一种井下防喷器实验台架装置及其操作方法
【专利摘要】本发明公开了一种井下防喷器实验台架装置及其操作方法，属于室内试验【技术领域】，主要用于石油勘探开发过程中带有胶筒的井下防喷器的室内试验过程。该实验台架装置由台架主体结构部分、套管起降部分、压力施加装置部分和测试套管部分组成。在试验过程中先将井下防喷器装入位于套管起降装置中的测试套筒内，通过电动葫芦配合滑轮组合完成井下防喷器的安装和对中，再用压力加载装置施加液压力使胶筒受载被压缩，最后向测试套管泵入钻井液来检验胶筒在变形条件下对钻柱环空的封隔效果。该实验台架装置具有操作省力，结构简单和胶筒变形过程易于观察的特点，能有效对带有胶筒的井下防喷器的工作性能进行检验和展示。
【专利说明】一种井下防喷器实验台架装置及其操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种井下防喷器开展相关室内试验的实验技术，具体是一种用于对带有胶筒的井下防喷器进行密封试验测试和功能验证的实验台架装置及其操作方法。
【背景技术】
[0002]在石油天然气勘探开发中，随着现代石油钻采技术的发展，如深井、超深井、高压油气井及广泛采用的平衡钻井工艺的发展，特别是在为发现、解放和保护油气层而日益受到重视的欠平衡(负压)钻井技术中，由于井下压力高而复杂，如果仅靠地面井控设备控制钻井过程中流体的流动和井内压力会大大增加井喷事故发生的可能性,位于深部地层的流体一旦失去控制，就会导致井喷失控和造成钻井设备损坏，进而危及钻井人员的安全和自然环境的污染，最后因油气资源的严重破坏而导致油气井报废等后果发生。当一种包含高压流体的地下构造在钻井过程中被钻头刺穿时，流体的局部压力可能会完全超过位于其上部泥浆的液柱压力，这样的情况下可能出现井涌现象并且最终导致来自于井环的钻井泥浆形成井喷。防喷器作为能及时发现和控制溢流现象，避免油气资源浪费并保护钻井设备及人身安全的关键井控装置部件，对钻井、修井和试油等整个钻井工程作业过程中控制井口压力和防止井喷事故都起着非常重要的作用。防喷器系统经历了三个发展阶段:第一阶段为手动闸板防喷器；第二阶段为液压闸板防喷器和环形防喷器；第三阶段为以高压、大通径、可变径和不断完善的结构为主要特征的液压防喷器，现在国内外正在着手开发完善以井下防喷器为代表的第四代产品。
[0003]防喷器系统作为钻井井控装置中的核心设备，目前各种各样的井口防喷器虽已能有效控制井口井涌井喷事件，但是关闭井口防喷器防止流体流动或控制压力就有可能会增加井下井喷的可能性。井下井喷事故的出现对于油气地层、钻井设备和人员安全仍然有很大的威胁，而地面井控操作可能会存在由于操作失误和设备故障引起的地面井喷失控的问题，所以通过对井下防喷器的设计研究就可能解决这类问题，也能在深井钻探过程中有效地控制井喷以保证在规定的时间内圆满的完成工作要求和提高生产地安全性。
[0004]在井下防喷器中，处于密封部分的胶筒是具有重要作用的核心部件之一，自从这类井下工具问世以来，在工具使用过程中的密封问题一直是人们所关注的重点。由于工具密封的主要元件一胶筒使用非线性材料制成，在井下防喷过程中通过胶筒座的挤压变形而达到密封的作用，其理论研究较难，目前对这类密封元件的研究主要集中在工具的井下工作性能分析和室内试验方面，如胶筒的耐温耐压以及胶筒对套管接触应力模拟试验研究等。通过调研得知位于新疆的吐哈油田钻采工艺研究院曾开展过有关胶筒接触应力的相关模拟试验研究，其通过在套管壁周围分布应力传感器，测得胶筒在密封环空时接触应力的大小及分布情况，试验结果对这类井下工具的设计和现场使用提供了重要的理论依据，具有十分重要的意义，目前国内也有学者结合相应的室内试验装置得到数据，再根据胶筒的设计原理、受力状态及力学特征来分析压缩式胶筒的工作温度和工作压差对其工作性能影响。