一種收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉆井設(shè)備，特別是涉及一種收縮式封隔器試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]封隔器作為海洋平臺(tái)鉆井系統(tǒng)中的一個(gè)重要單元設(shè)備，主要用來(lái)控制及引導(dǎo)鉆井過(guò)程中的淺層氣以及鉆井液遠(yuǎn)離鉆臺(tái)，保證操作人員以及設(shè)備安全。目前國(guó)內(nèi)外油田常用的封隔器主要用收縮式和壓縮式兩種類型。
[0003]收縮式封隔器是利用橡膠件的徑向收縮變形來(lái)與鉆桿接觸以實(shí)現(xiàn)密封，是油田應(yīng)用較早、應(yīng)用最為廣泛的分層注水封隔器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。其核心部件之一是膠筒。在收縮式封隔器工作過(guò)程中，膠筒處于苛刻的工況環(huán)境中，例如壓力與溫度的波動(dòng)。在這種環(huán)境下，膠筒橡膠材料會(huì)發(fā)生疲勞失效的情況，其性能隨著時(shí)間的推移而逐漸下降，甚至失去使用性能，導(dǎo)致密封失效。目前獲得膠筒性能失效規(guī)律的方法是根據(jù)封隔器的實(shí)際使用情況進(jìn)行研究總結(jié)，這樣的測(cè)量方法存在周期長(zhǎng)，檢測(cè)數(shù)據(jù)不可靠，效率低的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)對(duì)封隔器的實(shí)際使用情況來(lái)獲得膠筒性能失效規(guī)律的方法存在周期長(zhǎng)，檢測(cè)數(shù)據(jù)不可靠，效率低的不足。
[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置。收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置包括:模擬封隔器以及第一供壓系統(tǒng)；其中，所述模擬封隔器包括殼體、設(shè)置在所述殼體內(nèi)的模擬鉆桿以及設(shè)置在所述殼體與所述模擬鉆桿之間的試驗(yàn)件；在所述試驗(yàn)件與所述模擬鉆桿密封配合時(shí)，所述試驗(yàn)件、所述模擬鉆桿以及所述殼體之間形成第一密封室，所述第一供壓系統(tǒng)用于向所述第一密封室供壓以試驗(yàn)所述試驗(yàn)件與所述模擬鉆桿密封配合后的密封性能。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置的實(shí)施例，其包括模擬封隔器以及第一供壓系統(tǒng)。模擬封隔器包括殼體、設(shè)置在殼體內(nèi)的模擬鉆桿以及設(shè)置在殼體與模擬鉆桿之間的試驗(yàn)件。模擬封隔器的整體結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)中的封隔器不同，包括的殼體類似于實(shí)際工況的地層。在試驗(yàn)件與模擬鉆桿密封配合時(shí)，試驗(yàn)件、模擬鉆桿以及殼體之間形成第一密封室。第一供壓系統(tǒng)用于向第一密封室供壓以試驗(yàn)試驗(yàn)件與模擬鉆桿密封配合后的密封性能。第一供壓系統(tǒng)模擬在實(shí)際工況條件下的地層中產(chǎn)生的壓力。這樣，使用本發(fā)明的收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置就可以以試驗(yàn)的方式來(lái)測(cè)試模擬封隔器的靜態(tài)密封性，從而在較短周期內(nèi)獲得試驗(yàn)件的性能失效規(guī)律，檢測(cè)結(jié)果可靠，效率高，進(jìn)而為封隔器產(chǎn)品的工程化應(yīng)用提供了技術(shù)保證。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，所述收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置還包括第二供壓系統(tǒng)；所述試驗(yàn)件與所述殼體之間形成有第二密封室，所述第二供壓系統(tǒng)用于向所述第二密封室供壓以實(shí)現(xiàn)所述試驗(yàn)件與所述模擬鉆桿的密封配合。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，所述收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置還包括用于將所述試驗(yàn)件壓裝到所述殼體內(nèi)的壓裝機(jī)構(gòu)。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，所述收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置還包括容納所述模擬封隔器以及所述壓裝機(jī)構(gòu)的控溫箱。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，所述收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置還包括容納所述控溫箱的防護(hù)箱。
