一种胶筒高温高压密封性能试验系统论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了胶筒高温高压密封性能试验系统，包括封隔器胶筒组件、高温试验油箱、胶筒高温高压试验装置、液控系统、数据采集系统、温控系统和温度显示系统；所述胶筒高温高压试验装置设置有加压口，除加压口外其余部分完全浸没在所述高温试验油箱；所述液控系统、数据采集系统、温控系统和温度显示系统均接入胶筒高温高压密封性能试验系统，并进行记录和反馈。本实用新型提供的胶筒高温高压密封性能试验系统，模拟封隔器高温高压工况，采用液控系统加压，补偿热油坐封胶筒并验封的试验系统。

主设计要求

1.胶筒高温高压密封性能试验系统，其特征在于：包括封隔器胶筒组件(1)高温试验油箱(2)、胶筒高温高压试验装置(3)、液控系统(4)、数据采集系统(5)、温控系统(6)和温度显示系统(7)；所述胶筒高温高压试验装置(3)一端设置有加压口(39)，所述胶筒高温高压试验装置(3)除加压口(39)外其余部分完全浸没在所述高温试验油箱(2)中，所述封隔器胶筒组件(1)套设于所述胶筒高温高压试验装置(3)内，所述液控系统(4)与数据采集系统(5)共同通过电缆(8)与所述胶筒高温高压试验装置(3)连接、所述温控系统(6)和温度显示系统(7)通过电缆(8)连接，且其温控系统(6)与温度显示系统(7)分别通过电缆(8)与高温试验油箱(2)连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种胶筒高温高压密封性能试验系统，其特征在于：所述封隔器胶筒组件(1)由左往右依次设置上通径规(11)、第一侧胶筒(12)、中间胶筒(13)、第二侧胶筒(14)、下通径规(15)组成，所述中间胶筒(13)与第一侧胶筒(12)和第二侧胶筒(14)之间设有隔环(16)。

3.根据权利要求2所述的一种胶筒高温高压密封性能试验系统，其特征在于：所述高温试验油箱(2)包括箱体(21)以及设于箱体(21)顶部的盖板(22)，所述盖板(22)两侧壁对称设有至少两个吊耳(23)，并在所述箱体(21)底部设有放油嘴接头和放油丝堵(24)。

4.根据权利要求3所述的一种胶筒高温高压密封性能试验系统，其特征在于：所述箱体(21)底部装有三组电加热管(25)和四组温度传感器(26)以及耐高温密封垫(28)，所述电加热管(25)通过内六角圆柱头螺钉(27)固定在所述箱体(21)外侧壁上；所述温度传感器(26)设置在所述箱体(21)内侧壁上，所述耐高温密封垫(28)设置于与温度传感器(26)一侧；所述箱体(21)内水平设置有隔板(30)，所述隔板(30)下焊接有筋板。

5.根据权利要求4所述的一种胶筒高温高压密封性能试验系统，其特征在于：所述电加热管(25)与所述箱体(21)接触部位焊接有电加热管连接法兰(251)，所述温度传感器(26)上设置有连接接头(261)，所述温度传感器(26)与温度显示系统(7)连接。

6.根据权利要求5所述的一种胶筒高温高压密封性能试验系统，其特征在于：所述箱体(21)采用整体钢板激光切割后拼焊成型。

7.根据权利要求6所述的一种胶筒高温高压密封性能试验系统，其特征在于：所述胶筒高温高压试验装置(3)是由模拟套管(31)、胶筒心轴(32)、密封接头(33)、第一支撑密封(34)和第二支撑密封(35)和第一0形圈(36)、第二0形圈(37)和锁紧螺母(17)组成胶筒坐封及密封的密闭腔体，所述锁紧螺母(17)定位锁定胶筒心轴(32)，所述胶筒心轴(32)套设于模拟套管(31)内，且其与模拟套管(31)一体成型；所述上通径规(11)、第一侧胶筒(12)、中间胶筒(13)、第二侧胶筒(14)、下通径规(15)以及密封接头(33)顺次套设于胶筒心轴(32)上，且所述密封接头(33)一端与模拟套管(31)外端相抵，所述锁定胶筒心轴(32)外端通过锁紧螺母(17)定位锁定，且锁紧螺母(17)内端与密封接头(33)外端相抵，所述第一支撑密封(34)与第一0形圈(36) 设置于模拟套管(31)内壁与密封接头(33)外壁间，所述第二支撑密封(35)与第二0形圈(37)设置于胶筒心轴(32)外壁与密封接头(33)内壁间。

