[实用新型]闸板防喷器带压剪切试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及油田开采测试设备领域，具体涉及闸板防喷器带压剪切试验装置。

背景技术

闸板防喷器是钻修井过程重要的井控设备,而剪切闸板又可以说是闸板防喷器或现场井控安全的最后一道防线。如果该防线无法达到预期的工作目标，就很难有效保证井控安全。

在常规的闸板防喷器剪切闸板测试中,往往都是在没有井压的情况下测试的，即闸板防喷器在空井状态下进行剪切试验。但是,井控现场往往是发生井喷事故时才会使用剪切闸板剪断钻杆。虽然,在设计过程中有理论计算,但不经过实际试验验证,很难确保产品的安全可靠性。

如要进行闸板防喷器带压剪切试验,按照传统思路，首先模拟的井压环境必须在封闭的环境中进行,这就必须封堵防喷器的所有出口,将井压封闭在防喷器内部；在进行剪切时,闸板轴推动剪切闸板向井口中心方向移动，也就势必造成防喷器内部有效容积减少,而此时防喷器内部充满了试验液体,但水是不可压缩的,故该带压剪切试验实际上是无法进行的。

发明内容

为克服现有技术的不足,本发明提供一种闸板防喷器带压剪切试验装置，其结构合理，便于操作，能够圆满完成闸板防喷器带压剪切试验任务。

本发明的技术方案是：该装置为液压缸结构，包括缸筒、顶盖、活塞、纳管器、高压软管及气体溢流阀；所述缸筒包括与顶盖连接的大径筒及与纳管器连接的小径筒；所述活塞包括外径与大径筒内径相吻合的大活塞及与小径筒内径相吻合的小活塞；所述纳管器的芯部设有中空接头；所述高压软管连接于中空接头的外端；所述顶盖的内部空腔为半球形；所述气体溢流阀安装在顶盖上并与其内部空腔相连通。

上述技术方案可以进一步优化为：

所述顶盖与大径筒之间、大径筒与小径筒之间均为螺旋连接。

所述小径筒与纳管器之间为法兰连接。

所述高压软管为纤维增强聚氨酯软管。

本发明工作效率高，密封效果好,能够保持防喷器内部压力的稳定，保证试验工况的符合性, 使闸板防喷器带压剪切试验得以顺利实现,有效的验证闸板防喷器剪切能力，为闸板防喷器的安全性及可靠性提供了有效保障。

附图说明

图1为本发明纵剖面结构示意图及其与闸板防喷器连接示意图；

图中：1-闸板防喷器，2-剪切闸板，3-高压软管，4-法兰，5-小活塞，6-大活塞，7-大径筒，8-顶盖，9-气体溢流阀，10-小径筒，11-纳管器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参见图1，闸板防喷器带压剪切试验装置，该装置为液压缸结构，包括缸筒、顶盖8、活塞、纳管器11、高压软管3及气体溢流阀9。缸筒包括与顶盖8螺旋连接的大径筒7及与纳管器11法兰连接的小径筒10；大径筒7与小径筒10之间为螺旋连接。活塞包括外径与大径筒7内径相吻合的大活塞6及与小径筒10内径相吻合的小活塞5。纳管器11的芯部设有中空接头。高压软管3连接于中空接头的外端。顶盖8的内部空腔为半球形。气体溢流阀9安装在顶盖8上并与其内部空腔相连通。

为确保高压软管3的安全性和可靠性，选用高强度、高弹性、耐撕裂、耐溶剂、耐油、耐气候、并兼备橡胶和塑料性能的纤维增强聚氨酯软管。

本发明的原理如下：

既然水是不可压缩的,那就要让试验液体有处可去。采用压力平衡的原理,设计一个液压缸,内含一个大活塞6,工作时液压缸一侧内充满气体，气体压力为10MPa,另一侧通过高压软管3与闸板防喷器1相连。通过P气V气=P液V液可知，大活塞6两侧面积比即为气体压力与闸板防喷器1额定工作压力的反比，且在充满气体的一侧安装一个气体溢流阀9，该气体溢流阀9的开启压力值即为10MPa。在进行带压剪切试验时,连接试验装置与闸板防喷器1,将封闭的闸板防喷器1内部环境压力值提高到额定工作压力,此时试验装置达到平衡状态，推动剪切闸板2与闸板轴向井口中心方向移动。虽然,水不可以压缩,但气体是可以压缩的，此时闸板防喷器1的压力同样的作用在试验装置的一端,腔体内压力会短暂升高，这就会推动试验装置内大活塞6移动而压缩气体；气体压力升高之后,气体溢流阀9就会打开,从而维持液缸内压力。这样就将闸板防喷器1内腔减少的有效容积,利用液压腔的变化得以补偿，进而完成闸板防喷器1带压剪切试验。完成剪切试验,腔内压力稳定之后仍会停留在最初的额定工作压力下（虽然过程中压力值会有短暂升高,但不会太高,试验证明,压力升高值最大为2MPa左右）。也就是说，该装置主要是通过将对液体的压缩转化为对气体的压缩的方式来实现闸板防喷器1带压剪切试验。

本发明的操作流程如下：

在闸板防喷器1需要进行带压剪切试验时,将高压软管3连接在闸板防喷器1的侧出口上,大活塞6的左侧液压腔内充满压缩气体,气体压力为10MPa；将闸板防喷器1内部压力升高至额定工作压力,此时,整个系统达到平衡状态。开始剪切动作,利用地面防喷器控制装置对闸板防喷器1关闭腔进行加压，通过活塞推动剪切闸板2和闸板轴向井口中心方向移动。此时,打破系统平衡,小活塞5推动大活塞6向左移动，压缩液压缸中的气体，压缩气体的压力值一旦超过10MPa，气体溢流阀9打开，保持内腔压力平衡。完成剪切试验后，大活塞6停留在液压缸中某一位置，此时，大活塞6两侧气体压力和液体压力与开始时压力相同，保证了试验工况的符合性。