[发明专利]一种机械加载式封隔器胶筒模拟加载密封实验装置及方法

权利要求书

1.一种机械加载式封隔器胶筒模拟加载密封实验装置，包括胶筒总成、加载系统、加压系统、检测系统，其特征在于，还包括加热系统；所述加载系统包括底座、支撑元件、驱动机构，所述加压系统包括中心管、套管，所述底座上表面中心设置有承压台，所述支撑元件下端固定在承压台中心，所述胶筒总成套装在支撑元件外部，且胶筒总成底端面压在承压台上，所述套管将胶筒总成、承压台容纳进自身内腔，套管底端固定在底座上，所述中心管下端面进入套管内压在胶筒总成上，同时支撑元件穿入中心管的中心孔中，所述中心管上端面与驱动机构上端连接，驱动机构下端固定在底座上，所述检测系统包括应变式传感器、拉力传感器、压力传感器，所述应变式传感器安装在套管上，所述拉力传感器安装在驱动机构上，所述压力传感器安装在套管上；所述加热系统设置在套管外围。

2.根据权利要求1所述的一种机械加载式封隔器胶筒模拟加载密封实验装置，其特征在于，所述承压台周身与套管内壁具有空隙，同时未被压时的胶筒总成径向外壁与套管内壁也具有空隙，所述应变式传感器安装在套管开设的径向通孔上，且与胶筒总成径向外壁相对应，所述压力传感器安装在套管开设的径向通孔上，且与承压台和套管之间的空隙相对应。

3.根据权利要求1或2所述的一种机械加载式封隔器胶筒模拟加载密封实验装置，其特征在于，所述加热系统包括保温壳体、电加热装置、外壳体，所述保温壳体罩扣在套管外围，且保温壳体下端与套管下端连接固定，在保温壳体内壁安装电加热装置。

4.根据权利要求3所述的一种机械加载式封隔器胶筒模拟加载密封实验装置，其特征在于，所述保温壳体、外壳体同时开设相对应的上开孔和下开孔，该上开孔安装注水阀，下开孔安装出水阀。

5.根据权利要求1或2或4所述的一种机械加载式封隔器胶筒模拟加载密封实验装置，其特征在于，所述套管还开设径向贯通的流体入口，流体入口安装高压流体注入头，且流体入口进入的流体首先流入承压台和套管之间的空隙内。

6.根据权利要求1或2或4所述的一种机械加载式封隔器胶筒模拟加载密封实验装置，其特征在于，所述胶筒总成包括摞在一起的三层胶筒，每一个胶筒上端面均设置一个隔环，每一个胶筒至少与两个应变式传感器相对应。

7.根据权利要求1或2或4所述的一种机械加载式封隔器胶筒模拟加载密封实验装置，其特征在于，所述驱动机构包括左螺杆、右螺杆、加载横梁、左螺母、右螺母，所述左螺杆、右螺杆结构相同且对称式固定在底座上，左螺杆上端穿过加载横梁开设的左通孔后安装左螺母，右螺杆上端穿过加载横梁开设的右通孔后安装右螺母，所述加载横梁下断面中心位置与中心管上端面连接固定，所述左螺杆、右螺杆上均安装拉力传感器，所述加载横梁中心开设贯通孔，与中心管的中心孔连通。

8.一种机械加载式封隔器胶筒模拟加载密封实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：测量胶筒接触应力的步骤，首先将胶筒和隔环依次安放于支撑元件上，然后安装中心管将胶筒压紧，随后安装加载横梁和螺母，调试应变式传感器和压力传感器的性能，确定传感器性能无误后，将应变式传感器和压力传感器的数字显示屏读数为零，开始用扳手旋动螺母向下移动，扭矩与轴向载荷传递给加载横梁，由于加载横梁的作用，上面的扭矩消除，正是这样设计，使中心管压紧隔环只受到轴向载荷不会受到扭矩载荷，而使胶筒产生变形，完全符合实际工况要求；轴向载荷向下传递给中心管、隔环、胶筒，胶筒受到轴向载荷的作用径向膨胀，当轴向载荷继续增加时，胶筒与套管内壁发生接触，产生接触压力，并通过接触应力传感传到外接数字显示屏上,当加载横梁继续向下压紧螺杆，安装在螺杆上面的拉力传感器可以测定出加载横梁向下传递的轴向载荷大小，当拉力传感器的示数达到预设定的初始值时，不再给螺母施加力，再记录应变式传感器的数值；

步骤二：测量胶筒的密封性能的步骤，从高压流体注入头内注入预设的压力气体，当空腔内压力达到要求时停止注入，此时记录压力传感数值随时间的变化规律，根据压力数值的变化判定胶筒的密封性能。

9.根据权利要求8所述的一种机械加载式封隔器胶筒模拟加载密封实验方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在进行步骤一或者步骤二的同时，增加测试温度对胶芯变形以及密封性能的影响的步骤，通过安装在保温壳体上的注水阀，往保温壳体内注适量水，然后电加热装置对水进行加热，电加热装置进行自动控制使水温维持在恒定温度，待测试结束后，从出水阀中将水排出。