8.根据权利要求7所述的一种胶筒高温高压密封性能试验系统，其特征在于：所述胶筒心轴(32)上装有吊环螺钉(38)，所述密封接头(33)上安装的一对吊环螺钉(38)。

9.根据权利要求8所述的一种胶筒高温高压密封性能试验系统，其特征在于：所述液控系统(4)包括高压泵(41)、低压泵(42)以及液缸(43)所述高压泵(41)与液缸(43)连接，所述低压泵(42)与液缸(43)通过电缆(8)分别与所述胶筒高温高压试验装置(3)和数据采集系统(5)连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及井下工具技术领域，具体涉及一种胶筒高温高压密封性能试验系统。

背景技术

在油气开采中，封隔器用来分层、封隔环套。随着油气开采工况日益复杂以及作业工艺的不断发展，对封隔器的性能要求愈来愈高。封隔器的主要元件是胶筒，而胶筒的性能、密封的可靠性，直接影响封隔器的坐封性能，甚至是决定整个作业能否成功的关键。现有的胶筒试验存在胶筒高温加热和保温时胶筒受热不均匀、不完全以及温度波动较大，试验成本高、效率低下等问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本实用新型旨在提供一种胶筒高温高压密封性能试验系统，模拟封隔器高温高压工况，采用液控系统加压，补偿热油坐封胶筒并验封的试验系统。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种胶筒高温高压密封性能试验系统，其特征在于：包括封隔器胶筒组件、高温试验油箱、胶筒高温高压试验装置、液控系统、数据采集系统、温控系统和温度显示系统；所述胶筒高温高压试验装置一端设置有加压口，所述胶筒高温高压试验装置除加压口其余部分完全浸没在所述高温试验油箱中，所述封隔器胶筒组件套设于所述胶筒高温高压试验装置内，所述液控系统与数据采集系统共同通过电缆与所述胶筒高温高压试验装置连接、所述温控系统和温度显示系统通过电缆连接，且其温控系统与温度显示系统分别通过电缆与高温试验油箱连接。

优选的，所述封隔器胶筒组件由左往右依次设置上通径规、第一侧胶筒、中间胶筒、第二侧胶筒、下通径规组成，所述中间胶筒与第一侧胶筒和第二侧胶筒之间设有隔环。

优选的，所述高温试验油包括箱体以及设于箱体顶部的盖板，所述盖板两侧壁对称设有至少两个吊耳，并在所述箱体底部设有放油嘴接头和放油丝堵。

优选的，所述箱体底部装有三组电加热管和四组温度传感器和耐高温密封垫，所述电加热管通过内六角圆柱头螺钉固定在所述箱体外侧壁上；所述温度传感器设置在所述箱体内侧壁上，所述耐高温密封垫设置于与温度传感器一侧，所述箱体内水平设置有隔板，所述隔板下焊接有筋板。优选的，所述电加热管与所述箱体接触部位焊接有电加热管连接法兰，所述温度传感器上设置有连接接头，所述温度传感器通过连接接头与温度显示系统连接。

优选的，所述箱体采用整体钢板激光切割后拼焊成型。

优选的，所述胶筒高温高压试验装置是由模拟套管、胶筒心轴、密封接头、第一支撑密封和第二支撑密封和第一0形圈、第二0形圈和锁紧螺母组成胶筒坐封及密封的密闭腔体，所述锁紧螺母定位锁定胶筒心轴，所述胶筒心轴套设于模拟套管内；所述上通径规、第一侧胶筒、中间胶筒、第二侧胶筒、下通径规以及密封接头顺次套设于胶筒心轴上，且所述密封接头一端与模拟套管外端相抵，所述锁定胶筒心轴外端通过锁紧螺母定位锁定，且锁紧螺母内端与密封接头外端相抵，所述第一支撑密封与第一0 形圈设置于模拟套管内壁与密封接头外壁间，所述第二支撑密封与第二0 形圈设置于胶筒心轴外壁与密封接头内壁间。

