试验系统的制作方法

本发明涉及油田采油生产领域，具体而言，涉及一种试验系统。

背景技术：

水平井分段压裂封隔器完井技术是近年来油气井工程技术领域的一项新型的完井技术，其主要应用于非常规油气资源开采的定向井、水平井的压裂增产改造。在使用该技术时，可根据地层地质状况和储层开发的需要，采用封隔器将水平井分隔成若干段，实现分层作业，有针对性地对产层进行分段压裂，扩大油气产层的泄油面积，提高油气采收率，具有明显技术优势。

在水平井分段压裂封隔器完井技术中，封隔器是油气层分段压裂改造的技术关键装置，其能否封住环空等工作性能会直接影响分段压裂技术的实施。

现有技术中，通常是通过压力载荷模拟液压坐封力，使胶筒在试验装置内压缩后进行密封试验。这种坐封及承压方式与真实工况有一定的差别，无法完全模拟封隔器的实际工况。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种试验系统，以解决现有技术中的难以模拟封隔器在井下的实际工况的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种试验系统，包括封隔器和套设在封隔器外周的试验装置，封隔器包括中心管，中心管具有内部通孔，封隔器还包括开设在中心管的管壁上的与内部通孔连通的过液通道。

进一步地，试验装置包括：套管组件，封隔器设置在套管组件的内部；第一端盖，与中心管的第一端密封连接，第一端盖具有与内部通孔连通的第一打压通孔；第二端盖，与中心管的第二端密封连接，第二端盖具有与内部通孔连通的第二打压通孔；其中，套管组件的靠近第一端盖的一端与中心管密封连接并形成第一环形区域，过液通道与第一环形区域连通，套管组件具有与第一环形区域连通的第三打压通孔。

进一步地，套管组件包括：模拟套管；第一连接部，具有沿中心管的轴向方向依次连通且孔径逐渐减小的第一连接部第一孔段、第一连接部第二孔段和第一连接部第三孔段，第一连接部的第一连接部第一孔段与模拟套管的第一端密封连接，第一连接部的第一连接部第三孔段与中心管的第一端密封配合，且第一连接部的第一连接部第二孔段与中心管的外壁之间围成第一环形区域。

进一步地，第三打压通孔开设在第一连接部第二孔段对应的第一连接部的孔壁上。

进一步地，套管组件的远离第一端盖的一端与中心管之间形成第二环形区域，套管组件具有与第二环形区域连通的第四打压通孔。

进一步地，套管组件还包括分别与封隔器和模拟套管密封连接的第二连接部，第二连接部具有沿中心管的轴向方向依次连通且孔径逐渐增大的第二连接部第一孔段、第二连接部第二孔段和第二连接部第三孔段，第二连接部第一孔段与中心管的第二端密封连接，第二连接部第二孔段与中心管的外壁之间围成第二环形区域，第二连接部第三孔段与模拟套管的第二端密封连接。

进一步地，第一端盖与中心管枢转连接，以使第一端盖在中心管的轴线方向上运动，从而控制过液通道的通断。

进一步地，中心管的靠近第一端盖的一端具有螺纹孔，第一端盖具有与螺纹孔配合的螺纹段。

进一步地，中心管包括沿中心管的轴向顺次连接的第一管和第二管，第一管和第二管的内部形成内部通孔。

进一步地，封隔器还包括胶筒，胶筒套设在中心管的外周。

进一步地，第一连接部的第一连接部第二孔段和第一连接部第三孔段的连接处形成台阶，封隔器还包括支撑件，支撑件套设在中心管的外周，且支撑件的一端与胶筒抵接，支撑件的另一端抵接在台阶处。