[0011 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述壓裝機(jī)構(gòu)包括與所述殼體可拆卸連接的下支撐件。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，所述控溫箱包括底平臺(tái)，所述下支撐件與所述底平臺(tái)可拆卸連接。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，所述壓裝機(jī)構(gòu)包括用于壓裝所述試驗(yàn)件的中支撐件，所述模擬封隔器位于所述中支撐件與所述下支撐件之間。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，所述壓裝機(jī)構(gòu)包括定位桿，所述模擬鉆桿上設(shè)置有供所述定位桿穿過(guò)的中心孔，所述定位桿穿過(guò)所述中心孔并與所述中支撐件活動(dòng)連接。
[0015]本發(fā)明還提出一種使用上述的收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
[0016]步驟一:使用第二供壓系統(tǒng)向第二密封室供壓，將所述試驗(yàn)件與所述模擬鉆桿密封配合，以坐封所述模擬封隔器；
[0017]步驟二:使用所述第一供壓系統(tǒng)向所述第一密封室加壓，以檢測(cè)所述模擬封隔器的密封性能。
[0018]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置，其包括模擬實(shí)際工程應(yīng)用的封隔器的模擬封隔器，模擬實(shí)際井下工況壓力的第一供壓系統(tǒng)，模擬在緊急情況下使膠筒產(chǎn)生徑向變形以鎖緊模擬鉆桿的第二供壓系統(tǒng)以及模擬實(shí)際井下工況溫度環(huán)境的控溫箱。模擬封隔器的工作原理與工程應(yīng)用的封隔器的工作原理相同。第一供壓系統(tǒng)可以提供模擬壓力值。控溫箱可以模擬不同的環(huán)境溫度。這樣，本發(fā)明實(shí)施例的收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置可以實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下利用試驗(yàn)的方法來(lái)獲取被測(cè)試的模擬封隔器的靜態(tài)密封性能。使用本發(fā)明實(shí)施例的收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置，還可以對(duì)模擬封隔器的疲勞性能進(jìn)行測(cè)試。本發(fā)明實(shí)施例的試驗(yàn)方法，完全模擬封隔器的實(shí)際工況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬封隔器在不同的環(huán)境溫度，不同預(yù)定壓力值的模擬工況中的密封性能或者疲勞性能進(jìn)行測(cè)試，利用試驗(yàn)的方法測(cè)試出模擬封隔器的靜態(tài)密封性能或者疲勞性能，為產(chǎn)品的工程化應(yīng)用提供了技術(shù)保證。
【附圖說(shuō)明】
[0019]在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是圖1中A處的局部放大圖。
[0022]圖3是圖2中B處的局部放大圖。
[0023]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]圖1示意性地顯示了本發(fā)明實(shí)施例的收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)。
[0026]本發(fā)明的收縮式封隔器模擬試驗(yàn)裝置的實(shí)施例，其包括可以模擬工程中實(shí)際應(yīng)用的封隔器的模擬封隔器11以及向模擬封隔器11中供應(yīng)壓力的第一供壓系統(tǒng)12。模擬封隔器11的工作原理基本與實(shí)際應(yīng)用的模擬封隔器11的工作原理相同。第一供壓系統(tǒng)12用于提供與實(shí)際工況下相同的模擬壓力，以檢測(cè)模擬封隔器11在模擬壓力作用下的密封性能。模擬封隔器11以及第一供壓系統(tǒng)12組成的試驗(yàn)裝置可以實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室條件下利用試驗(yàn)的方法測(cè)試出模擬封隔器11的靜態(tài)密封性能和疲勞性能，從而在較短周期內(nèi)獲得試驗(yàn)件的性能失效規(guī)律，檢測(cè)結(jié)果可靠，效率高，進(jìn)而為實(shí)際產(chǎn)品的工程化應(yīng)用提供了技術(shù)保證。
[0027]如圖2、圖3所示，模擬封隔器11包括形成有容納腔的殼體111。在容納腔內(nèi)設(shè)置有模擬鉆桿112。模擬鉆桿112的一端固定連接在殼體111的內(nèi)底壁上，保證在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中模擬鉆桿112的位置穩(wěn)定，在受到外力作用時(shí)也不發(fā)生偏移。在殼體111與模擬鉆桿112之間設(shè)置有試驗(yàn)件113。優(yōu)選地，殼體111是圓筒型。模擬鉆桿112是設(shè)置有中心孔的圓柱體。使用螺栓將模擬鉆桿112連接在殼體111的底壁上。試驗(yàn)件113包括使用橡膠加工制造的圓環(huán)形的膠筒1132以及與膠筒1132的兩個(gè)端部分別固定連接有鋼制圓環(huán)1131，鋼制圓環(huán)1131對(duì)膠筒1132形成支撐。兩個(gè)鋼制圓環(huán)1131將膠筒1132夾裝在中間。
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