本發(fā)明涉及油田開采測試設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及閘板防噴器帶壓剪切試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

閘板防噴器是鉆修井過程重要的井控設(shè)備,而剪切閘板又可以說是閘板防噴器或現(xiàn)場井控安全的最后一道防線。如果該防線無法達(dá)到預(yù)期的工作目標(biāo)，就很難有效保證井控安全。

在常規(guī)的閘板防噴器剪切閘板測試中,往往都是在沒有井壓的情況下測試的，即閘板防噴器在空井狀態(tài)下進(jìn)行剪切試驗(yàn)。但是,井控現(xiàn)場往往是發(fā)生井噴事故時(shí)才會(huì)使用剪切閘板剪斷鉆桿。雖然,在設(shè)計(jì)過程中有理論計(jì)算,但不經(jīng)過實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證,很難確保產(chǎn)品的安全可靠性。

如要進(jìn)行閘板防噴器帶壓剪切試驗(yàn),按照傳統(tǒng)思路，首先模擬的井壓環(huán)境必須在封閉的環(huán)境中進(jìn)行,這就必須封堵防噴器的所有出口,將井壓封閉在防噴器內(nèi)部；在進(jìn)行剪切時(shí),閘板軸推動(dòng)剪切閘板向井口中心方向移動(dòng)，也就勢必造成防噴器內(nèi)部有效容積減少,而此時(shí)防噴器內(nèi)部充滿了試驗(yàn)液體,但水是不可壓縮的,故該帶壓剪切試驗(yàn)實(shí)際上是無法進(jìn)行的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種閘板防噴器帶壓剪切試驗(yàn)裝置，其結(jié)構(gòu)合理，便于操作，能夠圓滿完成閘板防噴器帶壓剪切試驗(yàn)任務(wù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：該裝置為液壓缸結(jié)構(gòu)，包括缸筒、頂蓋、活塞、納管器、高壓軟管及氣體溢流閥；所述缸筒包括與頂蓋連接的大徑筒及與納管器連接的小徑筒；所述活塞包括外徑與大徑筒內(nèi)徑相吻合的大活塞及與小徑筒內(nèi)徑相吻合的小活塞；所述納管器的芯部設(shè)有中空接頭；所述高壓軟管連接于中空接頭的外端；所述頂蓋的內(nèi)部空腔為半球形；所述氣體溢流閥安裝在頂蓋上并與其內(nèi)部空腔相連通。

上述技術(shù)方案可以進(jìn)一步優(yōu)化為：

所述頂蓋與大徑筒之間、大徑筒與小徑筒之間均為螺旋連接。

所述小徑筒與納管器之間為法蘭連接。

所述高壓軟管為纖維增強(qiáng)聚氨酯軟管。

本發(fā)明工作效率高，密封效果好,能夠保持防噴器內(nèi)部壓力的穩(wěn)定，保證試驗(yàn)工況的符合性, 使閘板防噴器帶壓剪切試驗(yàn)得以順利實(shí)現(xiàn),有效的驗(yàn)證閘板防噴器剪切能力，為閘板防噴器的安全性及可靠性提供了有效保障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖及其與閘板防噴器連接示意圖；

圖中：1-閘板防噴器，2-剪切閘板，3-高壓軟管，4-法蘭，5-小活塞，6-大活塞，7-大徑筒，8-頂蓋，9-氣體溢流閥，10-小徑筒，11-納管器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

參見圖1，閘板防噴器帶壓剪切試驗(yàn)裝置，該裝置為液壓缸結(jié)構(gòu)，包括缸筒、頂蓋8、活塞、納管器11、高壓軟管3及氣體溢流閥9。缸筒包括與頂蓋8螺旋連接的大徑筒7及與納管器11法蘭連接的小徑筒10；大徑筒7與小徑筒10之間為螺旋連接。活塞包括外徑與大徑筒7內(nèi)徑相吻合的大活塞6及與小徑筒10內(nèi)徑相吻合的小活塞5。納管器11的芯部設(shè)有中空接頭。高壓軟管3連接于中空接頭的外端。頂蓋8的內(nèi)部空腔為半球形。氣體溢流閥9安裝在頂蓋8上并與其內(nèi)部空腔相連通。

