一种用于测试自膨胀式封隔器的装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于测试自膨胀式封隔器的装置，其包括：用于容纳自膨胀式封隔器的筒体，筒体包括设置有进液口和出液口的第一端以及设置有观察口的第二端；封堵件，封堵件用于封堵自膨胀式封隔器的中心管；连接于筒体的固定件，固定件用于固定自膨胀式封隔器；以及连接于出液口的泄压阀，其中，进液口用于连接试压装置。采用这种装置可以测试大排量条件下自膨胀式封隔器的封压能力。
【专利说明】
一种用于测试自膨胀式封隔器的装置
技术领域
[0001]本发明涉及石油工程领域，特别涉及一种用于测试自膨胀式封隔器的装置。
【背景技术】
[0002]在油气井工程领域的裸眼分段压裂施工中，自膨胀式封隔器作为一种新型的井筒裸眼段的层间分隔工具，需要在大排量压裂过程中对不规则井眼和扩大率较大井眼进行可靠的层间封隔，因此需要进行自膨胀式封隔器在大排量条件下对不规则井眼的封压试验，以验证其性能。现有自膨胀式封隔器试验装置无法测试大排量条件下(即注入的压裂液的排量大于或等于lm3/s)自膨胀式封隔器的封压能力。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题为提供一种能测试在大排量条件下的自膨胀式封隔器的封压能力的装置。为解决上述问题，本发明提供了一种用于测试自膨胀式封隔器的装置，包括:用于容纳自膨胀式封隔器的筒体，筒体包括设置有进液口和出液口的第一端以及设置有观察口的第二端；封堵件，封堵件用于封堵自膨胀式封隔器的中心管；连接于筒体的固定件，固定件用于固定住自膨胀式封隔器；以及设置在出液口处的泄压阀，其中，进液口用于连接试压装置。
[0004]在一个具体的实施例中，固定件连接于封堵件，固定件通过封堵件来固定自膨胀式封隔器。
[0005]在一个具体的实施例中，固定件和封堵件一体成型并且构造为一端可以套装在自膨胀式封隔器的中心管的端部上的且另一端可以安装在第一端的密封盖。
[0006]在一个具体的实施例中，装置还包括外周壁抵接于筒体的内周壁的扶正环，扶正环可以套装在中心管靠近第二端的一端上。
[0007]在一个具体的实施例中，扶正环设置有轴向延伸的并且两端分别接通于扶正环的两端面的通道。
[0008]在一个具体的实施例中，筒体为金属件，筒体的内周壁上分布有密集排布的若干凸起以及相邻凸起之间形成的凹坑。
[0009]在一个具体的实施例中，筒体的内周壁围合而成的腔室的横截面为椭圆形。
[0010]在一个具体的实施例中，装置还包括用于加热筒体的加热组件。
[0011]在一个具体的实施例中，加热组件包括套装在筒体的外周壁上的水箱以及连接于水箱的电加热栗。
[0012]在一个具体的实施例中，水箱包括套在筒体上的且接通于电加热栗的套管，以及分别安装在套管两端的第一端盖和第二端盖。
[0013]根据本发明，筒体可以模拟不规则的裸井井筒的井壁。水流从进液口流入、从泄压阀流出，可以模拟裸井井筒施工段的大排量条件下的流量。泄压阀具有稳压的作用，可以用于模拟裸井井筒施工段的大排量条件下的压力。同时，还可以从观察口观察自膨胀式封隔器在模拟大排量条件下是否完成了封堵。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。
【附图说明】
[0014]在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
[0015]图1为本发明的一种实施方式的用于测试自膨胀式封隔器的装置的局部剖视示意图。
[0016]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】
[0017]下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0018]如图1所示，用于测试自膨胀式封隔器的装置100包括筒体10、密封盖17以及泄压阀40。自膨胀式封隔器200设置在筒体10内，自膨胀式封隔器200 —般包括中心管201和设置在中心管201外周壁上的膨胀密封胶筒202。中心管201为金属管，两端通常均设置有螺纹，在本实施例中，这两端的螺纹均为外螺纹。膨胀密封胶筒202 —般由遇水膨胀和/或遇油膨胀的橡胶制成。
[0019]筒体10包括承压管11、第一套筒12和第二套筒13。承压管11为筒体10的主体结构。承压管11构造为圆筒状。承压管11的第一端和第二端上均设置有外螺纹。第一套筒12和第二套筒13的内周壁上均设置有与该外螺纹相配合的内螺纹，这样第一套筒12和第二套筒13可以分别螺纹连接到承压管11的第一端和第二端。当第一套筒12和第二套筒13套装到承压管11上时，在筒体10内形成用于容纳自膨胀式封隔器200的内腔。筒体10的内周壁主要用来模拟裸眼井筒壁。筒体10的第一端包括第一套筒12和承压筒11的第一端。筒体10的第二端包括第二套筒13和承压筒11的第二端。
[0020]筒体10还包括均贯穿筒体10的进液口 15、出液口 16以及观察口 14。在本实施例中，进液口 15和出液口 16设置在承压筒11的第一端，观察口 14设置在第二套筒13的端部。进液口 15用于连接试压装置。该试压装置可以为压力栗或水压试验栗。优选地，观察口 14设置在第二套筒13的端部的中心。
