本发明涉及油气井作业工具测试技术领域，特别是涉及一种用于检测胶筒的封隔性能的装置。
背景技术：
在油气井作业中，胶筒是用于封隔井内空间的重要工具。在钻完井、修井和采油、采气等作业过程中，胶筒受到广泛的使用。通常使用的压缩式胶筒可以在其两端受到压缩时径向膨胀，以实现封隔井内环空的作用。
在现有技术中，难以对胶筒的封隔性能进行准确的检测。故而，在将胶筒用于井下作业时，常常会遇到因胶筒选择不当而造成作业失败的情况。由于井下作业的成本很高，并且操作困难，因此这种失败是十分不利的，会对井下作业的进度以及井内的环境造成十分恶劣的影响。
因此，需要一种能准确地检测胶筒的封隔性能的装置。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提出了一种用于检测胶筒的封隔性能的装置，这种装置能准确地检测胶筒的封隔性能。
根据本发明提出了一种用于检测胶筒的密封性能的装置，其包括：中空的套管，同轴地套设在所述套管内的芯轴，在所述套管与芯轴之间构造有容纳环空，设置在所述容纳环空的一侧并封闭所述容纳环空的第一压件，设置在所述容纳环空的另一侧并封闭所述容纳环空的第二压件，以及构造成能向所述容纳环空内加压的第一加压机构，其中，所述第一压件和所述第二压件中的至少一个能相对于所述第一压件和所述第二压件中的另一个移动。
对于这种装置来说，可以将胶筒设置在第一压件与第二压件之间的容纳环空内，并将其套设在芯轴上。此时，以芯轴来模拟井下作业时的中心贯穿，而以套管来模拟井下作业时的井壁或外层管串。通过第一压件和第二压件朝向彼此相对运动，可以在纵向方向上压缩胶筒，从而使胶筒在径向方向上膨胀至与套管紧密接触。由此，能够模拟胶筒在井下封隔环空的情况。此时，通过第一加压机构向容纳环空内加压，直至压力泄漏为止。泄漏前瞬间环空内的压力即为胶筒在进行封隔时能承受的最大压力，在此称为最大封隔压力。通过用这种装置测试得的最大封隔压力，能够准确地评价胶筒的封隔性能。
在一个实施例中，所述第二压件与所述芯轴固定连接并与所述套管密封式接触，所述第一压件相对于所述套管固定并与所述芯轴密封式接触，所述芯轴构造成能朝向所述第一压件移动并带动所述第二压件朝向所述第一压件移动。通过这种方式，能够方便而有效地使第二压件朝向第一压件移动。
在一个实施例中，所述装置包括设置在所述第一压件的背向所述第二压件的一侧的活塞缸，所述芯轴构造有延伸到所述活塞缸内并与所述活塞缸的内壁密封式接触的活塞端，所述活塞端能在所述活塞缸内移动。通过这种设置，能够方便地带动芯轴和第二压件移动。
在一个实施例中，所述装置包括第二加压机构，所述第二加压机构构造成能向所述活塞端与所述第一压件之间的活塞缸内加压以便使所述活塞端背向所述第一压件移动。通过第二加压机构向活塞缸内加压，能够方便地使活塞端背离第一压件移动。
在一个实施例中，所述装置还包括加热容器，所述套管、芯轴、第一压件和第二压件处于所述加热容器内，所述加热容器的至少一部分由保温材料制成。通过这种加热容器，能够使其中的环境保持在较高的温度下，因此能使胶筒处于较高的温度下。这样一来，能够对高温条件下的最大封隔压力进行检测。
在一个实施例中，在所述加热容器的底壁和/或侧壁上设置有第一加热元件。通过这种设置，能有效地使加热容器内的温度升高。
在一个实施例中，在所述加热容器内设置有加热流体，所述加热流体的液面与所述第一压件和所述第二压件中较高的那个对齐。通过这种设置，能更好地模拟井下的温度环境。
在一个实施例中，所述装置还包括处于所述加热流体内的第二加热元件，所述第二加热元件与所述加热容器的底壁和/或侧壁相连。通过这种设置，能够更好地对加热流体进行加热。
在一个实施例中，第二加热元件为加热丝所述加热丝的两端分别与加热容器的不同的侧壁相连或者分别与加热容器的底壁和侧壁相连。
在一个实施例中，第一加压机构通过向所述容纳环空内注入流体而向所述容纳环空加压，所述流体的温度在100℃至200℃的范围内。
与现有技术相比，本发明的优点在于：可以将胶筒设置在第一压件与第二压件之间的容纳环空内，并将其套设在芯轴上。此时，以芯轴来模拟井下作业时的中心贯穿，而以套管来模拟井下作业时的井壁或外层管串。通过第一压件和第二压件朝向彼此相对运动，可以在纵向方向上压缩胶筒，从而使胶筒在径向方向上膨胀至与套管紧密接触。由此，能够模拟胶筒在井下封隔环空的情况。此时，通过第一加压机构向容纳环空内加压，直至泄漏。泄漏前瞬间环空内的压力即为胶筒在进行封隔时能承受的最大压力，在此称为最大封隔压力。通过用这种装置测试得的最大封隔压力，能够准确地评价胶筒的封隔性能。
附图说明
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：
图1是根据本发明的用于检测胶筒的密封性能的装置的一个实施例的结构示意图。
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。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1示意性地显示了根据本发明的用于检测胶筒的密封性能的装置(以下简称为装置)100的一个实施例的大体结构。
