用于尾管顶部封隔器的试验装置的制作方法

本发明涉及油气技术领域，具体涉及一种用于尾管顶部封隔器的试验装置。

背景技术：

在油气施工技术领域，尾管顶部封隔器主要用于封隔尾管与上层套管之间的环空，配合尾管悬挂器使用。在固井以及尾管完井施工过程中，尾管顶部封隔器起到防止环空油气上窜，平衡井内压力等作用。从而，尾管顶部封隔器的封压性能的好坏直接影响固井及完井施工的安全。由此，对尾管顶部封隔器进行封压性能测试是设计和生产尾管顶部封隔器中的关键环节。

现有技术中，常采用带密封的试验井筒进行试验，但是这种试验方法所使用的装置复杂，而且安装和操作困难，试验成本很高。

因此，需要发明一种试验装置，使之能对尾管顶部封隔器的封压性能进行测试。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种用于尾管顶部封隔器的试验装置。该试验装置可测试尾管顶部封隔器的坐封载荷，测试尾管顶部封隔器的封压性能是否达到设计需要，以对尾管顶部封隔器的设计和生产出具指导性意见。另外，该试验装置结构简单，易于加工生产。

根据本发明，提出了一种用于尾管顶部封隔器的试验装置，包括：

套在尾管顶部封隔器的外壁上的套筒，套筒与尾管顶部封隔器形成环空，

设置在尾管顶部封隔器的第一端的定位堵头，

设置在尾管顶部封隔器的第二端的支撑堵头，

设置在套筒的第二端的试压封头，并在试压封头上设置有能与环空连通的试压进液口，

能使尾管顶部封隔器坐封的坐封组件和能用于限定尾管顶部封隔器的位置 的定位组件，坐封组件和定位组件能选择性地设置在套筒的第一端，

能与试压进液口连通的液压源。

在一个实施例中，坐封组件包括间隙式套接在定位堵头的外壁上的坐封筒，坐封筒的第二端与尾管顶部封隔器的滑套抵接。

在一个实施例中，坐封组件还包括：

能拆卸式设置在套筒的第一端的坐封封头，坐封封头能与定位堵头和套筒形成第一腔，并在坐封封头的第一端设置有能与第一腔连通的坐封进液口，坐封进液口能与液压源相连，

设置在第一腔内并与第一腔的腔壁密封式接触的活塞，活塞与坐封筒的第一端连接。

在一个实施例中，在活塞的第一端设置标尺，标尺穿过坐封封头的第一端面延伸到第一腔的外部。

在一个实施例中，标尺与坐封封头之间设置动密封。

在一个实施例中，定位组件包括能拆卸式设置在套筒第一端的定位封头，以及第一端与定位封头连接而第二端与定位堵头抵接的定位件。

在一个实施例中，定位件构造为与定位封头螺纹连接的定位螺栓。

在一个实施例中，支撑堵头的第二端设置有槽，并且槽的槽壁与试压封头抵接以形成第二腔，第二腔能与试压进液口连通，在槽的槽壁上设置有连通环空和第二腔的流体孔。

在一个实施例中，在套筒的外壁上设置用于控制套筒内的温度的控温组件。

在一个实施例中，套筒均能选择性与定位组件和坐封组件螺纹连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于，该试验装置能通过坐封组件使尾管顶部封隔器坐封在套筒与尾管顶部封隔器所形成的环空中，在尾管顶部封隔器坐封后，能利用液压源通过试压封头处的试压进液口向环空中注入具有压力的液体，以测试和证明尾管顶部封隔器的封压性能。并且，该试验装置结构简单，操作方便。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的实施例的坐封状态时的试验装置的结构图；

图2显示了根据本发明的实施例的封压状态时的试验装置的结构图；

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1和2均显示了根据本发明的用于尾管顶部封隔器的试验装置100。如图1、2所示，试验装置100包括套筒7、定位堵头6、支撑堵头10、试压封头11、坐封组件50、定位组件80以及液压源13。其中，套筒7构造为管状，并能套接在尾管顶部封隔器8的外壁上，以使得套筒7与尾管顶部封隔器8形成环空14。定位堵头6设置在尾管顶部封隔器8的第一端，用于封堵尾管顶部封隔器8的内腔。支撑堵头10设置在尾管顶部封隔器8的第二端，用于封堵尾管顶部封隔器8的内腔。试压封头11设置在套筒8的第二端。在试压封头11上设置有能与环空14连通的试压进液口12。坐封组件50能在测试封压性能前，使尾管顶部封隔器8坐封。在封压测试过程中，定位组件80用于限定尾管顶部封隔器8的位置。根据工序的不同，坐封组件50和定位组件80选择性地设置在套筒7的第一端。液压源13能与试压进液口12连通，从而通过试压进液口12能向环空14内注入具有压力的液体，以测试坐封的尾管顶部封隔器8的封压性能。

根据本发明的实施例，如图1所示，坐封组件50包括坐封筒5。坐封筒5间隙式套接在定位堵头6的外壁上，并且坐封筒5的第二端与尾管顶部封隔器8的滑套15抵接。由此，可在坐封筒5的第一端施加力驱动坐封筒5由第一端方向向第二端方向运动，以使尾管顶部封隔器8的滑套15推动膨胀套23径向膨胀而坐封。这种结构形式简单，通过坐封筒5便能实现尾管顶部封隔器8的坐封。