优选的，所述胶筒心轴上装有吊环螺钉，所述密封接头上安装的一对吊环螺钉。

优选的，所述液控系统包括高压泵、低压泵以及液缸，所述高压泵与液缸连接，所述低压泵与液缸通过电缆分别与所述胶筒高温高压试验装置和数据采集系统连接。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的改进之处在于，胶筒高温高压试验装置除加压口外其余完全浸没在高温试验油箱的导热油中，确保加热和保温时胶筒受热均匀、完全；高压泵、低压泵和液缸实现胶筒在要求吨位坐封，各种压力直至高压(140MPa)下的上部验封和下部验封；数据采集系统实现坐封、上部验封和下部验封数据实时记录，以曲线形式反馈；温控系统和温度显示系统保证各试验温度下导热油的自动加热和温度实时显示功能。胶筒高温高压密封性能试验系统可完成胶筒260℃的高温和140MPa的高压试验。模拟封隔器高温高压工况，采用液控系统加压，注入试验温度下的热油坐封胶筒并验封的试验系统，实验数据准确。模拟套管、胶筒心轴采用整体结构，承压能力高，减少了密封件对胶筒试验的影响，且可实现同规格不同尺寸和结构的胶筒试验。通过液控系统对胶筒心轴施加不同坐封吨位，锁紧螺母定位锁定胶筒坐封 (压缩胶筒)，实现不同坐封力对应得不同压力的胶筒密封性能试验。

附图说明

图1为本实用新型胶筒高温高压试验装置与液控系统和数据采集系统连接示意图；

图2为本实用新型高温试验油箱与温控系统和温度显示系统连接示意图；

图3为本实用新型油箱立体结构示意图；

图4为本实用新型油箱右侧结构示意图；

图5为本实用新型封隔器胶筒组件结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。

参照附图1-5所示的一种胶筒高温高压密封性能试验系统，包括封隔器胶筒组件1、高温试验油箱2、胶筒高温高压试验装置3、液控系统4、数据采集系统5、温控系统6和温度显示系统7。所述封隔器胶筒组件1 套设于所述胶筒高温高压试验装置3内，进行密封高温高压实验。所述液控系统4与数据采集系统5共同通过电缆8与所述胶筒高温高压试验装置3连接，实时采集液控系统所提供的实验压力恒定，确保实验压力稳定持续。所述温控系统6和温度显示系统7通过电缆8连接，且其温控系统6 与温度显示系统7分别通过电缆8与高温试验油箱2连接，所述温控系统 6和温度显示系统7同样实时检测油箱2所提供的实验温度保持稳定，以得到准确的实验数据，胶筒高温高压密封性能试验系统可完成胶筒260℃的高温和140MPa的高压试验。

进一步的，所述封隔器胶筒组件1由左往右依次设置上通径规11、第一侧胶筒12、中间胶筒13、第二侧胶筒14、下通径规15组成，所述中间胶筒13与第一侧胶筒12和第二侧胶筒14之间设有隔环16，所述上通径规11和下通径规15薄壁筒状工具，通径规的选择需要根据胶筒的尺寸进行选择，避免卡阻的现象出现，所述隔环16是设置在两个相互的胶筒之间，对胶筒接触部位进行密封处理。

进一步的，所述高温试验油箱2包括箱体21以及设于箱体21顶部的盖板22，所述箱体21采用整体钢板激光切割后拼焊成型，整体拼焊是为了减少连接点，提高钢板的密封性能。所述盖板22两侧壁对称设有至少两个吊耳23，并在所述箱体21底部设有放油接头24，所述放油接头24 上设置有放油丝堵241，所述放油接头24是解决油箱长时间使用后，油质变差，实验效果下降导致实验数据出现偏差而增加实验成本，所以设置放油嘴接头24对油质进行及时更换；所述箱体21底部装有三组电加热管25 和四组温度传感器26以及探头过孔接头，所述电加热管25通过内六角圆柱头螺钉27固定在所述箱体21外侧壁上；所述温度传感器28通过探头过孔接头与箱体21连接，所述箱体21侧壁上还设置有专用的吊耳，所述箱体21内水平设置有隔板30，所述隔板30下焊接有筋板；所述电加热管 25与所述箱体21接触部位焊接有电加热管连接法兰251，所述温度传感器28上设置有探头过孔接头，所述温度传感器28通过探头过孔接头与温度显示系统7连接。