应用本发明的技术方案，封隔器还包括开设在中心管的管壁上的与内部通孔连通的过液通道，上述设置中，将上述的封隔器设置在试验装置内部后，具有一定压力的液体可以通过过液通道进入内部通孔，从而能够模拟实际现场分段压裂过程中作用在封隔器上的压力，与现有技术相比，本试验系统中的封隔器的承压方式更接近实际工况，因此，对封隔器所作的密封性能试验的结果更准确。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的试验系统的实施例的局部剖视结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、封隔器；10、中心管；10a、内部通孔；10b、过液通道；101、第一管；102、第二管；11、胶筒；12、锁紧组件；121、锁环；122、卡套；13、支撑件；14、腔体；15、第一密封件；16、第二密封件；17、第三密封件；2、试验装置；20、套管组件；21、第一端盖；21a、第一打压通孔；22、第二端盖；22a、第二打压通孔；200、模拟套管；201、第一连接部；201a、 第三打压通孔；202、第二连接部；202a、第四打压通孔；30、第一环形区域；40、第二环形区域。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

如图1所示，本发明提供了一种试验系统。试验系统包括封隔器1和套设在封隔器1外周的试验装置2。封隔器1包括中心管10，中心管10具有内部通孔10a，封隔器1还包括开设在中心管10的管壁上的与内部通孔10a连通的过液通道10b。

上述设置中，将上述的封隔器1设置在试验装置2内部后，具有一定压力的液体可以通过过液通道10b进入内部通孔10a，从而能够模拟实际现场分段压裂过程中作用在封隔器1上的压力，与现有技术相比，本试验系统中的封隔器1的承压方式更接近实际工况，因此，对封隔器1所作的密封性能试验的结果更准确。

本发明实施例中，试验装置2包括套管组件20、第一端盖21和第二端盖22。其中，封隔器1设置在套管组件20的内部；第一端盖21与中心管10的第一端密封连接，第一端盖21具有与内部通孔10a连通的第一打压通孔21a；第二端盖22与中心管10的第二端密封连接，第二端盖22具有与内部通孔10a连通的第二打压通孔22a。

利用本发明的封隔器1进行试验时，由于第一环形区域30与内部通孔10a通过过液通道10b连通，第一环形区域30与封隔器1的内部通孔10a能够同属一个压力系统，更接近现场分段压裂过程中封隔器1的实际工况，因此，对封隔器1所作的密封性能试验的结果更准确。

其中，套管组件20的靠近第一端盖21的一端与中心管10密封连接并形成第一环形区域30，过液通道10b与第一环形区域30连通，套管组件20具有与第一环形区域30连通的第三打压通孔201a。

具体地，第一端盖21为具有中空部的柱状体。该中空部为上述的第一打压通孔21a。该第一打压通孔21a具有沿中心管10的轴向方向相连通的第一端盖第一孔段和第一端盖第二孔段。第一端盖第一孔段的孔径大于第一端盖第二孔段的孔径。

通过在第一打压通孔21a处外接动力源，可以为封隔器1的内部提供液压流体，以便进行密封试验。

同样地，第二端盖22也为具有中空部的柱状体。第二端盖22的具体结构与第一端盖21的结构相同，此处不再赘述。

本发明实施例中，具体地，如图1所示，套管组件20包括模拟套管200和第一连接部201。

其中，第一连接部201具有沿中心管10的轴向方向依次连通且孔径逐渐减小的第一连接部第一孔段、第一连接部第二孔段和第一连接部第三孔段。第一连接部201的第一连接部第一孔段与模拟套管200的第一端密封连接，第一连接部201的第一连接部第三孔段与中心管10的第一端密封配合，且第一连接部201的第一连接部第二孔段与中心管10的外壁之间围成第一环形区域30。

优选地，第三打压通孔201a开设在第一连接部第二孔段对应的第一连接部201的孔壁上。

如图1所示，本发明实施例中，具体地，套管组件20的远离第一端盖21的一端与中心管10之间形成第二环形区域40，套管组件20具有与第二环形区域40连通的第四打压通孔202a。

