一種收縮式模擬封隔器及其裝拆方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油工業(yè)的井下工具的試驗(yàn)裝置，特別是涉及一種收縮式模擬封隔器及其裝拆方法。
【背景技術(shù)】
[0002]封隔器作為海洋平臺(tái)鉆井系統(tǒng)中的一個(gè)重要單元設(shè)備，主要用來控制及引導(dǎo)鉆井過程中的淺層氣以及鉆井液遠(yuǎn)離鉆臺(tái)，保證操作人員以及設(shè)備安全。目前國內(nèi)外油田常用的封隔器主要用收縮式和壓縮式兩種類型。
[0003]收縮式封隔器是利用橡膠件的徑向收縮變形來與鉆桿接觸以實(shí)現(xiàn)密封，是油田應(yīng)用較早、應(yīng)用最為廣泛的分層注水封隔器，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。其核心部件之一是膠筒。在收縮式封隔器工作過程中，膠筒處于苛刻的工況環(huán)境中，例如壓力與溫度的波動(dòng)。在這種環(huán)境下，膠筒會(huì)發(fā)生疲勞失效的情況，其性能隨著時(shí)間的推移而逐漸下降，甚至失去使用性能，進(jìn)而導(dǎo)致封隔器密封失效。然而，由于沒有相應(yīng)的可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置。因此，目前獲得收縮式封隔器在密封狀態(tài)時(shí)的密封性能數(shù)據(jù)的方法是根據(jù)封隔器的實(shí)際使用情況進(jìn)行研究總結(jié)，這樣的測(cè)量方法存在周期長，檢測(cè)數(shù)據(jù)不可靠，效率低的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中由于沒有相應(yīng)的可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置而使得目前獲得收縮式封隔器在密封狀態(tài)時(shí)的密封性能數(shù)據(jù)的方法是根據(jù)封隔器的實(shí)際使用情況進(jìn)行研究總結(jié)的不足。
[0005]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了一種收縮式模擬封隔器，包括:殼體，形成有上部開口的容納腔；鎖緊件，設(shè)置在所述容納腔內(nèi)并與所述殼體的內(nèi)壁之間密封配合；端蓋，蓋合所述殼體的開口并抵壓到所述鎖緊件上。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的模擬封隔器，其包括用于模擬實(shí)際工程中使用的封隔器外筒的殼體以及用于模擬實(shí)際工程中使用的膠筒的鎖緊件。鎖緊件安裝在殼體內(nèi)，鎖緊件與殼體之間密封配合以模擬實(shí)際工程應(yīng)用的膠筒與外筒的密封結(jié)構(gòu)。端蓋用于限定鎖緊件的位置。這樣，利用本發(fā)明的模擬封隔器可以實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室條件下，模擬實(shí)際工程中的封隔器，從而通過試驗(yàn)方法對(duì)模擬封隔器的性能進(jìn)行檢測(cè)，從而獲得模擬封隔器的相關(guān)性能數(shù)據(jù)。通過試驗(yàn)方法獲得檢測(cè)數(shù)據(jù)的周期短，保證可靠性，而且效率高，進(jìn)而為封隔器產(chǎn)品的工程化應(yīng)用提供技術(shù)支持。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，所述鎖緊件包括上固定環(huán)、下固定環(huán)以及位于所述上固定環(huán)與下固定環(huán)之間的彈性件。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，所述上固定環(huán)和下固定環(huán)的外周面上設(shè)置有周向槽，所述周向槽中設(shè)置有密封件；所述上固定環(huán)和下固定環(huán)上遠(yuǎn)離所述彈性件的端面上均設(shè)置有吊裝孔。
[0009]本發(fā)明還提出一種收縮式模擬封隔器的裝拆方法，包括:
