井下工具高压综合试验井筒的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种井下工具高压综合试验井筒，它包括一筒体，具有用以容纳被测井下工具的腔体，该筒体顶端固定一用以与加载设备连接的夹持构件；一用以隔离所述被测井下工具和筒体的衬套构件，该衬套构件设置于筒体的腔体内；及一用以密封所述筒体上端的上密封件和一用以密封筒体下端的下密封件；其改进在于：所述衬套构件与夹持构件之间设有扭转承载结构，以使夹持构件与衬套构件周向固定。其有益效果在于：通过在夹持构件与衬套构件之间设置扭转承载结构，使得筒体内的衬套构件可以承受扭转载荷，被测井下工件上的扭转力矩通过衬套构件传至夹持构件，再由夹持构件传递至与夹持构件外部连接的加载设备，如此，可完成被测井下工具扭转载荷的试验。
【专利说明】井下工具高压综合试验井筒
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及油气井井下工具高温高压环境模拟试验装置，特别涉及一种井下工具超高压综合试验井筒。
【【背景技术】】
[0002]为了满足油气资源开采研究的需求，包括非常规油气井完井工艺及井下工具的发展需要，对相关的钻、完井工艺的技术原理及钻、完井工具的性能进行室内检测试验变得越来越重要。为此，建设高温高压全尺寸模拟试验井筒，完成各类井下工具的机械性能测试、高温高压条件下的耐久性试验和全尺寸工具综合性能检测等，为完善工艺、改进工具提供科学依据。
[0003]油气井井下工具综合试验环境要求试验装置具备为试验对象提供上腔压力、下腔压力、中心腔压力、机械压力、机械拉力及扭转载荷的能力，作为容纳试验对象的模拟试验井筒除了承受高温高压和机械拉压力外，还需要承担扭转载荷。
[0004]目前，模拟试验井采用的是针对特定规格工具的专用高压筒体或适应不同规格工具的双层结构方式，外层是耐高压的承载厚壁管制造，内层采用的是多段式结构连接成一个内衬管，可以低成本的更换衬套达到更换试验井下工具规格的目的和更换损坏的衬套部分。现有的试验井筒大多不能承担扭转载荷，尤其是带有衬套的试验井筒均不能承担扭转载荷。
【
【发明内容】
】
[0005]本发明的目的在于有效克服上述技术的不足，提供一种可承载周向扭转载荷的井下工具高压综合试验井筒。
[0006]本发明的技术方案是这样实现的:一种井下工具高压综合试验井筒，它包括
[0007]—筒体，具有用以容纳被测井下工具的腔体，该筒体顶端固定一用以与加载设备连接的夹持构件；
[0008]一用以隔离所述被测井下工具和筒体的衬套构件，该衬套构件设置于所述筒体的腔体内；
[0009]及一用以密封所述筒体上端的上密封件和一用以密封所述筒体下端的下密封件；其改进在于:
[0010]所述衬套构件与所述夹持构件之间设有扭转承载结构，以使夹持构件与衬套构件周向固定，将被测井下工具上的扭转力矩通过夹持构件传递至加载设备。
[0011]下面对上述技术方案进一步阐述:
[0012]进一步的，所述衬套构件包括衬套及衬套密封件，所述衬套密封件设置于所述衬套上端，其内表面 与所述衬套密封连接，外表面与所述筒体内壁密封连接。
[0013]进一步的，所述衬套密封件与所述衬套之间设有第一扭转承载结构，以使衬套密封件与所述衬套周向固定；所述夹持构件与所述衬套密封件之间设有第二扭转承载结构，以使夹持构件与所述衬套密封件周向固定。
[0014]进一步的，所述下密封件上设有显露于筒体外的固定件，所述衬套下部与所述下密封件之间设有第三扭转承载结构，以使衬套与所述下密封件周向固定。
[0015]进一步的，所述衬套下端连接一转接管，所述衬套与转接管之间设有第四扭转结构，以使衬套与所述转接管周向固定；
[0016]所述下密封件上设有显露于筒体外的固定件，所述转接管下部与所述下密封件之间设有第五扭转承载结构，以使转接管与所述下密封件周向固定。
