一種用于壓縮式膠筒功能性試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種膠筒試驗(yàn)裝置，更具體的說(shuō)，是涉及一種用于壓縮式膠筒功能性試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]壓縮式封隔器是靠軸向力壓縮膠筒，使膠筒直徑變大以實(shí)現(xiàn)密封的封隔器；其中壓縮式膠筒是該類封隔器的“心臟”，目前油井下面的壓縮式膠筒的材質(zhì)大多是氫化丁腈、丁腈橡膠等材質(zhì)，但這些材料能否長(zhǎng)期經(jīng)受住油井中的高溫、高壓和腐蝕性介質(zhì)是石油行業(yè)一直較關(guān)注的問(wèn)題，也就是說(shuō)油井中的壓縮式膠筒需要進(jìn)行密封性能、高溫疲勞性能和耐腐蝕性能的功能性試驗(yàn)，否則封隔器的應(yīng)用存在風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可精確測(cè)出壓縮式膠筒的壓縮距、坐封力以及壓縮距離與膠筒所受軸向力的關(guān)系，同時(shí)也可試驗(yàn)壓縮式膠筒在常溫和高溫下的密封性能、疲勞性能以及耐腐蝕性能，通過(guò)對(duì)壓縮式膠筒進(jìn)行試驗(yàn)既可為設(shè)計(jì)壓縮式膠筒提供依據(jù)，又可檢驗(yàn)?zāi)z筒是否耐高溫、高壓，是否經(jīng)受住介質(zhì)腐蝕的用于壓縮式膠筒功能性試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置。
[0004]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0005]本發(fā)明的用于壓縮式膠筒功能性試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置，由裝置本體構(gòu)成，所述裝置本體由膠筒壓縮裝置和膠筒壓縮力測(cè)試裝置組成，所述膠筒壓縮裝置包括上部帶螺紋的中心管和連于中心管底部的膠筒內(nèi)管，所述中心管上部螺紋位置套設(shè)有上定位環(huán)，所述膠筒內(nèi)管中部由上至下依次套設(shè)有上壓環(huán)、膠筒、下壓環(huán)、下定位環(huán)，所述上定位環(huán)和上壓環(huán)之間套設(shè)有井口固定頭；所述膠筒壓縮力測(cè)試裝置包括與所述中心管連接的連接管、套設(shè)于連接管上部的旋帽、設(shè)置于旋帽下部與井口固定頭連接的固定套，所述固定套外側(cè)上端部套設(shè)有活塞套，所述活塞套和固定套之間設(shè)置有軸向排列的傳力套和活塞，所述固定套中下部設(shè)置有長(zhǎng)橢圓形通孔，所述活塞套中部設(shè)置有圓形打壓孔。
[0006]所述上定位環(huán)上部中心管套設(shè)有防頂壓帽。
[0007]所述連接管的上端部和中部分別設(shè)置有通孔。
[0008]所述井口固定頭外側(cè)中部設(shè)置有一體結(jié)構(gòu)的環(huán)形錐面。
[0009]所述膠筒內(nèi)管內(nèi)側(cè)中部設(shè)置為實(shí)心結(jié)構(gòu)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案所帶來(lái)的有益效果是:
[0011](I)本發(fā)明中設(shè)置有膠筒壓縮裝置，可精確測(cè)出膠筒的壓縮距，同時(shí)也可試驗(yàn)?zāi)z筒在一定溫度下、一定壓力和特定介質(zhì)下的耐疲勞、耐腐蝕性能，從而全面地檢測(cè)已設(shè)計(jì)出來(lái)的膠筒性能的穩(wěn)定性；
[0012](2)本發(fā)明中設(shè)置有膠筒壓縮力測(cè)試裝置，與膠筒壓縮裝置組合使用，可精確測(cè)出坐封力以及壓縮距離與膠筒所受軸向力的關(guān)系，可以為設(shè)計(jì)壓縮式膠筒提供試驗(yàn)依據(jù)，設(shè)計(jì)出符合要求的壓縮式膠筒；