[0010](a)所述鎖緊件的壓入:
[0011]將所述鎖緊件吊裝到殼體上方的第一預(yù)定位置；
[0012]將所述端蓋吊裝到所述鎖緊件的上方；
[0013]將所述鎖緊件壓入到所述殼體內(nèi)，到達(dá)第二預(yù)定位置時(shí)，停止所述壓入，所述端蓋蓋合到所述殼體的開口上；
[0014](b)所述鎖緊件的壓出:
[0015]移除所述端蓋；
[0016]將所述鎖緊件從所述殼體中壓出至所述第一預(yù)定位置，停止所述壓出。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的收縮式模擬封隔器的裝拆方法，通過壓入的方式將鎖緊件安裝到殼體內(nèi)，可以保證壓入到殼體內(nèi)的鎖緊件與殼體的內(nèi)壁之間的密封性。壓入時(shí)，鎖緊件的軸線不會(huì)相對(duì)于殼體發(fā)生偏移，避免了鎖緊件因受力不均勻而卡死到殼體中的情況。壓出后的鎖緊件可以多次重復(fù)使用，降低成本。采用吊裝的方式移動(dòng)鎖緊件也保證了安裝過程的安全性。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，所述鎖緊件的下端面與所述殼體的頂部相齊平的位置是所述第一預(yù)定位置；所述容納腔是階梯孔，所述鎖緊件的下端面抵壓在所述階梯孔的臺(tái)階面上的位置是所述第二預(yù)定位置。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，通過吊裝裝置將所述鎖緊件吊裝至所述第一預(yù)定位置，將所述端蓋吊裝至所述鎖緊件的上方；通過壓裝裝置將所述鎖緊件壓入或壓出所述殼體，使所述端蓋蓋合到所述殼體的開口上。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，所述壓裝裝置包括支撐柱、固定連接到所述支撐柱的下固定梁以及沿所述支撐柱軸向移動(dòng)的移動(dòng)梁；所述殼體座放在所述下固定梁上，通過軸向移動(dòng)的所述移動(dòng)梁將所述鎖緊件壓入或壓出所述殼體。
[0021 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述壓裝裝置還包括固定連接到所述支撐柱并位于所述移動(dòng)梁上方的上固定梁；在所述上固定梁與移動(dòng)梁之間和/或所述下固定梁與移動(dòng)梁之間設(shè)置有促動(dòng)裝置；所述促動(dòng)裝置促動(dòng)所述移動(dòng)梁沿所述支撐柱軸向移動(dòng)將所述鎖緊件壓入或壓出所述殼體。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，所述移動(dòng)梁上設(shè)置有與所述鎖緊件可拆卸連接的吊裝件；所述促動(dòng)裝置促動(dòng)所述移動(dòng)梁并通過所述吊裝件促動(dòng)所述鎖緊件以壓出所述鎖緊件。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，所述吊裝件是吊裝螺栓，所述鎖緊件上設(shè)置有與所述吊裝螺栓相配合的螺紋孔，所述促動(dòng)裝置是液壓缸。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的收縮式模擬封隔器及其裝拆方法，通過在殼體中安裝鎖緊件并使得鎖緊件與殼體內(nèi)壁之間密封配合來組裝成收縮式模擬封隔器。該模擬封隔器模擬實(shí)際工程應(yīng)用中的封隔器的外筒和膠筒，從而可以使用該模擬封隔器模擬操作壓力對(duì)鎖緊件的徑向變形情況來進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)在該模擬封隔器的殼體內(nèi)安裝上模擬鉆桿后，對(duì)鎖緊件施加徑向變形力時(shí)，鎖緊件會(huì)抵壓在模擬鉆桿上，從而可以通過試驗(yàn)檢測(cè)鎖緊件徑向變形量對(duì)鎖緊件與模擬鉆桿的密封后的密封性能。本發(fā)明的裝拆方法，通過壓裝裝置和促動(dòng)裝置的配合使用來保證鎖緊件在壓入或者壓出的過程中的位置穩(wěn)定性，從而避免鎖緊件發(fā)生位置的偏移(軸線的傾斜)而導(dǎo)致對(duì)殼體內(nèi)壁的劃傷或者刮傷，甚至卡在殼體的不良情況。這樣，鎖緊件和殼體可以多次利用。壓裝裝置和促動(dòng)裝置的配合使用保證了壓入到殼體內(nèi)的鎖緊件與殼體的軸線重合度，進(jìn)而保證了鎖緊件與殼體之間的密封性能，同時(shí)也提高了模擬封隔器的裝拆效率。