[0005]因此，在对这一类拥有密封胶筒的井下防喷器设计研究过程中，处于设计阶段的工具在完成样品制作后会进行相应的室内试验来对其功能进行验证，并结合试验过程中的具体试验结果反过来继续对设计方案进行改进和完善，然后再试验再改进，直到满足现场运用的要求为止。在新的井下防喷器从设计在投入现场大规模实际运用过程中，开展相关室内试验必不可少，而与之相配套的室内实验台架装置的设计和制造更具有十分重要的作用和意义。
【发明内容】
[0006]为了对包含密封胶筒装置的井下防喷器的密封性能进行试验研究，同时利用室内实验台架装置对现场实际工况的近似模拟试验来对新型井下防喷器的进一步优化设计提供参考，本发明提供一种用于井下防喷器的实验台架，该实验台架通过压力施加装置和测试套筒相配合，能够有效的对胶筒在受外载荷条件下的密封效果进行考察，同时该台架结构简单，操作便捷省力。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0008]本发明的井下防喷器实验台架装置包括实验台架主体结构部分，套管起降部分，压力施加装置部分和测试套管部分组成。实验台架主体结构部分包括实验台架底座，实验台架主框架，液压动力源承载装置和定滑轮组，实验台架的底座使用热轧工字钢材料先进行气割工具成型处理和使用角磨机打磨坡口，再焊接成方形结构以保证整个实验台架主体结构的稳定性。为了保证实验台架内部拥有足够的工具布置空间和较好的力学性能，采用类似于空腹桁架结构的门框式结构作为实验台架的主框架，同时在两立柱与台架底座之间焊接有四根斜撑来防止实验过程中实验台架主框架的横向摆动，在两立柱与实验台架底梁和顶梁之间焊接有四块三角筋板来改善整体受力情况。液压动力源承载装置设计成可拆卸式，方便具有一定重量的压力施加端的安装和拆卸，承载装置的下顶板钻有沉头孔，使用内六角螺钉将压力施加端底部与下顶板相连接，同时上顶板和下顶板边缘处还钻有四个或者以上的通孔，使用长脚螺栓通过该通孔与螺母相配合将压力施加端安装在实验台架顶梁上，焊接在液压动力源承载装置上顶板上表面的定滑轮组与其他滑轮组配合，可实现具有一定重量的井下防喷器的安装转动动作。
[0009]由于采用了上述结构，该实验台架装置的主体结构作为实验过程中的主要承载部件，在开展相关实验时其不仅具有较好的稳定性以保证实验的安全可靠进行，同时还拥有较好的力学性能而使该台架能够承受多种类型的载荷作用。
[0010]本发明所述的套管起降部分包括套管起降装置，钢丝绳，地面定滑轮组和电动葫芦。套管起降装置底部有一块支撑板用于放置测试套管和井下工具，在支撑板上安装有两个以上数量的转动连接铰链，将两块角钢与支撑板连接以实现角钢绕连接铰链的旋转运动，三个或以上数量的抱箍装置安装在角钢竖直方向并与两角钢形成环形空间，测试套管被放置在环形空间中便于实现井下工具在开展相关实验过程中的方便省力安装和与压力施加端活塞杆的对中性要求，抱箍装置中的抱箍环能快速的安装与卸下，防止其阻挡从测试套管椭圆视窗中对实验现象的观察，套管起降装置中滑轮与滑轮支撑件和滑轮稳固件三者组合安装于两块角钢上部位置，与其他滑轮组配合来完成测试套管和井下工具的安装工作。地面定滑轮组使用地脚螺栓固定于地面上，与电动葫芦相配合带动钢丝绳的移动，电动葫芦作为牵引套管起降装置绕支撑板上连接铰链做旋转运动的动力来源，是套管起降部分达到安装和拆卸过程快捷省力的重要部件之一。