[0013](3)本發(fā)明通過(guò)膠筒壓縮裝置與膠筒壓縮力測(cè)試裝置組合的方式完成對(duì)膠筒性能的全面檢測(cè)，具有可視性和可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明與井內(nèi)套管配套的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是圖1中膠筒壓縮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明中膠筒壓縮裝置安裝防頂壓帽的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是圖1中膠筒壓縮力測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5是本發(fā)明中膠筒壓縮裝置試驗(yàn)示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記:1中心管2上定位環(huán)3防頂壓帽4井口固定頭5上壓環(huán)6膠筒7下壓環(huán)8下定位環(huán)9膠筒內(nèi)管10連接管11旋帽12固定套13活塞套14傳力套15活塞16打壓孔17長(zhǎng)橢圓形通孔18壓帽19套管20上壓進(jìn)/出口 21下壓進(jìn)/出口
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0021]本發(fā)明的用于壓縮式膠筒功能性試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置，由裝置本體構(gòu)成，所述裝置本體由膠筒壓縮裝置和膠筒壓縮力測(cè)試裝置組成，所述膠筒壓縮裝置包括上部帶長(zhǎng)梯形螺紋的中心管I和通過(guò)梯形螺紋連接于中心管I底部外側(cè)的膠筒內(nèi)管9，所述膠筒內(nèi)管9內(nèi)側(cè)中部設(shè)置為實(shí)心結(jié)構(gòu)，所述中心管I上部長(zhǎng)梯形螺紋位置套設(shè)連接有上定位環(huán)2，可通過(guò)螺紋上下移動(dòng)，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)來(lái)控制中心管I的位移量。所述上定位環(huán)2上部的中心管I通過(guò)梯形螺紋可套接有防頂壓帽3，連接后防頂壓帽3的內(nèi)部的臺(tái)階端面與上定位環(huán)2的上端面緊貼，用以限制上定位環(huán)2繼續(xù)向上移動(dòng)，但是一般情況下防頂壓帽3是不安裝的，只有封隔器的膠筒坐封后，防頂壓帽3才安裝，用以阻止被壓縮的膠筒6重新放松。膠筒6的鎖定機(jī)構(gòu)是通過(guò)中心管1、上定位環(huán)2和防頂壓帽3共同實(shí)現(xiàn)的，上定位環(huán)2防止中心管I繼續(xù)向上移動(dòng)，防頂壓帽3阻止被試驗(yàn)的膠筒6恢復(fù)伸展。所述膠筒內(nèi)管9的中部由上至下依次套設(shè)有上壓環(huán)5、膠筒6、下壓環(huán)7、下定位環(huán)8，為了防止膠筒6坐封后各層竄壓，所述上壓環(huán)5和下壓環(huán)7內(nèi)部分別設(shè)置有O型圈，下定位環(huán)8通過(guò)梯形螺紋與膠筒內(nèi)管9連接，用于限制上壓環(huán)5、膠筒6、下壓環(huán)7的移動(dòng)。所述上定位環(huán)2和上壓環(huán)5之間套設(shè)有井口固定頭，所述膠筒內(nèi)管9與井口固定頭4之間接觸面內(nèi)設(shè)置有O型圈，以防止液體通過(guò)固定井口頭4與膠筒內(nèi)管9間的縫隙泄露到裝置的外部。所述井口固定頭4外側(cè)中部設(shè)置有一體結(jié)構(gòu)的環(huán)形錐面，即公錐面，與試驗(yàn)井口的母錐面進(jìn)行配合，公錐面上有兩道O型圈，從而與井口的母錐面密封。
[0022]所述膠筒壓縮力測(cè)試裝置包括通過(guò)外側(cè)梯形螺紋與所述中心管I內(nèi)側(cè)連接的連接管10、套設(shè)于連接管10上部的旋帽11、設(shè)置于旋帽11下部通過(guò)梯形螺紋與井口固定頭4套接的固定套12，所述連接管10的上端部和中部可分別設(shè)置有通孔，通孔數(shù)量可設(shè)置為4個(gè)，以便快速實(shí)現(xiàn)螺紋連接。所述固定套12外側(cè)上端部套設(shè)有活塞套13，所述活塞套13和固定套12之間設(shè)置有軸向排列的傳力套14和活塞15，所述傳力套14可與所述活塞套13和固定套12頂部對(duì)齊，即所述傳力套14和活塞15分別套裝在固定套12和活塞套13之間，所述固定套12的外螺紋與活塞套13通過(guò)普通三角螺紋連接，且三角螺紋的上端裝有O型圈，且活塞15內(nèi)外各有兩道O型圈。所述旋帽11通過(guò)梯形螺紋與連接管10連接，并壓緊傳力套14，其中連接管10上的梯形螺紋很長(zhǎng)，可以調(diào)節(jié)旋帽11上下移動(dòng)。所述固定套12中下部設(shè)置有長(zhǎng)橢圓形通孔17，以便觀察中心管I和上定位環(huán)2的移動(dòng)情況，以測(cè)量中心管I的移動(dòng)量，所述活塞套13中部徑向設(shè)置有有帶1/2英寸NPT扣的圓形打壓孔16，以方便液壓栗向內(nèi)打壓。