[0017]进一步的，所述第一扭转承载结构包括设置于衬套密封件侧壁的销孔A、设置于衬套侧壁的销孔B及一插接于所述销孔A和销孔B中，以使衬套与衬套密封件周向固定的承载销；
[0018]所述第二扭转承载结构包括设置于夹持构件上的非圆形孔及位于衬套密封件上端的非圆形环状边缘部，所述非圆形环状边缘部卡设于所述非圆形孔中，以使衬套密封件与夹持构件周向固定。
[0019]进一步的，所述第一扭转承载结构包括沿轴向设置于所述衬套密封件内圆周面上的限位槽及设置于衬套外圆周面上的凸起，所述凸起卡设于所述限位槽内，以使衬套与衬套密封件周向固定。
[0020]进一步的，所述第一扭转承载结构包括设置于所述衬套密封件内圆周面上的内螺纹及设置于衬套外圆周 面上，与所述内螺纹相匹配的外螺纹。
[0021]进一步的，所述第三扭转承载结构包括设置于衬套下端突出部A及设置于下密封件上的卡槽A，所述突出部A卡设于所述卡槽A中，以使衬套与下密封件周向固定。
[0022]进一步的，所述第四扭转承载结构包括设置于衬套下端突出部B及设置于转接管上端的卡槽B，所述突出部B卡设于所述卡槽B中，以使衬套与转接管周向固定；
[0023]所述第五扭转承载结构包括设置于转接管下端突出部C及设置于下密封件上的卡槽C，所述突出部C卡设于所述卡槽C中，以使转接管与下密封件周向固定。
[0024]本发明的有益效果在于:本发明通过在夹持构件与衬套构件之间设置扭转承载结构，使得筒体内的衬套构件可以承受扭转载荷，被测井下工件上的扭转力矩通过衬套构件传至夹持构件，再由夹持构件传递至与夹持构件外部连接的加载设备，如此，可完成被测井下工具扭转载荷的试验。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0025]图1为本发明实施例一的剖视图；
[0026]图2为图1中I处的局部放大图；
[0027]图3为本发明实施例一的爆炸图；
[0028]图4为本发明实施例二的剖视图；
[0029]图5为本发明实施例二中第一扭转承载结构的一种结构示意图；
[0030]图6为本发明实施例二中第一扭转承载结构的一种结构示意图；
[0031]图7为本发明实施例三的剖视图；
[0032]图8为本发明实施例三中第三扭转承载结构的结构示意图；
[0033]图9为本发明实施例四的剖视图；[0034]图10为本发明实施例四中第四扭转承载结构及第五扭转承载结构的结构示意图；
[0035]附图标记:
[0036]筒体10 ;上打压孔11 ;下打压孔12 ；
[0037]衬套20 ;销孔六21 ;凸起22 ;外螺纹23 ;突出部A24 ;卡槽B25 ;过流孔C26 ;过流孔B27 ；
[0038]衬套密封件30 ;过流孔A31 ;环形凹槽32 ;销孔B33 ;限位槽34 ;内螺纹35 ；
[0039]夹持构件40 ;非圆形孔41 ；
[0040]上密封头50 ;上密封头压板60 ;密封件70 ;密封件压帽80 ；
[0041]下密封头90 ;固定件91 ;卡槽A92 ;下密封头压环100 ；
[0042]承载销110 ;密封填料120 ;衬套密封压帽130 ；
[0043]转接管140 ;突出部B141 ;突出部C142 ;
[0044]被测井下工具300 ;连接杆310 ;坐封320 ;上子腔体330 ;下子腔体340。
【【具体实施方式】】
[0045]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0046]实施例一
[0047]参照图1至图3所示，本发明揭示的井下工具高压综合试验井筒，用于测试井下工具，它包括一可承受高压的筒体10、一用以隔离所述被测井下工具300和筒体110的衬套构件及一用以密封所述筒体10上端的上密封件和一用以密封所述筒体10下端的下密封件，其中，筒体10具有用以容纳被测井下工具300的腔体，被测井下工具300设置于衬套构件中，该筒体10顶端设有一用以与加载设备连接的夹持构件40，该夹持构件40可拆卸的连接于筒体10顶端，本实施例中，该夹持构件40为一个方形的法兰盘状结构。