[0011]由于采用了上述结构，该实验台架装置的套管起降部分能够快速实现测试套管和井下工具的安装和拆卸，采用电动葫芦和钢丝绳带动滑轮组移动的工作方式更加省力，而使用抱箍装置一方面满足套管起降装置在向上移动过程中对测试套筒产生径向约束以便于实现对中性要求，另一方面也能更加快捷的实现测试套管和工具的安装。
[0012]本发明所述的压力施加装置部分包括压力施加端，液压控制组件，液压管线和液压动力源。压力施加端通过液压动力源承载装置安装于实验台架主框架顶梁上，其液压杆方向朝下对准井下防喷器的一端，通过液压杆的伸出和回缩动作对工具施加压力使工具中的胶筒被压缩或回弹。压力施加端的液压油进出口处安装有液压控制组件，通过该组件使施加的压力大小在一定数值上保持稳定，满足在一定压力大小下对胶筒进行相关的密封蹩压试验要求以检验胶筒的密封效果，液压管线是液压油的流动回路，将液压动力源产生的液压力输送到压力施加端。
[0013]由于采用了上述结构，该实验台架的压力施加装置部分可以模拟外载荷来源端对井下工具进行施加力的作用，从而使胶筒受载被压缩而变形，液压控制组件能使压力施加端的压力输出保持在一个稳定的数值范围内。
[0014]本发明所述的测试套管部分包括上套管和下套管两部分，两者通过带有密封圈的螺纹进行连接，在上套管中设置有一定数量的椭圆视窗，可通过该结构清晰地观察到胶筒在受到外载荷时的变形情况，同时在下套管下部位置安装有快速接头用于作为钻井液进入测试套管的出入口，下套管的底部使用一块圆形平板进行焊接形成密封端。
[0015]由于采用了上述结构，该实验台架的测试套管部分能够对现场真实工况进行近似模拟，也能对胶筒受力变形后的密封效果进行进一步细致验证和通过椭圆视窗观察到胶筒的变形状态过程。
[0016]本发明的井下防喷器实验台架装置能够较好的的模拟井下环境中井下防喷器的受力情况:通过压力施加端对工具施加外载荷，工具中胶筒变形封隔套管环空，通入钻井液来检验胶筒的密封效果。该台架结构简单，一定程度上满足了在室内试验过程中对井下防喷器胶筒密封性验证的需要，能够对工具中胶筒受力变化过程进行直观的认识，特别是对压缩式胶筒膨胀时施加的压力和封隔力也有一定的了解。该实验装置的实验过程简单易行，台架可操作性强且便捷省力。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和例子对本发明作进一步的说明。
[0018]图1是本发明中井下防喷器实验台架装置的结构示意图。
[0019]图2是图1中实验台架液压动力源承载装置的下顶板结构示意图
[0020]图3是本发明中实验台架主框架结构示意图。
[0021]图4是图2中实验台架主框架结构中三角筋板部分的局部放大视图。
[0022]图5是本发明中实验台架底座结构示意图。
[0023]图6是本实验中套管起降装置的结构示意图。
[0024]图7是图5中套管起降装置的俯视图。[0025]图8是本发明中测试套管的全剖视图。
[0026]图9是图7中测试套管的螺纹连接结构局部放大图。
[0027]图10是图7中测试套管上套管的椭圆视窗结构单一剖切面视图
[0028]图中标记:1-实验台架底座、1-1_底座段一、1-2-底座段二、2-实验台架主框架、2-1-实验台架底梁、2-2-三角筋板、2-3-斜撑、2-4-立柱、2_5_实验台架顶梁、3-套管起降装置、3-1-支撑板、3-2-角钢与支撑板连接铰链、3-2a-铰链转动套筒、3-2b-铰链转轴、3-2c-销孔、3-2d-铰链支撑件、3-3-角钢、3-4-抱箍装置、3_4a_转轴套筒、3_4b_抱箍转轴、3-4c-抱箍环、3-5-滑轮稳固件、3-6-滑轮支撑件、3-7-定滑轮、4-钢丝绳、5-压力施加端、6-液压动力源承载装置、6-1-螺母、6-2-下顶板、6-2a-通孔、6-2b-沉头孔、6-3-长脚螺栓、6-4-上顶板、7-定滑轮组、7-1-滑轮支撑件、7-2-顶部滑轮、8-液压控制组件、9-液压管线、9-1-进液管线、9-2-出液管线、10-测试套管、10-1-上套管、10-2-下套管、10-3-椭圆视窗、10-4-快速接头、11-电动葫芦、12-地面定滑轮组、12-1-地面滑轮、12-2-地面滑轮支撑架、12-3-地脚螺栓、13-液压动力源。