為確保高壓軟管3的安全性和可靠性，選用高強(qiáng)度、高彈性、耐撕裂、耐溶劑、耐油、耐氣候、并兼?zhèn)湎鹉z和塑料性能的纖維增強(qiáng)聚氨酯軟管。

本發(fā)明的原理如下：

既然水是不可壓縮的,那就要讓試驗(yàn)液體有處可去。采用壓力平衡的原理,設(shè)計(jì)一個(gè)液壓缸,內(nèi)含一個(gè)大活塞6,工作時(shí)液壓缸一側(cè)內(nèi)充滿氣體，氣體壓力為10MPa,另一側(cè)通過高壓軟管3與閘板防噴器1相連。通過P氣V氣=P液V液可知，大活塞6兩側(cè)面積比即為氣體壓力與閘板防噴器1額定工作壓力的反比，且在充滿氣體的一側(cè)安裝一個(gè)氣體溢流閥9，該氣體溢流閥9的開啟壓力值即為10MPa。在進(jìn)行帶壓剪切試驗(yàn)時(shí),連接試驗(yàn)裝置與閘板防噴器1,將封閉的閘板防噴器1內(nèi)部環(huán)境壓力值提高到額定工作壓力,此時(shí)試驗(yàn)裝置達(dá)到平衡狀態(tài)，推動(dòng)剪切閘板2與閘板軸向井口中心方向移動(dòng)。雖然,水不可以壓縮,但氣體是可以壓縮的，此時(shí)閘板防噴器1的壓力同樣的作用在試驗(yàn)裝置的一端,腔體內(nèi)壓力會(huì)短暫升高，這就會(huì)推動(dòng)試驗(yàn)裝置內(nèi)大活塞6移動(dòng)而壓縮氣體；氣體壓力升高之后,氣體溢流閥9就會(huì)打開,從而維持液缸內(nèi)壓力。這樣就將閘板防噴器1內(nèi)腔減少的有效容積,利用液壓腔的變化得以補(bǔ)償，進(jìn)而完成閘板防噴器1帶壓剪切試驗(yàn)。完成剪切試驗(yàn),腔內(nèi)壓力穩(wěn)定之后仍會(huì)停留在最初的額定工作壓力下（雖然過程中壓力值會(huì)有短暫升高,但不會(huì)太高,試驗(yàn)證明,壓力升高值最大為2MPa左右）。也就是說，該裝置主要是通過將對液體的壓縮轉(zhuǎn)化為對氣體的壓縮的方式來實(shí)現(xiàn)閘板防噴器1帶壓剪切試驗(yàn)。

本發(fā)明的操作流程如下：

在閘板防噴器1需要進(jìn)行帶壓剪切試驗(yàn)時(shí),將高壓軟管3連接在閘板防噴器1的側(cè)出口上,大活塞6的左側(cè)液壓腔內(nèi)充滿壓縮氣體,氣體壓力為10MPa；將閘板防噴器1內(nèi)部壓力升高至額定工作壓力,此時(shí),整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)。開始剪切動(dòng)作,利用地面防噴器控制裝置對閘板防噴器1關(guān)閉腔進(jìn)行加壓，通過活塞推動(dòng)剪切閘板2和閘板軸向井口中心方向移動(dòng)。此時(shí),打破系統(tǒng)平衡,小活塞5推動(dòng)大活塞6向左移動(dòng)，壓縮液壓缸中的氣體，壓縮氣體的壓力值一旦超過10MPa，氣體溢流閥9打開，保持內(nèi)腔壓力平衡。完成剪切試驗(yàn)后，大活塞6停留在液壓缸中某一位置，此時(shí)，大活塞6兩側(cè)氣體壓力和液體壓力與開始時(shí)壓力相同，保證了試驗(yàn)工況的符合性。