[0021]第一套筒12的端部还设置螺纹连接孔19。螺纹连接孔19两端的延伸方向为第一套筒12的轴向。螺纹连接孔19的内壁上设置有内螺纹。
[0022]密封盖17包括封堵部20以及与封堵部20相连的固定部21。封堵部20呈桶状，封堵部20的内周壁上设置有内螺纹。这样，密封盖17的封堵部20就可以套装在自膨胀式封隔器200的中心管201的一端上，并与中心管201形成螺纹连接。由此，封堵部20就封堵住了中心管201，同时密封盖17与自膨胀式封隔器200相互固定。固定部21为设置在封堵部20的端部且与封堵部20同轴的圆柱体。固定部21的外周壁上设置有外螺纹。固定部21的外螺纹可以与第一套筒12的螺纹连接孔19相配合，使得密封盖17固定在第一套筒12上。进而，密封盖17可以将自膨胀式封隔器200固定在筒体10上。优选地，螺纹连接孔19与密封盖17同轴。这样，自膨胀式封隔器200安装到密封盖17上后与筒体10同轴。
[0023]用于测试自膨胀式封隔器的装置200还包括泄压阀40。泄压阀40设置在出液口16上。当筒体10的出液口 16处的压力达到泄压阀40的开启压力值时，泄压阀40打开，使得筒体10内的压力维持在开启压力值。泄压阀40在封压试验中作为排液口和稳压器。
[0024]对自膨胀式封隔器200的封压试验包括静压测试阶段和大排量测试阶段。用于测试自膨胀式封隔器的装置100测试自膨胀式封隔器200时，先将密封盖17安装到自膨胀式封隔器200上，然后将密封盖17安装到筒体10上。以遇水自膨胀式封隔器200为例，然后将筒体10浸入水溶液中，并使得筒体10内充满水溶液。该水溶液可以是质量浓度为3%的氯化钾溶液。这样浸泡一段时间，如72小时，使膨胀密封胶筒202充分膨胀。然后将筒体10的第二端的水溶液排空。最后将进液口 15连接压力栗，将泄压阀40的开启压力值设置成静压测试压力值，开始进行静压测试。
[0025]在静压测试中，将压力栗连接进液口 15，打开压力栗增压直至泄压阀40开启，关闭压力栗，这时承压筒11的第一端的内周壁与中心筒201的外周壁形成的腔室的压力为静压测试压力值，静压测试压力值例如可以是lOMPa。由于自膨胀式封隔器200的中心管201被封堵，该腔室内的压力只能从膨胀密封胶筒202和承压筒11之间的间隙进行泄压，这时，若从观察口 14观察到有液体从自膨胀式封隔器200与筒体10之间渗出，则证明在该静压测试压力下自膨胀式封隔器200未封堵住筒体10。若从观察口 14未观察到有液体从自膨胀式封隔器200与筒体10之间渗出，则证明在该静压测试压力下自膨胀式封隔器200封堵住了筒体10，然后再进行大排量测试。
[0026]在大排量测试中，进液口 15连接水压试验栗，并将泄压阀的开启压力调高至大排量测试压力值。大排量测试压力值例如可以是20MPa。打开水压试验栗，采用水压试验栗注液来模拟向井筒中注入的压裂液，将其排量设置成目标排量值。该目标排量值例如可以是
1.2m3/min。然后从观察口 14观察是否有液体从自膨胀式封隔器200与筒体10之间渗出，若从观察口 14观察到有液体从自膨胀式封隔器200与筒体10之间渗出，则证明在大排量测试中自膨胀式封隔器200未封堵住筒体10 ;若从观察口 14未观察到有液体从自膨胀式封隔器200与筒体10之间渗出，则证明在大排量测试中自膨胀式封隔器200封堵住了筒体10，由此证明该自膨胀式封隔器200满足分段压裂施工的现场使用要求。
[0027]在一个实施例中，用于测试自膨胀式封隔器的装置100还包括扶正环18。扶正环18可以套装在中心管201靠近筒体10的第二端的一端上，即扶正环18可以套装在中心管201背离密封盖17的一端。扶正环18上设置有轴向延伸的通道。通道的两端分别接通于扶正环18的两个端面。该通道可以通过流体，避免扶正环18堵住渗漏液而不能观察到渗漏。该通道例如可以是扶正环18上设置的轴向切槽形成的。扶正环18可以将自膨胀式封隔器200的端部抬起，使得自膨胀式封隔器200与筒体10同轴，更有利于自膨胀式封隔器200均匀膨胀，这样能模拟自膨胀式封隔器200与井筒始终同轴的工作状态。另外，还可以避免自膨胀式封隔器的装置100与密封盖17连接处的转矩过大。
[0028]在一个实施例中，用于测试自膨胀式封隔器的装置100还包括加热组件50。加热组件50包括水箱51以及连接于水箱的电加热栗57。水箱51套装在承压筒11的外周壁上。水箱51包括进水口 54和出水口 53。电加热栗57可以为加热循环栗。电加热栗57的出口连接进水口 54，电加热栗57的入口连接出水口 53。在水箱51和电加热栗57内充入水，电加热栗57用于加热水并循环栗送这些热水。热水输入到水箱51内后，将其热量传递给承压筒51，由此，承压筒51的温度升高。电加热栗57可以将其出口输出的热水的温度控制在一个预设值。通常，承压筒51的温度被加热到一个恒定值时，这个恒定值略低于预设值。这时，可以通过设定预设值使承压筒51上的温度达到一个目标值。这个目标值可设定为分段压裂施工的现场的井下温度值，这样该用于测试自膨胀式封隔器的装置100即可模拟井下温度，使得该测试的温度条件也能逼近于现场环境。当然，还可以设置一个连接于电加热栗57的加热部件的温控器，该温控器设置在筒体11上，该电路可以根据筒体11上的温度来启闭电加热栗57的加热部件使得筒体11的温度达到目标值。该目标值可设定为90 °C。在本实施例中，水箱51包括套管52、第一端盖56和第二端盖55。套管52为管状。进水口 54和出水口 53均设置在套管52上。套管52套在承压筒11上。第一端盖56和第二端盖55呈环形，均套装在承压筒11上并分别固定并密封套管52。这样，套管52、承压筒