【具体实施方式】
[0029]本发明的井下防喷器实验台架装置，其例如图1所示，它包括实验台架主体结构部分如图2、图3、图4、图5，套管起降部分如图6、图7，压力施加装置部分如图1和测试套管部分如图8、图9、图10所组成。
[0030]实验台架主体结构部分(如图2、图3、图4、图5所示)包括了实验台架底座1、底座段一 1-1、底座段二 1-2、实验台架主框架2、实验台架底梁2-1、三角筋板2-2、斜撑2_3、立柱2-4、实验台架顶梁2-5、液压动力源承载装置6、螺母6-1、下顶板6-2、通孔6_2a、沉头孔6-2b、长脚螺栓6-3、上顶板6-4、定滑轮组7、滑轮支撑件7_1和顶部滑轮7_2。实验台架主框架2由实验台架底梁2-1和实验台架顶梁2-5将两根立柱2-4焊接在一起组成，实验台架底梁2-1和实验台架顶梁2-5位于两根立柱2-4之间，四块三角筋板2-2焊接在两梁与两立柱之间以改善实验台架整体受力情况。底座段一 1-1和底座段二 1-2采用工字钢材料加工,先通过气割工具对原材料进行切割处理和角磨机进行坡口打磨,再与实验台架主框架2用焊接方式连接形成长方形状的实验台架底座I。四根斜撑2-3采用槽钢加工制成，并将槽钢两端切割坡口后焊接在立柱2-4与实验台架底座I之间。液压动力源承载装置6中下顶板6-2 (如图2所示)中心位置钻有四个沉头孔6-2b和四个或以上的通孔6-2a,使用内六角螺栓将压力施加端5底部与下顶板6-2形成可拆卸式的螺栓连接形式，便于对压力施加端5的安装和更换维修，上顶板6-4也钻有四个或以上的通孔，使用长脚螺栓6-3穿过两顶板间的通孔和螺母6-1相配合将压力施加端5安装于实验台架顶梁2-5的下表面，定滑轮组7由滑轮支撑件7-1和顶部滑轮7-2组成并焊接于上顶板6-4上。
[0031]套管起降部分(如图6、图7所示)包括套管起降装置3、支撑板3-1、角钢与支撑板连接铰链3-2、铰链转动套筒3-2a、铰链转轴3-2b、销孔3_2c、铰链支撑件3_2d、角钢3_3、抱箍装置3-4、转轴套筒3-4a、抱箍转轴3-4b、抱箍环3_4c、滑轮稳固件3_5、滑轮支撑件3-6、定滑轮3-7、钢丝绳4、电动葫芦11、地面定滑轮组12、地面滑轮12_1、地面滑轮支撑架12-2和地脚螺栓12-3。套管起降装置3中的支撑板3-1安装于实验台架底梁2_1中间位置上，其上焊接有两个或者以上的角钢与支撑板连接铰链3-2，便于两块角钢3-3与支撑板3-1形成绕连接铰链3-2的相互转动关系以完成测试套管10和井下防喷器的安装。角钢与支撑板连接铰链3-2中铰链支撑件3-2d焊接在两块角钢3-3底部，铰链转轴3-2b与其垂直焊接并能在铰链转动套筒3-2a中自由转动，铰链转轴3-2b未焊接端钻有销孔3-2c以便插入蝴蝶销防止其在转动过程中滑落出铰链转动套筒3-2a。两块角钢3-3边缘的竖直方向上间隔一定距离安装有抱箍装置3-4，一个抱箍环3-4c与两个抱箍转轴3-4b焊接而成,抱箍装置3-4的转轴套筒3-4a轴线位于竖直方向且焊接在两角钢上，同时部件在焊接好后两个抱箍转轴3-4b连同抱箍环3-4c能够顺利插入到转轴套筒3-4a中并能实现轻松的取出和重新安装插入。