[0048] 衬套构件设置于所述筒体10的腔体内，该衬套构件包括衬套20及衬套密封件30，衬套20外径小于所述筒体10内径，以使衬套20外圆周表面与筒体10内壁之间形成环形腔，免于衬套20变形导致无法从筒体10中取出等问题，所述衬套密封件30下端套设于所述衬套20上端，其内表面与所述衬套20密封连接，外表面与所述筒体10内壁密封连接，具体的，衬套密封件30内表面与衬套20之间的密封可采用密封圈密封，即在衬套20外表面与衬套密封件30下端内表面之间设置一密封圈，也可采用填料密封，即在衬套20外表面与衬套密封件30下端内表面之间填充一圈密封填料120，再在衬套20上套设一衬套密封压帽130，该衬套密封压帽130上端的外圆周面与所述衬套密封件30下端内圆周面螺纹连接，以压紧所述密封填料120 ;衬套密封件30外表面与筒体10内壁之间的密封可采用密封圈密封。
[0049]上密封件包括上密封头50及上密封头压板60，上密封头50下端与所述衬套密封件30上端通过密封圈等方式密封连接，上密封头压板60设置于上密封头50上，与筒体10上的夹持构件40固定，以使上密封头50在轴向上固定，即限制上密封头50上下移动；上密封头50具有一中心孔，中心孔中套接一连接杆310，连接杆310的上端由上密封头50伸出，连接杆310与上密封头50之间设有密封件70及用于压紧该密封件70的密封件压帽80，以使连接杆310与上密封头50之间密封连接；在试验过程中，被测井下工具300放入至衬套20内，连接杆310的下端伸入衬套20与被测井下工具300连接，可利用连接杆310对被测井下工具300施加拉力、压力和扭转力矩。
[0050]下密封件包括下密封头90及下密封头压环100，下密封头90外圆周表面与筒体10下端内圆周表面通过密封圈等方式密封连接，下密封头压环100外圆周表面与筒体10下端内圆周表面螺纹连接，下密封压环的上端与下密封头90相抵接，将下密封头90压紧。
[0051]衬套密封件30与所述衬套20之间设有第一扭转承载结构，以使衬套密封件30与所述衬套20周向固定；夹持构件40与所述衬套密封件30之间设有第二扭转承载结构，以使夹持构件40与所述衬套密封件30周向固定。
[0052]本实施例中，第一扭转承载结构包括设置于衬套密封件30侧壁的销孔A21、设置于衬套20侧壁的销孔B33及一插接于所述销孔A21和销孔B33中，以使衬套20与衬套密封件30周向固定的承载销110 ;第二扭转承载结构包括设置于夹持构件40上的非圆形孔41及位于衬套密封件30上端的非圆形环状边缘部，所述非圆形环状边缘部卡设于所述非圆形孔41中，以使衬套密封件30与夹持构件40周向固定；当利用连接杆310对被测井下工具300施加扭转力矩时，由于衬套20与衬套密封件30之间通过承载销110周向固定，扭转力矩可通过衬套20传递至衬套密封件30，而衬套密封件30与夹持构件40之间通过非圆形环状边缘部和非圆形孔41的配合实现了周向固定，因此，扭转力矩可从衬套密封件30上传递至夹持构件40上，再通过夹持构件40传至加载设备，如此，实现了扭转载荷的试验。与此同时，衬套密封件30设置于筒体10上端，极大地方便了衬套20的更换，更避免了由于衬套20变形导致的无法从筒体10中取出严重后果。
[0053]此外，在试验中，被测井下工具300放入衬套20内，经打压坐封320后，将衬套20的内腔隔离成上子腔体330和下子腔体340，筒体10上设有与所述上子腔体330相连通的上打压孔11及与所述下子腔体340相连通的下打压孔12，所述上打压孔11及下打压孔12位于所述筒体10侧壁。
