一种压缩式封隔器胶筒性能检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及石油、天然气防砂完井领域，尤其涉及一种压缩式封隔器胶筒性能检测装置。


背景技术：

2.封隔器广泛用于油气田钻井、完井、防砂、生产、修井领域，是石油开采领域的重要设备，常规封隔器可分为压缩式和扩张式两种类型，胶简是封隔器的核心部件，封隔器胶筒的密封性能是保证封隔器成功的关键。胶筒的密封性能受很多因素影响，如胶筒材料的化学成分、胶筒及其护肩的几何尺寸、坐封载荷、环境温度、流体的性质等。
3.另外一项影响胶筒密封性能的重要因素就是封隔器锁紧机构的回退量，当封隔器的坐封力达到设定值，然后卸掉坐封载荷后，封隔器的锁紧机构会出现一定程度的回退，胶筒相应地伸长，因而导致胶筒与套管内壁的接触应力下降，降低了胶筒的密封性能。这种回退的特点是先使胶筒压缩，然后胶筒再伸长至一定的长度，这与直接压缩胶筒至这一长度有很大的区别，后者是直接使得胶筒具有一定的压缩量，前者是胶筒先压缩再伸长达到这一压缩量。
4.目前有关封隔器胶筒检测装置方面的研究多集中于坐封载荷、温度、压缩量（胶筒行程）等因素对胶筒性能的影响，很少涉及回退量对胶筒性能的影响。有些检测装置尽管设计有锁紧装置，但这些锁紧装置的回退量是固定的、不可调整的，不同的锁紧机构具有不同的回退量；而实际研究工作中需要研究测定不同回退量对胶筒密封性能的影响，从而设计出更好地锁紧机构及封隔器。
5.授权公告号cn103293062b的中国专利公开了一种压缩式封隔器胶筒的试验检测工具，可以检测多个型号的胶筒，提高工具的利用率，节约了生产陈本，更具有检测方式简单、可靠、准确等优点，有固定的锁紧机构，但回退量不可调整。
6.授权公告号cn108414199b的中国专利公开了可视化封隔器胶筒的性能测试装置，能够实现胶筒位移量的精准测13量操作，具体可以精确测量打压过程中胶筒的坐封距离，以及释放压力后的胶筒的回退距离；可实现胶筒的疲劳测试，有固定的锁紧机构，但回退量不可调整。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种结构新颖独特，使用方便，并且能够设定封隔器胶筒回退量的压缩式封隔器胶筒性能检测装置；具体技术方案为：
8.一种压缩式封隔器胶筒性能检测装置，包括胶筒测试单元，还包括设定所述胶筒的回退量的胶筒回退量设定机构。
9.进一步，所述胶筒测试单元由中心管、测试套管、活塞和密封堵头构成；所述测试套管套设在所述中心管外，中心管的前端与测试套管前端密封连接，密封堵头与测试套管后端连接，形成所述活塞的活塞腔；测试套管的内壁与中心管的外壁之间的设置有胶筒测
试腔。
10.进一步，所述胶筒回退量设定机构为可调整的限定所述活塞回退距离的活塞限位机构。
11.进一步，所述活塞限位机构为限位体，所述限位体与所述密封堵头的尾端通过螺纹连接；限位体设置有阻止所述活塞的活塞杆后退的限位部。
12.进一步，所述限位体为设置有与所述密封堵头的外螺纹适配的内螺纹的环状体，所述环状体内壁的末端设置有所述限位部，限位部为内径小于所述活塞杆直径的环台或凸块。
13.本实用新型压缩式封隔器胶筒性能检测装置设置有封隔器胶筒回退量设定机构，通过封隔器胶筒回退量设定机构可以根据需要预先设定封隔器胶筒的回退量；由于回退量可以任意调整，在此基础上可以测定胶筒的承压能力、压缩量，为封隔器胶筒和锁紧机构的设计提供科学依据；以利于提高封隔器的性能和可靠性。
