模拟井下封隔器试验装置的制作方法

本发明属于井下工具试验装置领域，尤其涉及一种模拟井下封隔器试验装置。

背景技术：

封隔器是应用于油田注水井和采油井井下的一种常用设备。封隔器下井安装前，需要在地面对封隔器的坐封性能和解封性能进行测试。然而，现有的封隔器试验设备通常只能验证坐封性能，或者只能验证解封性能，而不能同时验证两种性能，而分别在两台设备上验证封隔器的坐封性能和解封性能不利于试验的高效进行。另外，现有的封隔器试验装置设计不够合理，操作便捷性有待提高，实用性较差。

技术实现要素：

本发明提供一种模拟井下封隔器试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种模拟井下封隔器试验装置，包括模拟套管、试压泵、水箱和机架，模拟套管固定连接在机架上，模拟套管的两端分别通过堵头a和堵头b封堵，堵头b的内端设置有用于连接封隔器的油管螺纹，堵头b的外端设置有用于向封隔器内注水的封隔器注水口，模拟套管两端的侧面各设置有一个用于测量模拟套管内压力的压力表和一个用于向模拟套管内注水的套管注水口，所述机架上还固定安装有活塞筒，活塞筒内滑动安装有活塞杆，活塞杆的两端从活塞筒的两端伸出，其中，活塞杆上朝向所述堵头b的一端与堵头b通过螺纹连接，并且该端部的侧面设置有活塞杆注水口，活塞杆注水口和所述的封隔器注水口连通，活塞杆的另一端设置有圆杆状的标尺，所述机架上与所述标尺对应设置有用于检测标尺位移的位移传感器，所述活塞筒的两端的侧面各设置有一个活塞筒注水口；

所述的试压泵可单独向模拟套管上的两个套管注水口、活塞杆注水口和活塞筒两端的两个活塞筒注水口提供高压水，各注水孔之间的切换通过开关电控阀来控制，所述试压泵从水箱中取水；

所述的两个套管注水口处各串联有一个流量计，所述活塞筒上靠近模拟套管一侧的活塞筒注入口处设置有压力表；

所述流量计、压力表和位移传感器采集的信号由控制总线传输至控制室内的控制主机中，所述的试压泵及各电控阀启停时机均由所述的控制主机控制；

所述的模拟套管上堵头b所在一端的外侧通过螺纹连接有螺纹套，螺纹套的外侧套有卡箍，卡箍共有两个，两个卡箍衔接，卡箍的内侧设置有用于容纳所述螺纹套的凹槽，螺纹套卡在所述的凹槽内，所述的堵头b密封插装在模拟套管的端部后，通过卡箍可对堵头b进行轴向限位；

所述两个卡箍之间设置有用于驱动卡箍使其靠近或远离螺纹套的卡箍驱动机构，当卡箍向远离螺纹套的方向运动至极限位置后，卡箍对堵头b14的轴向限位作用解除；

所述的卡箍驱动机构共有两组，每组机构包括一个电机和一根丝杠，丝杠在电机的驱动下旋转，所述丝杠的两端分别为左旋螺纹和右旋螺纹，同一根丝杠上的左旋螺纹和右旋螺纹分别与设置在两个卡箍上的两个螺纹孔匹配。

所述模拟套管的下半段的外侧还设置有柴油注入口和柴油排出口，柴油注入口和柴油排出口之间通过管路依次连接有柴油注入泵、柴油加热器和柴油吸出泵，柴油加热器用于将柴油加热，柴油注入泵用于将加热后的柴油注入模拟套管内，柴油吸出泵用于将模拟套管内的柴油吸出。

所述活塞杆注水口处设置有充气支路上连接有气泵，气泵通过充气支路向活塞杆注水口内充入空气。

作为替换方案，所述的卡箍驱动机构共有两组，每组机构包括一个电动推杆和一块电动推杆安装板，电动推杆固定安装在电动推杆安装板上，电动推杆安装板固定连接在机架上，所述的两个卡箍夹在两组驱动机构内的两块电动推杆安装板之间，电动推杆的推杆的端部铰接有两根连杆，两根连杆的另一端分别与两个卡箍上的一个端部铰接相连。

本发明的有益效果为：

1、本发明兼具坐封压力试验和解封拉力试验的双重功能，与现有技术相比试验效率更高。

2、本发明细致地分析了现有试验装置中各个环节的操作过程，对试验过程进行了优化，使操作更加简便，试验过程也更加顺畅。

3、本发明采用了全自动控制方式，通过这种方式可大幅节省人力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是采用一种实施例时图1中a处的截面图；

图3是采用另一种实施例时图1中a处的截面图；

图4是图1中b处的局部放大图。

图中：1-模拟套管，2-机架，3-活塞杆，4-活塞筒，5-标尺，6-活塞筒注水口，7-活塞杆注水口，8-封隔器注水口，9-柴油注入口，10-柴油排出口，11-套管注水口，12-电控阀，13-压力表，14-堵头b，15-堵头a，16-电机，17-丝杠，18-卡箍，19-螺纹套，20-电动推杆，21-电动推杆安装板，22-连杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

本实施例包括模拟套管1、试压泵、水箱和机架2，模拟套管1固定连接在机架2上，模拟套管1的两端分别通过堵头a15和堵头b14封堵，堵头b14的内端设置有用于连接封隔器的油管螺纹，堵头b14的外端设置有用于向封隔器内注水的封隔器注水口8，模拟套管1两端的侧面各设置有一个用于测量模拟套管1内压力的压力表13和一个用于向模拟套管1内注水的套管注水口11。以上为现有技术中的常见结构，在此不再赘述。