[0023]本裝置可試驗(yàn)不同內(nèi)徑的膠筒6，也可試驗(yàn)單個(gè)膠筒6和多個(gè)組合的膠筒6，因此，膠筒內(nèi)管9可根據(jù)被試驗(yàn)?zāi)z筒6的內(nèi)徑和長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出的膠筒內(nèi)管9螺紋結(jié)構(gòu)是一樣的，只是中段的尺寸和長(zhǎng)度不同。膠筒壓縮裝置在試驗(yàn)不同尺寸的膠筒6時(shí)只需拆卸膠筒內(nèi)管9，而不需要拆卸其他零件，在試驗(yàn)同一尺寸的膠筒6時(shí)，拆換膠筒6時(shí)只需拆卸膠筒內(nèi)管9和下定位環(huán)8，而無(wú)需拆卸裝置的其他部件。
[0024]本試驗(yàn)裝置所承受的最高溫度和最高壓力差分別為250°C和50MPa。所述的膠筒壓縮力測(cè)試裝置在膠筒壓縮裝置已安裝完畢的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝。在試驗(yàn)中，既可單獨(dú)使用又可組合使用，組合使用中膠筒壓縮力測(cè)試裝置中的固定套12與膠筒壓縮裝置中的井口固定頭4通過(guò)螺紋連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)膠筒關(guān)鍵參數(shù)的測(cè)試，并且膠筒壓縮力測(cè)試裝置可通過(guò)固定套12整體安裝或拆卸。膠筒6的坐封方式上是從裝置的下面打壓，使壓力向上推動(dòng)膠筒內(nèi)管9和下定位環(huán)8，壓縮膠筒6使之坐封。
[0025]下面結(jié)合實(shí)際的試驗(yàn)說(shuō)一下使用的過(guò)程。
[0026]試驗(yàn)一:封隔器膠筒的坐封及壓縮距的確定。
[0027]封隔器坐封是指膠筒6密封住油套環(huán)形空間，并能承受規(guī)定的工作壓差時(shí)的狀態(tài)；壓縮距是指膠筒6在套管19內(nèi)坐封時(shí)，其軸向被壓縮的長(zhǎng)度；壓縮距離指的是壓縮式封隔器的膠筒在軸向力作用下被壓縮的距離，壓縮距離與壓縮距是不同的兩個(gè)概念，壓縮距特制封隔器膠筒在坐封條件下的壓縮距離。
[0028]本試驗(yàn)主要用到本發(fā)明中的膠筒壓縮裝置，如圖5所示，裝有膠筒6的裝置整體下入帶有上壓進(jìn)/出口 20和下壓進(jìn)/出口 21且內(nèi)部充滿試驗(yàn)介質(zhì)的套管19中，如果試驗(yàn)需要溫度條件，則套管19外側(cè)的加熱介質(zhì)可以隨時(shí)加熱、保溫。本試驗(yàn)的具體試驗(yàn)步驟如下:
[0029](I)為了準(zhǔn)確測(cè)量封隔器膠筒的壓縮距，首先調(diào)節(jié)下定位環(huán)8，使上定位環(huán)2、固定井口頭4、上壓環(huán)5、膠筒6、下壓環(huán)7和下定位環(huán)8彼此之間沒(méi)有空隙，膠筒6也未受到壓縮，此時(shí)量出圖5中尺寸X的長(zhǎng)度，假設(shè)為a。
[0030](2)將上壓進(jìn)/出口 20關(guān)閉，用液壓栗從下壓進(jìn)/出口 21打液壓，壓力首先作用于膠筒內(nèi)管9，使膠筒內(nèi)管9、下定位環(huán)8、下壓環(huán)7、中心管I和上定位環(huán)2 —起向上運(yùn)動(dòng)，從而使膠筒6被壓縮，由于井口固定頭4被壓帽18固定不動(dòng)，此時(shí)上定位環(huán)2的下端面與固定井口頭4的上端面有了空隙，空隙的長(zhǎng)度就是壓縮的距離，此時(shí)手動(dòng)使上定位環(huán)2通過(guò)中心管I的梯形螺紋向下移動(dòng)，直至上定位環(huán)2的下端面與井口固定頭4的上端面貼緊，此時(shí)再測(cè)量出圖5中尺寸X的長(zhǎng)度，假設(shè)是b，