂縫性的復雜地層越來越多，探頭測試在這些儲層中表現(xiàn)出了一定的局限性。主要表現(xiàn)在泵效差、成功率低、無法滿足對復雜地層流體性質快速、直接判斷的需要。目前地層測試器的常規(guī)坐封探頭，只能對滲透率較好的均質地層進行壓力測試和取樣，對于低孔、低滲、非均質性強以及裂縫性的復雜地層，標準型的探頭均無法通過坐封以隔離地層，或測試儀抽吸時，探頭面積太小導致測試儀抽吸地層流體時達不到一個合適的流量，無法進行測壓取樣。對于能夠解決上述各種復雜地層的測試的封隔器而言，封隔器的關鍵零部件及其可靠性和穩(wěn)定性，對于地層測試的成功也至關重要，因此有必要采用相應的測試裝置對其可靠性和穩(wěn)定性等進行相應的測試。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種測試裝置以對新研發(fā)的地層測試器中的封隔器進行測試。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種地層測試器中封隔器的測試裝置，封隔器(9)包括滑動堵頭(91)以及固定堵頭(92)，該測試裝置包括模擬井眼套筒(1)、套筒堵頭(2)、軸向限位套(3)、防護環(huán)(4)以及測試基體(5)，其中
模擬井眼套筒(1)的第一端與套筒堵頭(2)連接，第二端套在軸向限位套(3)第一端的內部并與軸向限位套(3)接觸，防護環(huán)(4)套在模擬井眼套筒(1)與軸向限位套(3)接觸部位的外部；測試基體(5)位于模擬井眼套筒(1)及軸向限位套(3)的內部，可與封隔器(9) 的滑動堵頭(91)之間周向密封，第一端可與封隔器(9)的固定堵頭(92)周向密封并固定連接，第二端與第二固定頭(62)連接；膨脹加壓管(63)穿過軸向限位套(3)的端面以及第二固定頭(62)的端面，與測試基體(5)中的管路(59)相聯(lián)通；測試基體(5)上的管路(59)在位于封隔器(9)的滑動堵頭(91)及固定堵頭(92)之間的部位上設置有連通口(58)；套筒堵頭(2)的端面上開設有打壓孔(21)。優(yōu)選地，套筒堵頭(2)的端面上開設有排氣口(22)。優(yōu)選地，測試基體(5)第一端通過第一快旋螺母51與第一固定頭(52)連接。優(yōu)選地，第一固定頭(52)的外部螺紋連接限位環(huán)(53)，限位環(huán)(53)的端面與固定螺母(54)接觸；固定螺母(54) —部分套在第一固定頭(52)的外部，另一部分與封隔器(9) 的固定堵頭(92)外表面螺紋連接。優(yōu)選地，測試基體(5)第二端通過第二快旋螺母(61)與第二固定頭(62)連接。本發(fā)明還提供了一種地層測試器中封隔器的測試系統(tǒng)，包括第一加壓泵(71)、第二加壓泵(81)以及如權利要求1至5中任一項權利要求所述的測試裝置，其中第一加壓泵(71)與膨脹加壓管(63)相連接，第二加壓泵(81)與打壓孔(21)相連接。優(yōu)選地，在第一加壓泵(71)與膨脹加壓管(63)之間的管路上設置第一單向閥 (72)和/或第一壓力表(73)。優(yōu)選地，在第一加壓泵(71)與膨脹加壓管(63)之間的管路上旁開兩條管路分別設置第一截止閥(74)以及第一溢流閥(75)。優(yōu)選地，在第二加壓泵(81)與打壓孔(21)之間的管路上設置第二單向閥(82)和 /或第二壓力表(83)。優(yōu)選地，在第二加壓泵(81)與打壓孔(21)之間的管路上旁開兩條管路分別設置第二截止閥(84)以及第二溢流閥(85)。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例的測試裝置可以模擬坐封膠筒井下工作環(huán)境，對封隔器的耐充壓能力和坐封性能進行模擬測試，驗證其可靠性及穩(wěn)定性等等，為產品優(yōu)化改進及后續(xù)應用提供參考。