[0054]本实施例中，上打压孔11设置于筒体10上端侧壁，于所述衬套密封件30侧壁设有过流孔A31，所述衬套20上端设有连通所述过流孔A31与所述上子腔体330的过流孔B27，所述衬套密封件30上过流孔A31所在的局部外圆周表面凹陷形成一用以连通所述上打压孔11和过流孔A31的环形凹槽32，下打压孔12设置于所述筒体10上端侧壁，与所述下子腔体340相通。当需要对上子腔体330施加压力时，流体介质经上打压孔11进入衬套密封件30外圆周面上的环形凹槽32，再由环形凹槽32依次穿过过流孔A31、过流孔B27进入至上子腔体330中，当需要对下子腔体340施加压力时，流体介质先经下打压孔12进入筒体10与衬套20之间的环形腔，由于衬套20较短，其下端与下密封头90之间具有间隙，因此，流体介质进一步由环形腔从所述间隙进入至下子腔体340，如此，实现了为上子腔体330及下子腔体340施加压力，由于下打压孔12设置于筒体10上端侧壁，所以，可避免在高强度试验下，因被测井下工具300破损或粉碎而造成下打压孔12堵塞等问题。
[0055]实施例二
[0056]参照图4所示，本实施例提供的井下工具高压综合试验井筒与实施例一的结构基本相同，其不同之处在于:本实施例中衬套20的下端直接与下密封头90相抵，使衬套20与衬套密封件30之间的连接不需要承载轴向载荷，如此，衬套密封件30与衬套20之间的第一扭转承载结构既可以采用实施例一所述结构，还可以采用其他结构，例如:图5、图6所述两种结构，如图5所示，第一扭转承载结构包括沿轴向设置于所述衬套密封件30内圆周面上的若干限位槽34及设置于衬套20外圆周面上的锯齿状凸起22，所述凸起22卡设于所述限位槽34内，以使衬套20与衬套密封件30周向固定；如图6所示，第一扭转承载结构包括设置于所述衬套密封件30内圆周面上的内螺纹35及设置于衬套20外圆周面上，与所述内螺纹35相匹配的外螺纹23，此时，衬套20与衬套密封件30之间只能承载单一方向的扭转载荷。
[0057]此外，由于衬套20下端与下密封头90相抵，因此，在衬套20下端开设过流孔C26，如此，当需要对下子腔体340施加压力时，流体介质经下打压孔12进入筒体10与衬套20之间的环形腔，再由环形腔从所述过流孔C26进入至下子腔体340。
[0058]实施例三
[0059]参照图7及图8所示，本实施例提供的井下工具高压综合试验井筒与实施例二的结构基本相同，其不同之处在于:在实施例二的基础上，衬套20下部与所述下密封件之间设有第三扭转承载结构，以使衬套20与所述下密封件周向固定，所述下密封件上设有显露于筒体10外的固定件91，本实施例中，第三扭转承载结构包括设置于衬套20下端突出部A24及设置于下密封头90上的卡槽A92，所述突出部A24卡设于所述卡槽A92中，以使衬套20与下密封头90周向固定，所述固定件91为非圆结构，便于夹持固定，如此，通过外部固定下密封头90上的固定件91，即可使衬套20的下端也能承载被测井下工具300上扭转载荷。
[0060]实施例四
[0061]参照图9至图10所示，本实施例提供的井下工具高压综合试验井筒与实施例一的结构基本相同，其不同之处在于:衬套20下端连接一转接管140，所述衬套20与转接管140之间设有第四扭转结构，以使衬套20与所述转接管140周向固定；所述下密封件上设有显露于筒体10外的固定件91，所述转接管140下部与所述下密封件之间设有第五扭转承载结构，以使转接管140与所述下密封件周向固定。
[0062]本实施例中，所述第四扭转承载结构包括设置于衬套20下端突出部B141及设置于转接管140上端的卡槽B25，所述突出部B141卡设于所述卡槽B25中，以使衬套20与转接管140周向固定；所述第五扭转承载结构包括设置于转接管140下端突出部C142及设置于下密封头90上的卡槽C，所述突出部C142卡设于所述卡槽C中，以使转接管140与下密封头90周向固定。