套管起降装置3中的滑轮稳固件3-5焊接在两块角钢3-3的顶部位置，滑轮支撑件3-6和定滑轮3-7组成的定滑轮组又与滑轮稳固件3-5焊接而成。地面定滑轮组12由地面滑轮12-1和地面滑轮支撑架12-2组成，通过地脚螺栓12-3固定于地面上并与电动葫芦11摆在一条水平线上。钢丝绳4 一端起始于定滑轮3-7，绕过位于实验台架顶梁2-5上的顶部滑轮7-2和地面定滑轮组12中的地面滑轮12-1，另一端固定在电动葫芦11的转轴上，由电动葫芦11提供动力带动钢丝绳4使套管起降装置3绕角钢与支撑板连接铰链3-2转动使测试套管10连同井下防喷器由水平放置转为竖直放置，实现工具的安装和满足与压力施加端5的对中性要求。
[0032]压力施加装置部分(如图1所示)包括了压力施加端5、液压控制组件8、液压管线
9、进液管线9-1、出液管线9-2和液压动力源13。液压动力源13通过进液管线9_1连接压力施加端5上的液压控制组件8，然后再通过出液管线9-2回到液压动力源13而形成一个闭环液压回路，液压动力源13提供液压力给压力施加端5，使其作用于井下防喷器而使工具中的胶筒受载产生变形测试套管10形成密封。
[0033]测试套管部分(如图8、图9、图10所示)包括了测试套管10、上套管10_1、下套管10-2、椭圆视窗10-3和快速接头10-4。套管10-1和下套管10_2通过带有密封圈的螺纹进行连接，下套管10-2的底部使用一块圆形平板与之焊接形成密封端，在上套管10-1上端合适位置开设有一定数量的椭圆视窗10-3，便于对胶筒变形密封过程进行观察。当需要观察胶筒的受力变形过程时可将测试套管10的下套管10-2通过螺纹连接卸下，使工具的胶筒露在椭圆视窗10-3的范围内；当需要检验胶筒在真实工况下的密封效果时，要将下套管10-2通过螺纹连接旋转安装好后再泵入钻井液进行相关的憋压试验。快速接头10-4安装于下套管10-2的底部，其主要作用是与输送钻井液的管线接头实现快速连接。
[0034]井下防喷器实验台架装置进行室内实验的主要过程分为以下几个步骤:
[0035]a.先将测试套管10水平放置在套管起降装置3和角钢3_3之间，然后将抱箍环3-4c连同抱箍转轴3-4b插入到转轴套筒3-4a中，使测试套管10被约束在抱箍装置3_4形成的环形空间中，再将井下防喷器装入到测试套管10中；
[0036]b.将钢丝绳4绕过定滑轮组7中的顶部滑轮7-2和地面定滑轮组12中的地面滑轮12-1，并与电动葫芦11相连接，启动电动葫芦11让钢丝绳4带动套管起降装置3绕角钢与支撑板连接铰链3-2转动，使测试套管10连同井下防喷器由水平放置转为竖直放置，再移动安装在测试套管10中的井下防喷器，完成与压力施加端5的液压活塞杆对中操作；
[0037]c.启动液压动力源13，使液压油通过进液管线9-1流过液压控制组件8后进入压力施加端5，液压力推动压力施加端5的活塞杆向下移动并作用在井下防喷器一端上，使工具中的胶筒受外载荷作用而产生膨胀变形，胶筒的变形达到一定程度后即对测试套管10与井下防喷器之间的环空进行封隔；
[0038]d.将钻井液管线与位于测试套管10中下套管10-2上的快速接头10-4相连接，利用液压泵将钻井液泵入其中后观察胶筒的密封效果，在钻井液输入液压值达到规定的试验要求值后，关掉液压动力源13，由液压控制组件8将压力施加端5的压力保持在一定数值附近范围内，经过一定时间后再观察胶筒对套管环空的密封效果；
[0039]e.试验完成后将下套管10-2中的钻井液反抽出去，重新启动液压动力源13，使液压油通过出液管线9-2回到动力源油池中，此时压力施加端5的液压活塞杆向上回缩，测试套管10中井下防喷器的胶筒回弹将环空位置重新释放出来，启动电动葫芦11将套管起降装置3缓缓放倒，取下井下防喷器后再取出胶筒并检查变形情况；