附图说明
14.图1为本实用新型压缩式封隔器胶筒性能检测装置结构示意图。
15.图中：1、测试套管； 2、中心管；3、压环； 4、活塞； 5、密封堵头； 6、压帽； 7、密封圈； 8、密封圈； 9、密封圈； 10、密封圈； 11、安装套； 12、胶筒组件； 12-1、护肩；12-2、外胶筒；12-3、内胶筒；12-4、外胶筒；12-5、护肩；13、密封圈；13、密封圈；a、前试压孔；b、后试压孔；c、打压孔；d、端面；e、通水孔；f、斜面；g、端面；l、回退量参考值。
具体实施方式
16.下面利用实施例对本实用新型进行更全面的说明。本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。
17.为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。
18.本实施例中的压缩式封隔器胶筒性能检测装置，包括胶筒测试单元；其中，胶筒测试单元可以采用现有技术中的各种方案。为了便于研究胶筒在不同回退量情况下的性能，本实施例中还增加了胶筒回退量设定机构；通过胶筒回退量设定机构使泄压后，胶筒回退至预先设定的尺寸。胶筒回退量设定机构可以通过直接阻挡胶筒回退幅度的限位机构来实现；也可以通过阻挡压缩机构回退，利用压缩机构来限定胶筒回退至预先设定的尺寸。
19.实施例可以采用如图1所示的结构；其中，所述胶筒测试单元主要由中心管2、测试套管1、活塞4和密封堵头5构成。测试套管的内壁与中心管的外壁之间的设置有胶筒测试腔，容纳被测试的胶筒或胶筒组件12；并为活塞4提供活动空间。
20.所述测试套管1套设在所述中心管2外，测试套管1内孔前端设置有限位台阶，用于阻止中心管2从前侧穿出；中心管2前端外径大于限位台阶的内径。
21.中心管2从前至后依次设置有同轴的圆柱状的第一工作面、第二工作面和第三工作面。第一工作面设置有密封槽，通过密封槽内的密封圈13与测试套管1的内部密封连接。第二工作面的直径小于第一工作面，用于安装被测试的胶筒或胶筒组件12；胶筒组件12从前到后依次包括12-5护肩、12-4外胶筒、12-3内胶筒、12-2外胶筒、12-1护肩。
22.活塞4的活塞杆为管状，比实心的活塞杆重量更轻。
23.第三工作面与活塞杆的内壁配合，第三工作面的直径小于第二工作面，形成台阶。
24.在第二工作面与第三工作面的连接的一端设置有导角f，避免安装时划伤胶筒组件12，且有利于顺利安装。
25.为了与使用环境基本一致，还设置了压环3；通过压环3将胶筒组件12安装到位。第二工作面的长度应大于胶筒组件12的长度，并留有足够余量，安装套11的长度，也就是压环3的最大可运动距离，必须大于胶筒组件的最大可压缩距离，以保证胶筒组件能够被充分压缩。
26.中心管2的底部设置有台阶面；借助台阶面的端面d可以方便地将中心管2与测试套管1分离。
27.为了方便胶筒组件12的安装，还设置了安装套11，安装套的内壁与第三工作面间隙配合；外壁与胶筒组件12的内壁间隙配合。
28.压环3的内壁与外壁之间设置有通水孔e，在活塞4推动压环3挤压胶筒组件12时，将内壁与第三工作面之间的液体及时排出。
29.测试套管1设置有前试压孔a和后试压孔b；前试压孔a与胶筒测试腔前端连通；后试压孔b的位置应超过胶筒组件12的后端；前试压孔a和后试压孔b用于测试胶筒组件12在受压状态下的封隔效果。