【附圖說明】
[0025]在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
[0026]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的收縮式模擬封隔器的整體結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的鎖緊件壓入的初始狀態(tài)示意圖。
[0028]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的鎖緊件壓入的完成狀態(tài)示意圖。
[0029]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的鎖緊件壓出的初始狀態(tài)示意圖。
[0030]圖5是本發(fā)明實(shí)施例的鎖緊件壓出的完成狀態(tài)示意圖。
[0031]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0033]圖1示意性地顯示了本發(fā)明實(shí)施例的模擬封隔器的結(jié)構(gòu)剖面視圖。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例的模擬封隔器主要模擬工程應(yīng)用的收縮式封隔器。模擬封隔器包括為各構(gòu)件提供安裝基礎(chǔ)的殼體11。殼體11形成上部開口的容納腔。殼體11構(gòu)造為圓筒型。殼體11可以是一個(gè)整體構(gòu)件，也可以加工制造成兩個(gè)構(gòu)件再組裝到一起。在進(jìn)行試驗(yàn)前，先在殼體11中安裝模擬鉆桿12。模擬鉆桿12安裝固定在殼體11的底壁上，模擬鉆桿12的端面與底壁之間設(shè)置有O型密封圈。模擬鉆桿12構(gòu)造為圓柱體，其與殼體11同軸設(shè)置。在模擬鉆桿12上套接有鎖緊件13。鎖緊件13設(shè)置在殼體11與模擬鉆桿12之間并與殼體11的內(nèi)壁之間密封配合。鎖緊件13用于鎖緊模擬鉆桿12以與模擬鉆桿12之間形成密封配合，從而模擬在實(shí)際工況條件下膠筒鎖緊鉆桿的情況。鎖緊件13與模擬鉆桿12密封配合時(shí)，模擬封隔器處于坐封狀態(tài)，然后再為殼體11內(nèi)部提供預(yù)定壓力并對(duì)鎖緊件13與模擬鉆桿12之間的密封性能進(jìn)行檢測(cè)。從而，實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)室條件下，利用試驗(yàn)手段對(duì)模擬封隔器的密封性能進(jìn)行檢測(cè)，獲得模擬封隔器在密封狀態(tài)時(shí)的密封性能數(shù)據(jù)。通過試驗(yàn)方法獲得檢測(cè)數(shù)據(jù)的周期短，可靠性高，而且效率高，進(jìn)而為封隔器產(chǎn)品的工程化應(yīng)用提供技術(shù)支持。
[0035]當(dāng)殼體11內(nèi)設(shè)置的鎖緊件13個(gè)數(shù)是一個(gè)時(shí)，鎖緊件13安裝固定到殼體11后會(huì)與殼體11的內(nèi)表面之間形成密封配合。這樣，在鎖緊件13的內(nèi)表面與模擬鉆桿12的外表面形成密封配合時(shí)，鎖緊件13、模擬鉆桿12以及殼體11之間形成第一密封室14。
[0036]當(dāng)需要對(duì)不同直徑的模擬鉆桿12進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，殼體11內(nèi)可以設(shè)置多個(gè)套接在一起的鎖緊件13。最外層的鎖緊件13安裝到殼體11內(nèi)并與殼體11之間形成密封配合。相鄰的鎖緊件13之間形成密封且最里層的鎖緊件13鎖緊模擬鉆桿12以形成密封配合時(shí)，模擬封隔器處于坐封狀態(tài)。各個(gè)鎖緊件13、模擬鉆桿12以及殼體11之間形成第一密封室14。
[0037]殼體