[0040]f.如要观察井下防喷器中胶筒在受外载荷时的整个变形密封过程，可将井下防喷器装入到测试套管10中之前先旋转螺纹连接将下套管10-2卸下,只使用上套管10-1作为测试套管主要部分，安装过程按照上述实验过程中的操作步骤进行，在不泵入钻井液的试验条件下，通过预先在上套管10-1合适位置开设的椭圆视窗10-3中观察到胶筒的整个变形过程；
[0041]g.试验完成后将测试套管内表面的钻井液清除干净，并对实验装置的运动部件进行维护保养。
【权利要求】
1.一种井下防喷器实验台架装置，其特征在于:所述实验台架由实验台架主体结构部分，套管起降部分，压力施加装置部分和测试套管部分组成；实验台架主体结构部分包括实验台架底座(1)，实验台架主框架(2)，液压动力源承载装置(6)和定滑轮组(7);套管起降部分包括套管起降装置(3)，钢丝绳(4)，电动葫芦(11)和地面定滑轮组(12);压力施加装置部分包括压力施加端(5)，液压控制组件(8)，液压管线(9)和液压动力源(13)。
2.如权利要求1所述的井下防喷器实验台架装置，其特征在于:所述的实验台架主体结构部分中实验台架主框架(2)由实验台架底梁(2-1)，三角筋板(2-2)，斜撑(2-3)，立柱(2-4)，和实验台架顶梁(2-5)组成；实验台架底座(1)由底座段一(1-1)和底座段二(1-2)焊接组成。
3.如权利要求1所述的井下防喷器实验台架装置，其特征在于:所述的实验台架主体结构部分中液压动力源承载装置(6)安装于实验台架主框架(2)的顶梁(2-5)上，液压动力源承载装置(6)的下顶板(6-2)中部位置设置有四个沉头孔(6-2b)，使用内六角螺钉通过沉头孔(6-2b)将压力施加端(5)底部固定于下顶板(6-2)上；下顶板(6-2)和上顶板(6-4)靠近边缘处设置有四个以上的通孔(6-2a)，使用长脚螺栓(6-3)和螺母(6-1)通过通孔(6-2a)将两顶板连同压力施加端(5)装配在实验台架顶梁(2-5)中部位置处。
4.如权利要求1所述的井下防喷器实验台架装置，其特征在于:所述的套管起降装置(3)底部的支撑板(3-1)通过两个以上的角钢与支撑板连接铰链(3-2)与两块角钢(3-3)形成可转动连接，安装于角钢(3-3)外围一棱边上的三个或三个以上的抱箍装置(3-4)与角钢形成环形空间，滑轮稳固件(3-5)与滑轮支撑件(3-6)和定滑轮(3-7)安装于两块角钢(3-3)上端部位置。
5.如权利要求1或4所述的井下防喷器实验台架装置，其特征在于:所述的套管起降装置(3 )中抱箍装置(3-4 )由转轴套筒(3-4a)，抱箍转轴(3_4b )和抱箍环(3_4c )组成，一个抱箍环(3-4c)和两个抱箍转轴(3-4b)焊接好后插入到转轴套筒(3-4a)中，并与两块角钢(3-3)形成环形空间，用于放置测试套管(10)。
6.如权利要求1或4或5所述的井下防喷器实验台架装置，其特征在于:所述的套管起降装置(3)中测试套管(10)被安放在由抱箍装置(3-4)和两块角钢(3-3)形成的环形空间内，便于测试套管(10)和位于套管内的试验工具满足试验过程中的对中性要求；角钢与支撑板连接铰链(3-2)中铰链转动套筒(3-2a)和铰链支撑件(3-2d)焊接好后安装于角钢(3-3)底部，铰链转轴(3-2b)上钻有安装蝴蝶销的销孔(3-2c)。