进一步的，所述胶筒高温高压试验装置3是由模拟套管31、胶筒心轴 32、密封接头33、第一支撑密封34和第二支撑密封35和第一0形圈36、第二0形圈37和锁紧螺母17组成胶筒坐封及密封的密闭腔体；所述密封接头33通过螺纹和模拟套管31连接。所述模拟套管31、胶筒心轴32采用整体结构，承压能力高，减少了密封件对胶筒试验的影响，且可实现同规格不同尺寸和结构的胶筒试验。所述胶筒高温高压试验装置3一端设置有加压口31，所述胶筒高温高压试验装置3除加压口31外其余部分完全浸没在所述高温试验油箱2中，且油箱2采用底部加热，热对流交换充分，使胶筒受热均匀、准确。通过液控系统4对胶筒心轴32施加不同坐封吨位，所述锁紧螺母17将定位锁定胶筒心轴32，实现不同坐封力对应得不同压力的胶筒密封性能试验。所述胶筒心轴32套设于模拟套管31内；所述上通径规11、第一侧胶筒12、中间胶筒13、第二侧胶筒14、下通径规 15以及密封接头33顺次套设于胶筒心轴32上，且所述密封接头33一端与模拟套管31外端相抵，所述锁定胶筒心轴32外端通过锁紧螺母17定位锁定，且锁紧螺母17内端与密封接头33外端相抵，所述第一支撑密封 34与第一0形圈36设置于模拟套管31内壁与密封接头33外壁间，所述第二支撑密封35与第二0形圈37设置于胶筒心轴32外壁与密封接头33 内壁间。所述胶筒心轴32上装有吊环螺钉38，用于拆装胶筒心轴32吊装用。所述密封接头33上安装的一对吊环螺钉38，用于所述胶筒高温高压试验装置整体的吊装，胶筒高温高压密封性能试验系统可完成胶筒260℃的高温和140MPa的高压试验。。

进一步的，所述液控系统4包括高压泵41、低压泵42以及液缸43 所述高压泵41与液缸43连接，所述低压泵42与液缸43通过电缆8分别与所述胶筒高温高压试验装置3和数据采集系统5连接；试验系统由低压泵42注入和工况温度一致的液压油至胶筒高温高压试验装置坐封腔，坐封胶筒；低压泵42也可给液缸43液压油端补偿和注入液压油。高压泵41 用于驱动液缸43活塞，使得液压油端增压，给胶筒高温高压试验装置3 上部或下部验封口注入和工况温度一致的液压油用于胶筒坐封后的密封性能试验。高温试验油箱2中的导热油由温控系统6自动控制。试验时在温控仪面板上设定所需试验温度，由安装在高温试验油箱2中的温度传感器26实时反馈温度，温控仪依据反馈温度实时控制加热管的通断(加热或停止)，确保所需试验温度恒定。为确保试验温度准确，在高温试验油箱2的不同位置安装了4组温度传感器26，用于显示油箱2各处温度。在确保整个油箱2温度均匀一致后，方可保温并试验高压泵41、低压泵42 和液缸43实现胶筒在要求吨位坐封，各种压力直至高压(140MPa)下的上部验封和下部验封；数据采集系统5实现坐封、上部验封和下部验封数据实时记录，以曲线形式反馈。

本实用新型的原理是：胶筒高温高压试验装置3除加压口31及以上外其余完全浸没在高温试验油箱2的导热油中，确保加热和保温时胶筒受热均匀、完全；高压泵41、低压泵42和液缸43实现胶筒在要求吨位坐封，各种压力直至高压(140MPa)下的上部验封和下部验封；数据采集系统5 实现坐封、上部验封和下部验封数据实时记录，以曲线形式反馈；温控系统6和温度显示系统7保证各试验温度下导热油的自动加热和温度实时显示功能。胶筒高温高压密封性能试验系统可完成胶筒260℃的高温和 140MPa的高压试验。模拟封隔器高温高压工况，采用液控系统4加压，注入试验温度下的热油坐封胶筒并验封的试验系统，实验数据准确。模拟套管31、胶筒心轴32采用整体结构，承压能力高，减少了密封件对胶筒试验的影响，且可实现同规格不同尺寸和结构的胶筒试验。通过液控系统 4对胶筒心轴32施加不同坐封吨位，锁紧螺母17定位锁定胶筒坐封(压缩胶筒)，实现不同坐封力对应得不同压力的胶筒密封性能试验。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

设计图

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