[发明专利]封隔器井下压缩式封隔器机械参量测试装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油开采用井下封隔器的胶筒系统机械参量测定的工具及方法技术领域，是一种封隔器井下压缩式封隔器机械参量测试装置及其使用方法。

背景技术

在油田开发中，封隔器是实施分层采油、分层注水、分层压裂或酸化、机械卡堵水等注采工艺作业的主要井下工具之一，封隔器胶筒系统是保证封隔器可靠封隔的关键部件。封隔器位于油管和套管之间，当封隔器胶筒系统承受轴向载荷时，胶筒将产生大变形，与套管内壁接触并产生接触压力，使套管与油管间的环状空间割断，形成封隔。封隔器胶筒系统由若干个胶筒、隔环和中心衬管（油管）等多个零件组成，胶筒系统的封隔作用是该系统中所有零件共同作用的结果。

在现行井下压缩式封隔器胶筒系统工作参数的测量与研究中，主要集中在胶筒与套管内壁接触压力的测量研究上，并得出一些胶筒与套管接触压力分布的规律。但是，胶筒与套管内壁接触压力的分布是与轴向载荷、胶筒系统的结构、各零件的几何尺寸，甚至与胶筒材质的理化、机械性能等许多因素有关，所以即使能准确地测定胶筒与套管接触压力的分布规律，也很难定量确定胶筒系统中各机械参量对封隔所起的作用。因而，要对封隔器胶筒系统进行优化设计，还必须了解和测定封隔器各个胶筒的轴向载荷和压缩量的变化规律。

发明内容

本发明提供了一种封隔器井下压缩式封隔器机械参量测试装置及其使用方法，克服了现有技术之不足，能有效的进行井下封隔器的胶筒系统的各胶筒所受轴向载荷、所受摩擦力、压缩变形量以及对套管内壁的接触压力等机械参量的实时测定。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种封隔器井下压缩式封隔器机械参量测试装置包括套管、上封头、下封头、封隔器、径向应力传感器和轴向应力传感器；套管的上端固定安装有上封头，套管的下端固定安装有下封头，上封头上有连通套管内腔的上封头孔，下封头上有连通套管内腔的下封头孔；带有密封件总成的封隔器安装在套管的内腔内，封隔器的上部套装在上封头孔内并能上下移动，封隔器的下部套装在下封头孔内并能上下移动，具有弹性的密封件总成能够因封隔器的下移挤压而高度减小且外径增大并能因封隔器的上移而恢复原状；套管外部安装有不少于一个的能够检测套管所受密封件总成径向推力的径向应力传感器，封隔器上安装有不少于一个的能够检测密封件总成所受轴向压力的轴向应力传感器。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述封隔器可包括支撑管、变径接头、胶筒衬管、心管连接头、中心管、上胶筒支座、下胶筒支座和衬套；支撑管的上部套装在上封头孔内并能上下移动，支撑管的下端与变径接头的上端固定连接在一起，变径接头的下端与胶筒衬管的上端固定连接在一起，胶筒衬管的下端与心管连接头的上端固定连接在一起，心管连接头的下端与中心管的上端固定连接在一起，中心管的下部套装在下封头孔内并能上下移动；胶筒衬管的外部自上而下依次套装有上胶筒支座、密封件总成和下胶筒支座，上胶筒支座的上端顶紧在变径接头的下端上，密封件总成的上端顶紧在上胶筒支座的下端上，下胶筒支座的上端顶紧在密封件总成的下端上并能因密封件总成轴向压缩或恢复原状而上下移动，上胶筒支座和下胶筒支座的外侧分别固定有轴向应力传感器；下胶筒支座的下端与下封头的上端之间的套管内腔内有衬套，胶筒衬管的下部和心管连接头位于衬套的内腔内并能上下移动。

上述封隔器上可安装有能够检测密封件总成的轴向压缩变形量的位移检测装置，位移检测装置可包括矩形轴、传感器上支架、传感器下支架，以及不少于一组的位移传感器铁芯与位移传感器线圈；胶筒衬管的内腔中心有矩形轴，变径接头的中心有心轴通孔并安装有心轴套，心轴套的中部有轴套矩形孔，矩形轴的上部通过轴套矩形孔套装在心轴套内并能上下移动，矩形轴的下端固定连接在心管连接头的上端上；上胶筒支座和下胶筒支座的内腔内分别通过连接螺钉固定安装有传感器上支架和传感器下支架，传感器上支架和传感器下支架的中心分别有矩形通孔，矩形轴的中部套装在传感器上支架和传感器下支架的矩形通孔内且能上下移动；胶筒衬管的右侧有轴向的衬管长孔并连通胶筒衬管的内腔与外部，传感器上支架和传感器下支架的外部右侧分别有固定螺孔，连接螺钉的外端固定在上胶筒支座和下胶筒支座上，连接螺钉的内端穿过衬管长孔固定在上胶筒支座和下胶筒支座的固定螺孔上；心管连接头上有不少于一个的连通胶筒衬管内腔和中心管内腔的接头通孔，传感器上支架的下端固定有位移传感器铁芯，传感器下支架上固定有位移传感器线圈，位移传感器铁芯的下部套装在位移传感器线圈内并能上下移动，位移传感器线圈的信号输出导线通过接头通孔进入中心管内腔并伸出至中心管的下端外部。