11、第一端盖56和第二端盖55为合成水箱51。
[0029]在一个实施例中，筒体10为金属件。对筒体10的内周壁(即承压筒11的内表面)进行表面拉毛处理，在筒体10的内周壁上形成有若干密集排布的凸起，在相邻凸起之间形成凹坑。这样可以在筒体10的内周壁上精确地模拟裸井井筒壁上的凸起，以获得更贴近于裸井井筒的效果，而且凸起部分相对更稳固，不会在自膨胀封隔器封堵时挤落而影响试验效果。另外，金属的筒体10易于进行表面拉毛处理。
[0030]在一个实施例中，承压筒11的内腔的横截面为椭圆形。即筒体10的内周壁围合而成的腔室的横截面为椭圆形。自膨胀式封隔器200所封隔的裸井井筒段的横截面类似于圆形，但不规则，测量该井筒段的数据后，取其最大井径和最小井径作为上述椭圆形的长轴和短轴，这样，该筒体10的内周壁即可模拟该井筒段的极限条件下的井壁形状。
[0031]需要说明的是，进液口 15和出液口 16不限于设置在承压筒11上，进液口 15和出液口 16还可以设置在第一套筒12上，观察口 14也不限于设置在第二套筒13上，观察口 14还可以设置在承压筒11的第二端。由此，进液口 15、出液口 16只需设置在筒体10的第一端即可，观察口 14只需设置在筒体10的第二端即可。另外，封堵部20与固定部21可以拆分开来，封堵部20和固定部21可以分别用封堵件和固定件代替，封堵件只需要实现封堵中心管201，而固定件只需要实现将筒体10与自膨胀式封隔器200相对固定即可，由此可知，密封盖17相当于封堵件和固定件一体成型的优选方式。例如，封堵件可以为盖住中心管201 一端的端盖，封堵件也可以是可以封堵住中心管201的塞子。
[0032]虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【主权项】
1.一种用于测试自膨胀式封隔器的装置，包括: 用于容纳自膨胀式封隔器的筒体，所述筒体包括设置有进液口和出液口的第一端以及设置有观察口的第二端； 封堵件，所述封堵件用于封堵所述自膨胀式封隔器的中心管； 连接于所述筒体的固定件，所述固定件用于固定住所述自膨胀式封隔器；以及 设置在所述出液口处的泄压阀， 其中，所述进液口用于连接试压装置。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定件连接于所述封堵件，所述固定件通过所述封堵件来固定所述自膨胀式封隔器。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述固定件和所述封堵件一体成型并且构造为一端可以套装在所述自膨胀式封隔器的中心管的端部上的且另一端可以安装在所述第一端的密封盖。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括外周壁抵接于所述筒体的内周壁的扶正环，所述扶正环可以套装在所述中心管靠近所述第二端的一端上。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述扶正环设置有轴向延伸的并且两端分别接通于所述扶正环的两端面的通道。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述筒体为金属件，所述筒体的内周壁上分布有若干凸起以及相邻凸起之间形成的凹坑。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述筒体的内周壁围合而成的腔室的横截面为椭圆形。8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于加热所述筒体的加热组件。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述加热组件包括套装在所述筒体的外周壁上的水箱以及连接于水箱的电加热栗。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述水箱包括套在所述筒体上的且接通于所述电加热栗的套管，以及分别安装在所述套管两端的第一端盖和第二端盖。
【文档编号】G01M13/00GK105987811SQ201510090165
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月27日
【发明人】杨德锴, 薛占峰, 侯乃贺, 杜鹏德, 刘阳
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院