[0063]如此，通过外部固定下密封件上的固定件91，即可使衬套20的下端也能承载被测井下工具300上扭转载荷，此外，由于衬套20下端连接有转接管140，当对带有锚定的较短井下工具进行试验时，衬套20极易损坏，减少所更换衬套20的长度，可以节约试验成本。
[0064]以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。
【权利要求】
1.一种井下工具闻压综合试验井筒，它包括 筒体，具有用以容纳被测井下工具的腔体，该筒体顶端固定一用以与加载设备连接的夹持构件； 用以隔离所述被测井下工具和筒体的衬套构件，该衬套构件设置于所述筒体的腔体内； 及一用以密封所述筒体上端的上密封件和一用以密封所述筒体下端的下密封件；其特征在于: 所述衬套构件与所述夹持构件之间设有扭转承载结构，以使夹持构件与衬套构件周向固定，将被测井下工具上的扭转力矩通过夹持构件传递至加载设备。
2.根据权利要求1所述的井下工具高压综合实验井筒，其特征在于:所述衬套构件包括衬套及衬套密封件，所述衬套密封件套设于所述衬套上端，其内表面与所述衬套密封连接，外表面与所述筒体内壁密封连接。
3.根据权利要求2所述的井下工具高压综合实验井筒，其特征在于:所述衬套密封件与所述衬套之间设有第一扭转承载结构，以使衬套密封件与所述衬套周向固定；所述夹持构件与所述衬套密封件之间设有第二扭转承载结构，以使夹持构件与所述衬套密封件周向固定。
4.根据权利要求2或3所述的井下工具高压综合实验井筒，其特征在于:所述下密封件上设有显露于筒体外的固定件，所述衬套下部与所述下密封件之间设有第三扭转承载结构，以使衬套与所述下密封件周向固定。
5.根据权利要求2或3所述的井下工具高压综合实验井筒，其特征在于:所述衬套下端连接一转接管，所述衬套与转接管之间设有第四扭转结构，以使衬套与所述转接管周向固定； 所述下密封件上设有显露于筒体外的固定件，所述转接管下部与所述下密封件之间设有第五扭转承载结构，以使转接管与所述下密封件周向固定。
6.根据权利要求3所述的井下工具高压综合实验井筒，其特征在于:所述第一扭转承载结构包括设置于衬套密封件侧壁的销孔A、设置于衬套侧壁的销孔B及一插接于所述销孔A和销孔B中，以使衬套与衬套密封件周向固定的承载销； 所述第二扭转承载结构包括设置于夹持构件上的非圆形孔及位于衬套密封件上端的非圆形环状边缘部，所述非圆形环状边缘部卡设于所述非圆形孔中，以使衬套密封件与夹持构件周向固定。
7.根据权利要求3所述的井下工具高压综合实验井筒，其特征在于:所述第一扭转承载结构包括沿轴向设置于所述衬套密封件内圆周面上的限位槽及设置于衬套外圆周面上的凸起，所述凸起卡设于所述限位槽内，以使衬套与衬套密封件周向固定。
8.根据权利要求3所述的井下工具高压综合实验井筒，其特征在于:所述第一扭转承载结构包括设置于所述衬套密封件内圆周面上的内螺纹及设置于衬套外圆周面上，与所述内螺纹相匹配的外螺纹。
9.根据权利要求4所述的井下工具高压综合实验井筒，其特征在于:所述第三扭转承载结构包括设置于衬套下端突出部A及设置于下密封件上的卡槽A，所述突出部A卡设于所述卡槽A中，以使衬套与下密封件周向固定。
10.根据权利要求5所述的井下工具高压综合实验井筒，其特征在于:所述第四扭转承载结构包括设置于衬套下端突出部B及设置于转接管上端的卡槽B，所述突出部B卡设于所述卡槽B中，以使衬套与转接管周向固定； 所述第五扭转承载结构包括设置于转接管下端突出部C及设置于下密封件上的卡槽C，所述突出部C卡设于所述卡槽C中，以使转接管与下密封件周向固定。
【文档编号】G01M99/00GK103969062SQ201310032064
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月25日 优先权日:2013年1月25日
【发明者】陈东时, 何铤 申请人:深圳市弗赛特检测设备有限公司