[发明专利]多用途超高压封隔器试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及油气井井下高温高压环境模拟试验装置，具体地指一种多用途超高压封隔器试验装置。

背景技术

在石油天然气的生产过程中，井下工具必须能够承受井下温度高、压力大、工况差的恶劣环境，否则一旦出现问题，就会引起油气井的损坏，甚至报废，损失巨大。为此，科研人员有必要在地面上设计一些尺寸全、性能高的检测装置，为分层开采油气井的工艺研究、优化设计、以及产品检验提供试验条件。在井下管柱和工具下井之前，对其进行多参数、高精度的检测，就能掌握其机械性能和工艺性能，通过不断试验和改进完善，使其质量和性能得到可靠保证，从而将由于工具质量原因引起的油气井损毁事故减小到最低限度，确保油气井生产安全进行。

封隔器是油气井作业中广泛使用的一种井下工具，其功能是在油气井深度方向实现分层作业。封隔器上的卡瓦锚定后起到支撑封隔器、锁定胶皮筒的作用，其性能好坏直接影响到油气井的产量和生产安全。随着油气田开采的深入，地层情况越来越复杂，分层作业越来越普遍，对封隔器的使用要求也越来越高，封隔器工作失效的情况时有发生，导致油气生产不能稳定进行。

目前，已有的封隔器试验装置都是对一种规格的封隔器进行性能验证。如果要研究开发新规格、新类型的封隔器就要重新建造专用的试验装置，不仅建造成本高，而且建造周期长，远不能适应当今油气田深度开采和分层作业快速发展的需要。科研人员一直在努力设计一种可以同时适应各种尺寸的封隔器进行井下压力、温度等多参数性能试验的装置，但至今为止尚未取得理想的效果。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有封隔器试验装置所存在的缺陷，提供一种多用途超高压封隔器试验装置，它能够在同一容器内实现对各种尺寸规格封隔器组件的高温高压检测，且其结构简单、成本低廉，有利于缩短新型封隔器的开发周期。

为实现上述目的，本发明所设计的多用途超高压封隔器试验装置，主要由超高压筒体、设置在超高压筒体下、上两端的下部密封结构和上部密封结构、设置在超高压筒体内部的试验辅助构件、以及设置在超高压筒体外壁的加热夹套组成。

所述超高压筒体是一个下、上两端分别设置有与下部密封结构和上部密封结构相配合的连接螺纹和密封面的环形筒体，其上、下两端筒壁上分别开设有上进压口和下进压口。该超高压筒体作为高温高压的承压部件，其内部构成被测试封隔器的试验空间，其压力的建立是通过在上进压口和下进压口充入适宜的工作介质来实现的，升温则是通过加热夹套中的热介质循环流动来实现的。

所述下部密封结构包括下密封头和下螺纹压环，所述下密封头与超高压筒体的下端密封面配合，所述下螺纹压环与超高压筒体的下端螺纹连接并压紧在下密封头上。

所述上部密封结构为压缩式上部密封结构或扩张式上部密封结构。针对压缩式封隔器组件，选择采用压缩式上部密封结构。针对扩张式封隔器组件，选择采用扩张式上部密封结构。

所述压缩式上部密封结构包括第一连接杆、第一上密封头、第一上螺纹压环和压紧螺母，所述第一上密封头与超高压筒体的上端密封面配合，所述第一上螺纹压环与超高压筒体的上端螺纹连接并压紧在第一上密封头上，所述第一连接杆密封插接在第一上密封头中，所述压紧螺母与第一上密封头螺纹连接并将第一连接杆固定在第一上密封头上。

所述扩张式上部密封结构包括第二连接杆、第二上密封头、第二上螺纹压环和第三上螺纹压环，所述第二上密封头与超高压筒体的上端密封面配合，所述第二上螺纹压环与超高压筒体的上端螺纹连接并压紧在第二上密封头上，所述第二连接杆密封插接在第二上密封头中，所述第三上螺纹压环与第二上螺纹压环螺纹连接并将第二连接杆固定在第二上密封头上，所述第二连接杆上设置有中心进压通道。

所述下部密封结构、上部密封结构与超高压筒体之间、以及上部密封结构内部的连接杆与密封头之间，优选多道密封圈径向密封的结构形式，其密封简单可靠，拆卸和维护也较为方便。当然也可以选择其他密封结构。

所述试验辅助构件由支撑管组件和变径套管组件构成。所述支撑管组件包括一套固定尺寸的上支撑管和下支撑管。所述变径套管组件包括多套不同尺寸的上变径套管、变径接箍和下变径套管，所述上变径套管和下变径套管通过变径接箍相连，所述变径接箍与超高压筒体的中部内壁之间通过密封件相连，优选多道密封圈径向密封的结构形式。所述上支撑管套装在上变径套管的外部，且其上下两端分别与上部密封结构和变径接箍的上端相抵接。所述下支撑管套装在下变径套管的外部，且其上下两端分别与变径接箍的下端和下部密封结构相抵接。