7.如权利要求1或3所述的井下防喷器实验台架装置，其特征在于:所述的实验台架主体结构部分中定滑轮组(7)由滑轮支撑件(7-1)和顶部滑轮(7-2)组成并焊接于液压动力源承载装置(6)的上顶板(6-4)中间位置；套管起降装置(3)中定滑轮(3-7)，实验台架主体结构部分中定滑轮组(7)和地面定滑轮组(12)中地面滑轮(12-1)三滑轮组成的轮系通过钢丝绳(4)与电动葫芦(11)相连接，由电动葫芦(11)提供动力来实现套管起降装置(3)绕角钢与支撑板连接铰链(3-2)的旋转起降运动。
8.如权利要求1所述的井下防喷器实验台架装置，其特征在于:所述的压力施加装置部分中压力施加端(5)动力来源于通过和液压管线(9)相连接的液压动力源(13)，液压控制组件(8)能实现压力施加端(5)输出的压力稳定保持在一定范围内。
9.如权利要求1或6所述的井下防喷器实验台架装置，其特征在于:所述的测试套管(10)由上套管(10-1)和下套管(10-2)通过螺纹连接，在上套管(10-1)上部适当位置设置有位置有一定数量的椭圆视窗(10-3)用于观察井下防喷器中胶筒的变形情况，在下套管(10-2)底部安装有快速接头(10-4)，主要用来与输送钻井液的管线接头实现快速连接。
10.根据权利要求1一 9任一所述的井下防喷器实验台架装置的操作方法，其特征在于所述操作方法的步骤如下: a.先将测试套管10水平放置在套管起降装置3和角钢3-3之间，然后将抱箍环3-4c连同抱箍转轴3-4b插入到转轴套筒3-4a中，使测试套管10被约束在抱箍装置3_4形成的环形空间中，再将井下防喷器装入到测试套管10中； b.将钢丝绳4绕过定滑轮组7中的顶部滑轮7-2和地面定滑轮组12中的地面滑轮12-1，并与电动葫芦11相连接，启动电动葫芦11让钢丝绳4带动套管起降装置3绕角钢与支撑板连接铰链3-2转动，使测试套管10连同井下防喷器由水平放置转为竖直放置，再移动安装在测试套管10中的井下防喷器，完成与压力施加端5的液压活塞杆对中操作； c.启动液压动力源13，使液压油通过进液管线9-1流过液压控制组件8后进入压力施加端5，液压力推动压力施加端5的活塞杆向下移动并作用在井下防喷器一端上，使工具中的胶筒受外载荷作用而产生膨胀变形，胶筒的变形达到一定程度后即对测试套管10与井下防喷器之间的环空进行封隔； d.将钻井液管线与位于测试套管10中下套管10-2上的快速接头10-4相连接，利用液压泵将钻井液泵入其中后观察胶筒的密封效果，在钻井液输入液压值达到规定的试验要求值后，关掉液压动力源13，由液压控制组件8将压力施加端5的压力保持在一定数值附近范围内，经过一定时间后再观察胶筒对套管环空的密封效果； e.试验完成后将下套管10-2中的钻井液反抽出去，重新启动液压动力源13，使液压油通过出液管线9-2回到动力源油池中，此时压力施加端5的液压活塞杆向上回缩，测试套管10中井下防喷器的胶筒回弹将 环空位置重新释放出来，启动电动葫芦11将套管起降装置3缓缓放倒，取下井下防喷器后再取出胶筒并检查变形情况； f.如要观察井下防喷器中胶筒在受外载荷时的整个变形密封过程，可将井下防喷器装入到测试套管10中之前先旋转螺纹连接将下套管10-2卸下,只使用上套管10-1作为测试套管主要部分，安装过程按照上述实验过程中的操作步骤进行，在不泵入钻井液的试验条件下，通过预先在上套管10-1合适位置开设的椭圆视窗10-3中观察到胶筒的整个变形过程; g.试验完成后将测试套管内表面的钻井液清除干净，并对实验装置的运动部件进行维护保养。
【文档编号】E21B47/117GK103573256SQ201310426372
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】刘清友, 徐涛, 黎伟 申请人:西南石油大学