圖1為可應用本發(fā)明測試裝置進行測試的一種封隔器的結構示意圖。圖2為本發(fā)明實施例的測試裝置的結構示意圖。圖3為圖2所示實施例的測試裝置的測試基體第一端的放大示意圖。圖4為圖2所示實施例的測試裝置的測試基體第二端的放大示意圖。圖5為本發(fā)明實施例的封隔器的測試系統(tǒng)的結構原理示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。如圖1所示的封隔器能夠對低孔、低滲、非均質性強以及裂縫性的各種復雜地層進行可靠坐封。該封隔器主要包括滑動堵頭91、固定堵頭92、第一套筒93、第二套筒94、內層膠皮95、外層膠皮96以及加強筋97。第一套筒93與滑動堵頭91通過螺紋連接在一起， 第二套筒94與固定堵頭92也是通過螺紋連接在一起，固定堵頭92固定到基體上，其位置相對基體保持不動。加強筋97設置在內層膠皮95與外層膠皮96之間。加強筋97和內層膠皮95的第一端伸入第一套筒93的內部，加強筋97和內層膠皮95的第二端伸入第二套筒94的內部。加強筋97及內層膠皮95位于第一套筒93和第二套筒94之間的部分，外表面通過膠結的方式連接外層膠皮96。內層膠皮95及加強筋97位于兩個套筒內的部分，通過膠結的連接方式分別與第一套筒93和第二套筒94的內壁連接，外層膠皮96兩端的端面分別與第一套筒93和第二套筒94的端面以膠結的方式連接。本實施例的封隔器在受力變
4形時，膠結的部位能夠承受負載而不會被破壞，能保持住密封狀態(tài)，在恢復后能變回原狀。圖1所示的封隔器在液體充壓下，內層膠皮95以及外層膠皮96會膨脹直至接觸井壁形成坐封。加強筋97隨內層膠皮95以及外層膠皮96膨脹變形，起到加強內層膠皮95 和外層膠皮96的抗壓強度。在泄壓后，內層膠皮95、外層膠皮7以及加強筋97受各自的回復力恢復原狀。圖1所示的封隔器中的滑動堵頭91，其內壁上設置有刮泥環(huán)、耐磨環(huán)以及滑動密封圈，外壁上徑向設置有泄壓孔，泄壓孔中設置有泄壓堵頭。滑動堵頭91的側壁中還設置有平行于軸線的泄壓管路，與泄壓孔相聯(lián)通。內層膠皮95及外層膠皮96受壓膨脹及泄壓后恢復原狀，滑動堵頭91會軸向滑動，刮泥環(huán)、耐磨環(huán)和滑動密封圈與軸桿配合，可有效保證穩(wěn)定、可靠的密封性能。圖1所示的封隔器中的固定堵頭92，其內壁上設置有耐磨環(huán)以及0型密封圈，外壁上徑向設置有泄壓孔，泄壓孔中設置有泄壓堵頭。固定堵頭92的側壁中還設置有平行于軸線的泄壓管路，與泄壓孔相聯(lián)通。滑動堵頭91以及固定堵頭92上的泄壓堵頭，用于封隔器拆卸安裝時平衡內外壓力。對于如圖1所示的這種依靠彈性部件受力膨脹來完成坐封的封隔器，有必要在其實用以及生產前進行相應的測試，以驗證其性能及可靠性。本發(fā)明實施例的測試裝置即可完成對如圖1所示的封隔器的測試。如圖2、圖3及圖4所示，本實施例的測試裝置主要包括模擬井眼套筒1、套筒堵頭2、軸向限位套3、防護環(huán) 4以及測試基體5。模擬井眼套筒1的第一端通過螺紋和密封圈與套筒堵頭2連接，第二端套在軸向限位套3第一端的內部并與軸向限位套3接觸在一起，防護環(huán)4套在模擬井眼套筒1與軸向限位套3接觸部位的外部，對模擬井眼套筒1與軸向限位套3的連接進行加強。軸向限位套3與模擬井眼套筒1接觸，可以限制封隔器的軸向移動。待測試的封隔器9位于模擬井眼套筒1及軸向限位套3的內部。如圖3所示，測試基體5穿過封隔器9，第一端露在封隔器9的固定堵頭92的外部，通過第一快旋螺母51與第一固定頭52連接。測試基體5與固定堵頭92之間周向密封， 固定堵頭92限制了封隔器9在這一端的軸向移動。第一固定頭52的外部螺紋連接限位環(huán) 53，該限位環(huán)53的上端面與固定螺母M接觸，頂在固定螺母M的端面上，限制了固定螺母 54向下的軸向移動。固定螺母M —部分套在第一固定頭52的外部，另一部分通過螺紋與封隔器9的固定堵頭92的外表面螺紋連接。