通过设置第四打压通孔202a，可以对封隔器1进行双向打压试验，且更好地模拟现场施工工况，降低施工风险。

如图1所示，套管组件20还包括分别与封隔器1和模拟套管200密封连接的第二连接部202。第二连接部202具有沿中心管10的轴向方向依次连通且孔径逐渐增大的第二连接部第一孔段、第二连接部第二孔段和第二连接部第三孔段，第二连接部第一孔段与中心管10的第二端密封连接，第二连接部第二孔段与中心管10的外壁之间围成第二环形区域40，第二连接部第三孔段与模拟套管200的第二端密封连接。

如图1所示，本发明实施例中，试验系统还包括第三密封件17。第一端盖21外周设有第三凹槽，第三密封件17设置在第三凹槽内以密封第一端盖21与中心管10之间的间隙。

如图1所示，本发明实施例中，为了控制过液通道10b的通断，第一端盖21与中心管10枢转连接以使第一端盖21在中心管10的轴线方向上运动。

具体地，中心管10的靠近第一端盖21的一端具有螺纹孔，第一端盖21具有与螺纹孔配合的螺纹段。

第一端盖21相对于中心管10至少具有第一位置和第二位置。通过旋转第一端盖21使其朝向远离中心管10的方向运动后，第一端盖21位于第一位置，此时过液通道10b与中心管10的内部通孔10a连通；旋转第一端盖21使其朝向靠近中心管10的方向运动后，第一端盖21位于第二位置，此时，过液通道10b与中心管10的内部通孔10a不连通。

如图1所示，本发明实施例中，封隔器1还包括胶筒11、锁紧组件12和支撑件13。胶筒11套设在中心管10的外周。

本发明实施例中，优选地，为了对不同尺寸的胶筒11进行试验，中心管10包括沿中心管10的轴向顺次连接的第一管101和第二管102，第一管101和第二管102的内部形成内部通孔10a。

第一连接部201的第一连接部第二孔段和第一连接部第三孔段的连接处形成台阶。支撑件13套设在第二管102的外周，且支撑件13的一端与胶筒11抵接，支撑件13的另一端抵接在台阶处。

如图1所示，锁紧组件12套设在第一管101的外周，在外力的作用下，锁紧组件12给胶筒11施加轴向作用力以使胶筒11密封试验装置2与中心管10之间的间隙。

具体地，锁紧组件12包括锁环121和卡套122。其中，锁环121套设在中心管10的第二管的外周；卡套122套设在锁环121的外周，卡套122用于向胶筒11施加轴向作用力。

卡套122具有台阶孔。台阶孔具有卡套第一孔段和卡套第二孔段。卡套第一孔段和卡套第二孔段的连接处形成台阶，台阶和第一管101的朝向胶筒11的一侧所在的端面之间形成腔体14，第一管101具有分别连通腔体14和内部通孔10a的第一径向通孔。

当有进入内部通孔10a的液压流体经第一径向通孔流入腔体14后，在液压的作用力下，推动卡套122朝向靠近胶筒11所在的一侧运动，从而使胶筒11沿中心管10的径向涨紧，以实现封隔器1的坐封。

该封隔器1的坐封原理和锁紧原理与现有的封隔器相同，此处不再赘述。

另外，如图1所示，本发明的实施例中，封隔器1还包括第一密封件15和第二密封件16。其中，第一密封件15位于开设在第一管101的外壁上的第一凹槽内。第二密封件16位于开设在卡套122的内壁上的第二凹槽内。

优选地，第一密封件15和第二密封件16均为O型橡胶圈。

中心管10具有第二径向通孔，支撑件13具有第三径向通孔，第二径向通孔和第三径向通孔形成过液通道10b。

下面，具体对该试验系统的组装过程进行具体描述：

(1)对封隔器1进行组装。先将胶筒11和支撑件13安装在第二管102上，形成封隔器的下部分；接着将锁环121和卡套122安装在第一管101上，并装上一定数量的剪钉，形成封隔器的上部分。然后第一管101和第二管102螺纹连接，以形成一个完整的试验用的不可取封隔器，其锁紧和密封机构与现有技术的封隔器相同。

