[发明专利]封隔器胶筒密封性能测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种封隔器胶筒密封测试装置及方法，包括：竖直放置的套管，同轴设于套管中的中心管，密封套管底端与中心管底端间隔的支撑底座，由下至上依次接触且套装在中心管外侧的下隔环、胶筒、上隔环、加压活塞，多个接触压力测试机构，多个接触位移测试机构，水平贯穿所述套管侧壁的注液口和回液口。本发明可检测封隔器胶筒座封过程中胶筒在套管各点的接触应力和接触位移，可检测封隔器胶筒打压密封过程中胶筒在套管各点的接触应力，为封隔器胶筒有限元仿真分析以及胶筒结构参数优化提供理论据。

技术领域

本发明涉及油气井作业工具测试技术领域，特别涉及到一种封隔器胶筒密封测试装置及方法。

背景技术

在油气井作业中，封隔器是在套管里封隔油层的重要工具。它的主要元件是胶筒，通过水力或者机械的作用，使胶筒鼓胀密封油管和套管的环形空间，把上下油层分开，达到某种施工目的。在实际作业时，常常会遇到胶筒密封失效而造成作业失败的情况。为了保证封隔器胶筒具有良好的密封性能，通常利用封隔器胶筒密封性能测试装置对其密封性能进行测试，再应用到油气井中。

随着有限元仿真技术发展，国内外封隔器制造商加大了对封隔器胶筒结构仿真研究，通过胶筒与套管的接触应力及密封状态分析，进一步优化胶筒结构。但仿真计算结果是否与实际相符，必须通过试验或现场生产的数据来进行验证。

在现有技术中，只能够验证封隔器胶筒座封过程和打压密封过程中胶筒在套管各点的接触应力，对于接触位移无法验证。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种封隔器胶筒密封测试装置，该装置设置有接触位移测试机构和接触压力测试机构，能够检测胶筒在套管各点的接触应力和接触位移。

本发明还有一个目的是提供一种封隔器胶筒密封测试装置测试方法，在模拟封隔器胶筒座封过程中，检测胶筒在套管各点的接触应力和接触位移，在模拟封隔器胶筒打压密封过程中，检测胶筒在套管各点的接触应力，为封隔器胶筒有限元仿真分析以及胶筒结构参数优化提供理论依据。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种封隔器胶筒密封测试装置，包括：竖直放置的套管，同轴设于所述套管中的中心管，密封所述套管底端与所述中心管底端间隔的支撑底座，由下至上依次接触且套装在所述中心管外侧的下隔环、胶筒、上隔环、加压活塞，多个接触压力测试机构，多个接触位移测试机构，水平贯穿所述套管侧壁的注液口和回液口；

其中，所述加压活塞外侧与所述套管接触，所述下隔环、胶筒、上隔环的外径小于所述套管内径，所述胶筒外侧与所述套管内侧接触；

所述套管侧壁上水平贯穿有多个阵列孔，沿所述套管侧壁高度方向上任意相邻两个阵列孔之间的间距相同，沿所述套管周向方向上任意相邻两个阵列孔之间的间距相同，沿周向方向位于同一高度上的阵列孔个数为偶数；

多个接触压力测试机构对应密封固接在其中一半阵列孔内，多个接触位移测试机构对应密封固接剩余一半阵列孔内，且接触压力测试机构与接触位移测试机构之间关于所述套管中心轴一一对称；

所述注液口设于所述支撑底座顶面与所述胶筒底面之间的所述套管上，所述回液口设于所述胶筒顶面与所述加压活塞底面之间的所述套管上，所述注液口与外部供压系统连接。

优选的是，所述下隔环与所述支撑底座之间的所述中心管外侧套装有下承压环，所述下承压环外径小于所述套管内径，所述下承压环底面与所述支撑底座顶面接触，所述下承压环顶面与所述下隔环底面接触，所述加压活塞与所述上隔环之间的所述中心管上套接有上承压环，所述上承压环外径小于所述套管内径，所述上承压环底面与所述上隔环顶面接触，所述上承压环顶面与所述加压活塞底面接触。

优选的是，沿所述套管竖直方向设置至少5个所述阵列孔。