如圖4所示，測試基體5的第二端露在封隔器9的滑動堵頭91的外部，通過第二快旋螺母61與第二固定頭62連接。測試基體5與滑動堵頭91之間周向密封，且滑動堵頭 91與測試基體5滑動連接，能沿著測試基體5進行軸向滑動。如此，模擬井眼套筒1的內部形成兩個密封空間，第一個密封空間是封隔器9的內部，第二個密封空間是模擬井眼套筒1的內部、封隔器9及套筒堵頭2之間的空間。膨脹加壓管63穿過軸向限位套3的端面以及第二固定頭62的端面，與測試基體 5中的管路59相聯(lián)通。測試基體5上的管路59軸向分布，在位于封隔器9的滑動堵頭91 及固定堵頭92之間的部位上設置有徑向的連通口 58，可與封隔器9的內部聯(lián)通。外部的第一加壓泵連接膨脹加壓管63后，可通過膨脹加壓管63以及測試基體5上的管路59對封隔器9的內部(即前述的第一個密封空間)進行加壓，為封隔器9提供膨脹壓力。封隔器9在內部充壓下，內層膠皮95以及外層膠皮96會膨脹，滑動堵頭91會沿著測試基體5朝著固定堵頭92進行滑動，直至外層膠皮96接觸模擬井眼套筒1的內壁形成坐封。如圖2所示，套筒堵頭2的端面上開設有打壓孔21，該打壓孔21與前述的第二個密封空間聯(lián)通。與外部第二加壓泵連接，通過該打壓孔21可以為第二個密封空間提供坐封壓力。軸向限位套3能有效防止測試基體在打壓孔21進行打壓時發(fā)生軸向滑動。如圖2 所示，套筒堵頭2的端面上開設有排氣口 22，通過第二加壓泵、打壓孔21以及排氣口 22，可以方便地排出前述第二個密封空間中的氣體，待第二密封空間空氣排盡后，用堵頭堵上排氣口 22，繼續(xù)加壓，獲取所需坐封壓力值。如圖5所示，通過壓力管路將膨脹加壓管63與第一加壓泵71相連接以對第一個密封空間進行加壓提供膨脹壓力。通過在壓力管路上設置第一單向閥72以及第一壓力表 73，可以方便地調節(jié)對第一個密封空間所施加的壓力；其他實施例中，第一單向閥72以及第一壓力表73也可以僅選擇其中一個設置在管路上。在壓力管路上還可旁開兩條管路分別設置第一截止閥74以及第一溢流閥75，對測試裝置中的封隔器進行膨脹壓力保護，防止為封隔器提供過高的膨脹壓力而破壞封隔器。通過壓力管路將打壓孔21與第二加壓泵81 相連接以對第二個密封空間加壓而模擬坐封壓力。在第二加壓泵81與測試裝置的打壓孔 21之間的管路上，也可相應設置第二單向閥82、第二壓力表83、第二截止閥84以及第二溢流閥85。其中第二單向閥82、第二壓力表83、第二截止閥84以及第二溢流閥85的設置以及功用，可參考第一加壓泵71與測試裝置之間管路上的第一單向閥72、第一壓力表73、第一截止閥74以及第一溢流閥75的描述。本發(fā)明的測試裝置通過外部的第一加壓泵為第一個密封空間提供膨脹壓力，以及通過外部第二加壓泵為第二個密封空間提供坐封壓力，可以對封隔器9的滑動堵頭91及固定堵頭92的密封性能進行測試，可以對內層膠皮95、外層膠皮96以及加強筋97的彈性形變能力以及使用壽命等進行測試。外部為第一個密封空間提供膨脹壓力的第一加壓泵， 以及為第二個密封空間提供坐封壓力的第二加壓泵，均可以通過壓力表顯示各自所施加的壓力，還可通過各自配套的截止閥和溢流閥來根據預設的壓力分別為兩個密封空間提供壓力。本發(fā)明的實施例可以測試不同膨脹壓力值下封隔器的坐封性能及可靠性。本發(fā)明的實施例還可以對各種規(guī)格的井眼及封隔器進行坐封性能及可靠性的測試。雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述的內容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術領域內的技術人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化， 但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種地層測試器中封隔器的測試裝置，封隔器(9)包括滑動堵頭(91)以及固定堵頭 (92)，該測試裝置包括模擬井眼套筒(1)、套筒堵頭(2)、軸向限位套(3)、防護環(huán)(4)以及測試基體(5)，其中模擬井眼套筒(1)的第一端與套筒堵頭(2)連接，第二端套在軸向限位套(3)第一端的內部并與軸向限位套(3)接觸，防護環(huán)(4)套在模擬井眼套筒(1)與軸向限位套(3)接觸部位的外部；測試基體(5)位于模擬井眼套筒(1)及軸向限位套(3)的內部，可與封隔器(9) 的滑動堵頭(91)之間周向密封，第一端可與封隔器(9)的固定堵頭(92)周向密封并固定連接，第二端與第二固定頭(62)連接；膨脹加壓管(63)穿過軸向限位套(3)的端面以及第二固定頭(62)的端面，與測試基體(5)中的管路(59)相聯(lián)通；測試基體(5)上的管路(59)在位于封隔器(9)的滑動堵頭(91)及固定堵頭(92)之間的部位上設置有連通口(58)；套筒堵頭(2)的端面上開設有打壓孔(21)。
2.根據權利要求1所述的測試裝置，其中套筒堵頭(2)的端面上開設有排氣口(22)。
3.根據權利要求1所述的測試裝置，其中測試基體(5)第一端通過第一快旋螺母51與第一固定頭(52)連接。
4.根據權利要求3所述的測試裝置，其中第一固定頭(52)的外部螺紋連接限位環(huán)(53)，限位環(huán)(53)的端面與固定螺母(54)接觸；固定螺母(54) —部分套在第一固定頭(52)的外部，另一部分與封隔器(9)的固定堵頭 (92)外表面螺紋連接。
5.根據權利要求1所述的測試裝置，其中測試基體(5)第二端通過第二快旋螺母(61)與第二固定頭(62)連接。
6.一種地層測試器中封隔器的測試系統(tǒng)，包括第一加壓泵(71)、第二加壓泵(81)以及如權利要求1至5中任一項權利要求所述的測試裝置，其中第一加壓泵(71)與膨脹加壓管(63)相連接，第二加壓泵(81)與打壓孔(21)相連接。
7.根據權利要求6所述的測試系統(tǒng)，其中在第一加壓泵(71)與膨脹加壓管(63 )之間的管路上設置第一單向閥(72 )和/或第一壓力表(73)。
8.根據權利要求6或7所述的測試系統(tǒng)，其中在第一加壓泵(71)與膨脹加壓管(63)之間的管路上旁開兩條管路分別設置第一截止閥(74)以及第一溢流閥(75)。
9.根據權利要求6所述的測試系統(tǒng)，其中在第二加壓泵(81)與打壓孔(21)之間的管路上設置第二單向閥(82)和/或第二壓力表(83)。
10.根據權利要求6或9所述的測試系統(tǒng)，其中在第二加壓泵(81)與打壓孔(21)之間的管路上旁開兩條管路分別設置第二截止閥 (84)以及第二溢流閥(85)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地層測試器中封隔器的測試裝置及系統(tǒng)，以對新研發(fā)的地層測試器中的封隔器進行測試，該測試裝置中，模擬井眼套筒的第一端與套筒堵頭連接，第二端套在軸向限位套第一端的內部并與軸向限位套接觸，防護環(huán)套在模擬井眼套筒與軸向限位套接觸部位的外部；測試基體位于模擬井眼套筒及軸向限位套的內部，可與封隔器的滑動堵頭之間周向密封，第一端可與封隔器的固定堵頭周向密封并固定連接，第二端與第二固定頭連接；膨脹加壓管穿過軸向限位套的端面以及第二固定頭的端面，與測試基體中的管路相聯(lián)通。本發(fā)明對封隔器的耐充壓能力和坐封性能進行模擬測試。
文檔編號G01M13/00GK102564702SQ20121001468
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權日2012年1月18日
發(fā)明者秦小飛 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司