[发明专利]一种高温封隔器胶筒接触压力方案设计装置

说明书

本发明公开了一种高温封隔器胶筒接触压力方案设计装置，主要由电机、联轴器、一级圆柱齿轮减速器、螺杆、压力传感器、温度传感器、加热炉、应变片、螺旋导管、螺母、牙嵌式离合器、电脑、套管、液压泵、油缸、套筒、框架和胶筒组成；所述电机、联轴器、一级圆柱齿轮减速器、牙嵌式离合器和配套的螺杆螺母组成加压系统，电热炉、胶筒、套管和螺旋导管组成加温系统，压力传感器、温度传感器、应变片和电脑组成测控系统。本发明装置利用在套管外壁贴应变片的方法来得到胶筒与套管的接触压力，使得应力数据受外界因素干扰小，结果更精确；丰富了高温环境下胶筒接触压力数据的采集方式。

技术领域

本发明涉及一种高温封隔器胶筒接触压力方案设计装置，属于石油天然气开采行业的井下工具技术领域或石油机械领域。

背景技术

封隔器作为石油行业中经常使用的井下重要工具，主要用于分段分层开采、压裂、注水、堵水等工艺，封隔器主要依靠弹性密封元件(封隔器胶筒)封隔环空，隔绝产层，以此达到各施工工艺目的，其密封性能的好坏直接影响着封隔器的使用效率，影响开采成本和企业的效益。近年来，随着人类对油气资源的不断开发，已开采的油气井几近枯竭，各大油田公司为了获得更多的油气资源，解决老油气井资源短缺问题，均采用多级分段压裂工艺或深井、超深井钻探措施。这样的开采措施使得封隔器的使用环境越来越恶劣，可能出现封隔器失效、漏封、错封等问题，导致油气井报废，造成巨大的经济损失。

为了保证油田产量，需要对封隔器进行改进和优化。于是国内外许多学者对封隔器胶筒的结构、材料等做了许多理论和仿真研究，但是实验的验证相对做得较少，特别是对封隔器在高温条件下的实验验证就更少了。因此本专利设计出了一套测高温封隔器胶筒接触压力方案设计装置。

发明内容

本发明的目的在于为了克服上述难点，特提出一种高温封隔器胶筒接触压力方案设计装置，从而实现对封隔器在高温条件下的实验验证。

本发明解决此技术问题采用的技术方案是：

一种高温封隔器胶筒接触压力方案设计装置，主要由电机、联轴器、一级圆柱齿轮减速器、螺杆、压力传感器、温度传感器、加热炉、应变片、螺旋导管、螺母、牙嵌式离合器、电脑、套管、液压泵、油缸、套筒、框架和胶筒组成。其特征在于：所述电机的下端通过联轴器与一级圆柱齿轮减速器的输入端相连，所述一级圆柱齿轮减速器的输出端通过牙嵌式离合器与螺杆的上端相连；所述螺杆的下端与螺母相配合，螺母的下端与压力传感器上端相接触，压力传感器下端与胶筒接触。所述电机提供的转矩通过联轴器、一级圆柱齿轮减速器和牙嵌式离合器传递到螺杆上时，带动螺杆旋转，使与螺杆相配合的螺母转动，实现对实验胶筒的增压和卸荷；所述套管内壁与胶筒相接，螺旋导管缠绕在套管外壁，螺旋导管与电热炉相连；所述螺旋导管中循环介质为导热油，工作温度可达150℃，导热油由加热炉流出并经螺旋导管进行循环加油，使套管满足实验要求；所述压力传感器与温度传感器均与电脑相连，应变片粘贴在套管外壁沿环向方向；所述压力传感器测螺母对胶筒的轴向力，应变片收集套管应变数据，再由应力应变关系得到胶筒的接触压力，温度传感器监测导热油的流入及流出温度，以上所有数据通过导线接入电脑进行收集整理；所述电机、联轴器、一级圆柱齿轮减速器、牙嵌式离合器和配套的螺杆螺母组成加压系统，加热炉和螺旋导管组成加温系统，压力传感器、温度传感器、应变片和电脑组成测控系统。

所述高温封隔器胶筒接触压力方案设计装置，其特征在于升降框架能实现整个实验装置的升起和降落，通过液压泵将流体由入流阀导入套筒底部，使套管内框架上升，带动整个实验装置升起。当框架升到指定位置时，流体由出口流回油缸且液压泵不关闭，使框架稳定，方便取下以及更换试件。

本高温封隔器胶筒接触压力方案设计装置具有的优点：(1)本发明装置利用在套管外壁贴应变片的方法，通过应力应变关系来得到胶筒与套管的接触压力，使得应力数据受外界因素干扰小，结果更精确；(2)本发明装置丰富了高温环境下胶筒接触压力数据的采集方式，使采集的数据更精确有效(3)本发明装置结构简单、操作方便；(4)利用液压泵实现装置的升降，使得更换试件简单轻巧。