30.密封堵头5与测试套管1后端通过螺纹固定连接，连接处通过密封圈8进行密封。密封堵头5、测试套管1和中心管2围成所述活塞4的活塞腔。其中，活塞4后端面与密封堵头5之间为驱动腔，密封堵头5设置有打压孔c与驱动腔连通，通过加压驱动活塞4向前运动。密封堵头5与活塞杆的外壁之间通过密封圈7密封滑动连接。活塞4外缘通过密封圈9与测试套管1的内壁密封滑动连接；活塞4内缘通过密封圈10与第三工作面密封滑动连接。
31.所述限位体为设置有与所述密封堵头5的外螺纹适配的内螺纹的环状体压帽6作为限位体；压帽6与所述密封堵头5的尾端通过螺纹连接；压帽6设置环状的限位部阻止所述活塞4的活塞杆后退。可以采用凸块阻止所述活塞4的活塞杆后退。采用外连接方式操作更方便。
32.也可以采用内连接方式，用旋塞与密封堵头5尾部的内螺纹配合，阻止所述活塞4的活塞杆后退。
33.还可以使用其他形式的，可调整设定距离的活塞限位机构作为胶筒回退量设定机构。还可以采用销钉和销孔配合的方式来对活塞4的活塞杆后退距离进行限制；这里不再赘述。
34.利于本实施例中压缩式封隔器胶筒性能检测装置检测时，先将安装套11安装在装有密封圈13的中心管2上，方便从后端依次安装胶筒组件12，然后，取下安装套11，将压环3安装在中心管2上，把中心管2连同胶筒组件12和压环3装入测试套管1中。接着，将密封圈9和密封圈10安装在活塞4上，然后将活塞4装入中心管2和测试套管1的环形空间。将密封圈7
和密封圈8安装在密封堵头5上，通过螺纹将密封堵头5安装在测试套管1上，最后将压帽6安装在密封堵头5上，直至活塞4的后端面靠在压帽6内孔的端面g上；可以在密封堵头5设置基准面，这时压帽6的前端面与基准面之间的距离为回退量参考值l。
35.坐封前记录初始回退尺寸l0，坐封时，通过打压孔c打压至预定坐封压力，活塞4向前运动，通过压环3压缩胶筒组件12，活塞4的后端与压帽6内孔的端面g分离，此时顺时针旋转压帽6，使得活塞4的后端面再次靠在压帽6内孔的端面g上，初始回退尺寸l0减小为完全压缩尺寸l1；这时胶筒组件的回退量为0。此时可以逆时针旋转压帽6，以调节胶筒组件的设定回退量。调节方法是逆时针适度旋转压帽6，然后泄压，在胶筒组件回弹力的作用下，活塞4的后端面始终靠在压帽6内孔的端面g上，使得完全压缩尺寸l1增大为设定回退尺寸l2，设定回退尺寸l2与完全压缩尺寸l1之差就是胶筒组件的回退量，l0与l2之差就是胶筒组件的实际压缩量。
36.此时胶筒组件仍处于压缩状态，中心管2第二工作面与测试套管最大内径圆柱面形成的环形空间被胶筒组件12分隔。保持a孔打开，向b孔打压，可以测得在上述回退量下，胶筒组件承受下压差的能力，保持b孔打开，向a孔打压，可以测得在上述回退量下，胶筒组件承受上压差的能力，调整设定回退量重新测试，可以得到在不同设定回退量下胶筒组件承受上、下压差的能力。测试完成后泄压。
37.拆卸该装置时，可先向c孔内打压，降低由于胶筒组件回弹力引起的活塞4对压帽6的顶紧力，拆下压帽6，泄压；然后拆下密封堵头5，取出活塞4，最后用直径适当的棍棒从中心管2前端内孔推端面d，将中心管2、胶筒组件12及压环3退出测试套管1。
38.本实用新型的有益效果是可以测得在不同回退量下，胶筒组件承受上、下压差的能力，同时测得胶筒组件的压缩量，为设计胶筒组件和封隔器提供科学依据。
39.上述示例只是用于说明本实用新型，除此之外，还有多种不同的实施方式，而这些实施方式都是本领域技术人员在领悟本发明思想后能够想到的，故，在此不再一一列举。