(2)将上述的封隔器1与试验装置2组装在一起。将试验装置2的第二连接部202卡在第一管101的外周，并将上述封隔器1的第一管101的远离第二管102的一端与第二端盖22螺纹连接；接着将模拟套管200与第二连接部202密封连接；然后第一连接部201与模拟套管200密封连接，最后将第一端盖21与第二管102密封连接，即完成整个试验系统的组装。

因此，本发明的试验系统的封隔器1和试验装置2的拆装方便，而且能够重复使用，降低了试验成本；另一方面，由于封隔器1上设有能够连通第一环形区域30和封隔器1的内部通孔10a的过液通道10b，因此能够更好地模拟现场压裂过程的井况。

下面，结合附图1对试验系统的整个试验过程进行描述：

第1步，试验装置的密封试验。先将第一端盖21的第一打压通孔21a用专用的丝堵堵上，然后从第二端盖22的第二打压通孔22a注入液压流体进行打压验封，稳压合格后则完成位于封隔器1上的密封件的密封试验。注意，在该试验过程中，试压最高压力不要超过封隔器1的启动压力。然后将第一端盖21卸扣4圈～5圈，使设置于第一端盖21上的第三密封件17的位置在第二管102的过液通道10b的右边，让封隔器1的内部通孔10a与第一环形区域30连通，同时将第二连接部202的第四打压通孔202a和第一连接部201的第三打压通孔201a堵上，再从第二端盖22的第二打压通孔22a打压试密封，密封压力不得小于封隔器1第一环形区域30和第二环形区域40的验封压力。试密封合格后，则完成试验装置的密封试验，泄压准备下步操作。

第2步，封隔器的坐封。先将第一端盖21旋紧在第二管102上，使第三密封件17的位置在开设在第二管102的孔壁上的过液通道10b的左边，即此时过液通道10b与内部通孔10a不连通；然后从第二端盖22的第二打压通孔22a按封隔器1的坐封要求进行打压坐封。

第3步，封隔器的第一环形区域30验封。根据实际工况，封隔器1先是第一环形区域30承压，且中心管10的内部通孔10a的压力与第一环形区域30相等。先将第一端盖21卸扣4圈～5圈，使设置于第一端盖21上的第三密封件17的位置在第二管102的过液通道10b的右边，此时内部通孔10a通过过液通道10b与第一环形区域30连通，同时将封堵在第二连接部202的第四打压通孔202a处的堵头卸掉，然后从第二端盖22的第二打压通孔22a按封隔器1设计的承压级别打压验封。稳压合格后，泄压准备下步操作。

第4步，封隔器的第二环形区域40验封。根据实际工况，封隔器的第二环形区域40承压时，封隔器的中心管无备压。先将封堵在第一连接部201的第三打压通孔201a处的堵头卸掉，封堵设置在第二连接部202的第四打压通孔202a，然后从第一连接部201的第三打压通孔201a打压对封隔器的第二环形区域40进行验封。稳压合格后，则完成液压坐封、封隔器在专用试验装置内的整体试验。

第5步，封隔器的解封及装置拆卸。先将模拟套管200固定，用管钳或其他拆卸设备将第一连接部201卸掉，支撑件13则可以向右移动，即完成封隔器的解封；然后按试验装置安装的反顺序逐一对各零件进行拆卸。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：封隔器还包括开设在中心管的管壁上的与内部通孔连通的过液通道，上述设置中，将上述的封隔器设置在试验装置内部后，具有一定压力的液体可以通过过液通道进入内部通孔，从而能够模拟实际现场分段压裂过程中作用在封隔器上的压力，与现有技术相比，本试验系统中的封隔器的承压方式更接近实际工况，因此，对封隔器所作的密封性能试验的结果更准确。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。