在一个实施例中，坐封组件50还包括能拆卸式设置在套筒7的第一端的坐封封头4。坐封封头4与定位堵头6或者坐封封头4与定位堵头6以及套筒7形成第一腔16。在坐封封头4的第一端设置有能与第一腔16连通的坐封进液口2。坐封进液口2能与液压源13相连接。在第一腔16内设置活塞3，其与第一腔16的腔壁密封式接触，并且活塞3与坐封筒5的第一端连接。由此，在坐封操作过程中，可利用液压源13向坐封进液口2内泵送具有压力的液体，液体推动活塞3运动以驱动坐封筒5移动，从而使得尾管顶部封隔器8的膨胀套23径向膨胀而 坐封。通过这种设置，可以利用液压驱动的方式对坐封筒5进行加压，以确保能精确地控制坐封载荷。同时，通过液压坐封的方式能保证结构简单，施力操作简便。另外，通过上述方式能将力均匀地施加到坐封筒5上，保证坐封筒5能平稳运动，从而保证尾管顶部封隔器8的坐封效果。

在一个实施例中，在活塞3的第一端设置标尺1。标尺1穿过坐封封头4的第一端面而延伸到第一腔16的外部。通过设置标尺1可以表示活塞3的轴向移动距离，从而判断膨胀套23的轴向变形距离，以辅助判断膨胀套23是否坐封到位。优选地，标尺1与坐封封头4之间设置动密封17，以保证第一腔16内的密封效果。进一步优选地，动密封17为油封。这种密封结构保证了第一腔16密封的同时，又同时利用了油封的密封性好、成本低等优点。

优选地，坐封封头4能与套筒7螺纹连接，以助于坐封封头4能由套筒7上快速拆卸和安装。

在利用坐封组件50使得尾管顶部封隔器8坐封后，需要对封压性能进行试验，以确定尾管顶部封隔器8的封压性能是否达到设计要求。由此，可将设置在套筒7的第一端的坐封组件50拆卸下来，以换为定位组件80。

如图2所示，定位组件80包括能拆卸式设置在套筒7第一端的定位封头22和定位件18。定位件18的第一端与定位封头22连接，而第二端与定位堵6抵接。由此，即便是在尾管顶部封隔器8的第二端施加有推动尾管顶部封隔器8向第一端移动的力时，由于设置有定位组件80，则尾管顶部封隔器8被限定在套筒7的固定位置，而不进行轴向移动。

在一个实施例中，定位件18构造为定位螺栓，并与定位封头22螺纹连接。由于测试不同的尾管顶部封隔器8或者零部件之间的加工尺寸差异等原因，使定位堵头6和定位封头22之间的轴向距离并不完全相同，而通过这种设置可以通过旋拧定位件18而保证定位件18能始终与定位堵头6抵接，从而保证尾管顶部封隔器8在套筒7内的位置。同时，这种设置方式还有利于定位组件80的安装，在安装过程中，可以先将定位封头22安装在套筒7上，再安装定位件18，并经过旋拧使定位件18抵紧定位堵头6。

优选地，定位封头22与套筒7螺纹连接，以助于定位封头22能由套筒7上快速拆卸和安装。同时，这种连接关系便于实现套筒7与定位封头22和坐封封头4的选择性连通。

为保证泵送的液体能均匀的作用在坐封的膨胀套23上，以确保测试的精度，在支撑堵头10的第二端设置有槽19。槽19的槽壁与试压封头11抵接以形成第二腔20。第二腔20能与试压进液口12连通，在槽19的槽壁上设置有连通环空14和第二腔20的流体孔21。优选地，流体孔21在槽19的槽壁的周向方向上均匀分布。由此，具有压力的液体通过试压进液口12进入到第二腔20内，再由流体孔21进入到环空14中并作用到坐封的膨胀套23上。液压源13泵送的液体压力到预设的封压压力值时，停止升压，并稳压一定时间后，如果没有压降，表示尾管顶部封隔器8的封压性能可达到预设的封压压力值。

为了模拟尾管顶部封隔器8的实际工作环境，以准确的测试尾管顶部封隔器8的工作性能，在套筒7的外壁上设置用于控制套筒7内的温度的控温组件9。通过这种设置能更好的模拟尾管顶部封隔器8的实际工作环境，以确保试验数据更贴近于真实工作的现场。

下面根据图1和2详细描述使用试验装置100来测试尾管顶部封隔器8的封压性能的方法：

首先，将坐封组件50设置在套筒7的第一端，此时定位组件80未与套筒7连接，以用于备用。控制控温组件9以使套筒7内的温度升高。经过一段时间，当套筒7内的温度达到试验目标温度时，例如，不小于120摄氏度，恒温保持一段时间(例如，22-26小时)。然后，将液压源13与坐封进液口2相连接，以向其中泵送液体，液体推动活塞3以驱动坐封筒5运动，从而使得尾管顶部封隔器8的膨胀套23径向膨胀而坐封。在这过程中，液压源13所泵送的液体压力逐渐升高并到预设坐封压力(例如，5-7兆帕)后，稳压一段时间(例如4-6分钟)，以确保尾管顶部封隔器8完全坐封。同时，还要通过标尺1判断膨胀套23的轴向变形尺寸，以估计尾管顶部封隔器8是否完全坐封。利用控温组件9使温度继续保持。接着，将坐封组件50从套筒7上拆卸下来。并将定位组件80安装在套筒7上，并旋拧定位件18以保证定位件18顶紧定位堵头6。再有，将试压进液口12与压力源13相连接，向环空14内泵送液体，直至液体压力升高到预设的测试目标值(例如，65-75兆帕)时，稳压13-17分钟。如果没有压降，则证明所测试的尾管顶部封隔器8在一定温度下的封压能力不小于测试目标值。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而 这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。