本发明的创新在于：所述机架2上还固定安装有活塞筒4，活塞筒4内滑动安装有活塞杆3，活塞杆3的两端从活塞筒4的两端伸出，其中，活塞杆3上朝向所述堵头b14的一端与堵头b14通过螺纹连接，并且该端部的侧面设置有活塞杆注水口7，活塞杆注水口7和所述的封隔器注水口8连通，所述活塞筒4的两端的侧面各设置有一个活塞筒注水口6。通过活塞杆注水口7可向安装在模拟套管1内的封隔器的中心管中注入高压水，从而实现封隔器的坐封。通过向两个活塞筒注水孔6中注水，可控制活塞杆3在活塞筒4内做直线往复运动，从而将封隔器送入模拟套管1内，同时能实现封隔器的解封。活塞杆3的右端设置有圆杆状的标尺5，所述机架2上与所述标尺5对应设置有用于检测标尺5位移的位移传感器，通过位移传感器可检测封隔器解封过程中的提拉距离，同时可以间接确定封隔器在模拟套管1中所处的位置，从而为判断试验进程提供依据。

所述的试压泵可单独向模拟套管1上的两个套管注水口11、活塞杆注水口7和活塞筒4两端的两个活塞筒注水口6提供高压水，各注水孔之间的切换通过电控阀12的开关状态来控制，试压泵从水箱中取水。

所述的两个套管注水口11处各串联有一个流量计，模拟洗井时，向靠近堵头b14所在端的套管注水口11注水，水经过封隔器内的洗井通道后由另一个套管注水口流出并流回水箱，而两个流量计的功能是监测两个套管注水口11处的流量并进行比对，从而判断洗井通道开启是否正常。

所述活塞筒4上靠近模拟套管1一侧的活塞筒注入口6处设置有压力表13。通过这两个压力表13可对封隔器的上腔和下腔压力进行监控，从而为封隔器胶筒胀封试验提供自动判断的依据。

所述流量计、压力表13和位移传感器采集的信号由控制总线传输至控制室内的控制主机中，所述的试压泵、柴油加热器、柴油注入泵、柴油吸出泵的启停时机均由所述的控制主机控制。控制主机通过流量计、压力表13和位移传感器通过对流量、压力、位移等参数进行采集，然后控制试压泵、柴油加热器、柴油注入泵、柴油吸出泵按照一定的时间顺序做出相应动作，从而实现对试验全过程的自动控制。需要说明的是，本发明只保护自动控制系统的硬件部分，而不要求保护软件部分。事实上，本发明所采用的软件控制流程是非常常规的控制流程，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可实现，因此，这里不对软件部分作过多描述。

所述的模拟套管1上堵头b14所在一端的外侧通过螺纹连接有螺纹套19，螺纹套19的外侧套有卡箍18，卡箍18共有两个，两个卡箍18衔接，卡箍18的内侧设置有用于容纳所述螺纹套19的凹槽，螺纹套19卡在所述的凹槽内，所述的堵头b14密封插装在模拟套管1的端部后，通过卡箍18可对堵头b14进行轴向限位。卡箍18的功能是将堵头b和模拟套管1的端部连接在一起，防止封隔器下腔打压时，封隔器及堵头b14从模拟套管1中脱出。

所述两个卡箍18之间设置有用于驱动卡箍18使其靠近或远离螺纹套19的卡箍18驱动机构，当卡箍18向远离螺纹套19的方向运动至极限位置后，卡箍18对堵头b的轴向限位作用解除。通过卡箍18驱动机构可实现卡箍18的电控锁紧，以便于实现卡箍18锁紧过程的自动化。

所述的卡箍18驱动机构共有两组，每组机构包括一个电机16和一根丝杠17，丝杠17在电机16的驱动下旋转，所述丝杠17的两端分别为左旋螺纹和右旋螺纹，同一根丝杠17上的左旋螺纹和右旋螺纹分别与设置在两个卡箍18上的两个螺纹孔匹配。启动电机16后，连接在一根丝杠17上的两个卡箍18同步靠近或远离螺纹套19，最终解除卡箍18的轴向限位作用。

所述模拟套管1的下半段的外侧还设置有柴油注入口9和柴油排出口10，柴油注入口9和柴油排出口10之间通过管路依次连接有柴油注入泵、柴油加热器和柴油吸出泵，柴油加热器用于将柴油加热，柴油注入泵用于将加热后的柴油注入模拟套管1内，柴油吸出泵用于将模拟套管1内的柴油吸出。试验时，通过向模拟套管1内注入热柴油来浸泡封隔器胶筒，可对胶筒的耐油性能进行试验，浸泡时间通常控制在36小时。柴油加热器属现有设备，在此不再赘述。为了保证模拟套管1内柴油的恒温性，可间歇性地注入和排出柴油，从而使注入的柴油保持基本恒定的温度。

所述活塞杆注水口7处设置有充气支路上连接有气泵，气泵通过充气支路向活塞杆注水口7内充入空气，从而对封隔器连接的气密性进行检验。

作为替换方案，所述的卡箍18驱动机构共有两组，每组机构包括一个电动推杆20和一块电动推杆安装板21，电动推杆20固定安装在电动推杆安装板21上，电动推杆安装板21固定连接在机架2上，所述的两个卡箍18夹在两组驱动机构内的两块电动推杆安装板21之间，电动推杆20的推杆的端部铰接有两根连杆22，两根连杆22的另一端分别与两个卡箍18上的一个端部铰接相连。电动推杆20启动后，所述连杆22向上下两侧支撑两个卡箍18，从而实现卡箍18的竖向移动。