如图1所示，装置100包括套管12和同轴式套设在套管12内的芯轴14。在套管12与芯轴14之间形成大体呈圆环状的容纳环空。在进行检测时，可以将胶筒13紧密地套设在套管12的外侧。此时，胶筒13将处于容纳环空内。另外，还可以在容纳环空的两端分别设置密封该端部的第一压件9和第二压件16，第一压件9和第二压件16能够进行朝向彼此的相对运动，这种运动可以由第一压件9和第二压件16中的一个的移动来实现，也可以由第一压件9和第二压件16的共同移动来实现。在胶筒13设置于容纳环空内的时候，第一压件9和第二压件16分别处于胶筒13的两端处。通过使第一压件9和第二压件16相互朝向地相对运动，第一压件9和第二压件16能够分别接触并挤压胶筒13的两端，以使胶筒13沿其纵向轴线压缩。此时，胶筒13会径向膨胀至其外侧表面与套管的内表面相接触，并紧密地压在该内表面上形成密封。
在上述结构和过程中，芯轴14相当于井下工作时的中心管串或类似的结构，而套管12相当于井下工作时的井壁或外层管串或类似的结构。由此，当胶筒13紧密地压在套管12的内表面上形成密封时，该装置100模拟了胶筒13在井内坐封并封隔了环空的情况。
此时，通过第一加压机构来增大容纳环空内的压力，直至胶筒13不再能与套管12的内壁紧密接触为止，即直至发生压力的泄漏为止。优选地，第一加压机构使坐封了的胶筒13的上部环空的压力增大。在发生压力泄漏的瞬间，该上部环空内的压力突然减小，而胶筒13的下部环空的压力突然增大。例如可以在容纳环空内靠近第一压件9的位置处测量容纳环空内的压力，此时可以测得胶筒13的上部环空内的压力。或者，也可以在容纳环空内靠近第二压件16的位置处测量容纳环空内的压力，此时可以测得胶筒13的下部环空内的压力。
在发生压力泄漏前的瞬间所测得的上部环空内的压力(即，由第一加压机构增大到压力)即为胶筒13在封隔环空时所能承受的最大压力(最大封隔压力)。通过这种方式测得的最大封隔压力能够准确地描述和评价胶筒13的封隔性能。
优选地，第一加压机构可以包括注液泵2和将注液泵2与胶筒13的上部环空连通的注液通道。通过该注液泵2和注液通道能够向上部环空内注入液压油，以增大上部环空内的压力。注液通道可以在套管12的靠近第一压件9的侧壁区域4与容纳环空连通。
如图1所示，优选地，可以使第二压件16与芯轴14固定相连并与套管12的内壁密封式接触，同时令第一压件9相对于套管12固定而与芯轴14密封式接触。在第一压件9的背向第二压件的一侧设置活塞缸10，芯轴14的一端构造成延伸到活塞缸10内的活塞端11。活塞端11能够与活塞缸10的内壁密封式接合，并能在活塞缸10内运动。由此，当活塞端11在活塞缸10内背向第一压件9移动时，芯轴14能随之移动，并带动与其固定相连的第二压件16朝向第一压件9移动。优选地，可以如图1所示的那样，令第一压件9设置在上方，第二压件16设置在下方。
如图1所示，可设置第二加压机构以促使活塞端11移动。第二加压机构包括注液泵1和注液通道。该注液通道一端与注液泵1连通，另一端在第一压件9与活塞端11之间的位置3处连通到活塞缸10内。由此，通过注液泵1向活塞缸10内注入液压油，能促使活塞端11背向第一压件9移动。
另外，还可如图1所示的那样设置加热容器5。加热容器5容纳套管12、芯轴14、第一压件9和第二压件16。由此，在检测胶筒13的封隔性能时，能够使胶筒13处于高温环境下，例如处于150℃左右或150℃以上的环境下。此时，能够对井下作业的高温环境进行模拟，由此测出的封隔性能更加准确。优选地，加热容器5的至少一部分由保温材料制成，例如，其底壁和下部侧壁由保温材料制成。
优选地，可以在加热器的底壁和/或侧壁上设置加热层或第一加热元件7。通过第一加热元件7能够使加热容器5内的温度升高。为了使加热容器5内的温度升高得更快，温度保持得更均匀，可以在加热容器5内设置加热流体(例如，热压油)。加热流体的液面高度至少要与第一压件9和第二压件16中较高的那个对齐。
另外，还可在加热流体内设置第二加热元件。优选地，多个第二加热元件分散在加热流体内。由此能够更加有效地对加热流体进行加热。第二加热元件可以与加热容器5的底壁和/或侧壁相连。例如，第二加热元件可以是加热丝，加热丝的两端分别与底壁和侧壁相连，或者加热丝的两端分别与不同的侧壁相连。由此，能够方便而有效地对加热流体进行加热。
另外，由第一加压机构注入到容纳环空内的流体(液压油)也可以具备一定的温度，该温度例如在100℃至200℃的范围内。
此外，如图1所示，还可以在加热容器5内设置温度传感器15，以便使用者方便地掌握加热容器5内的温度。
通过上述装置100能够有效而准确地得到胶筒13的封隔性能，尤其是其在高温条件下的封隔性能。这十分有利于井下作业人员在进行作业时挑选适当的胶筒，以避免由井下封隔失败导致的作业失败。
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。