[实用新型]一种胶筒溶胀实验装置

说明书

本实用新型涉及石油工业油田开发井下注气技术领域，具体涉及一种胶筒溶胀实验装置。所述装置包括气瓶、空气压缩机、气体增压泵、恒温箱、高温高压实验筒和阀门；气瓶、空气压缩机分别与气体增压泵连接，气体增压泵与高温高压实验筒相连，高温高压实验筒置于恒温箱内部，高温高压实验筒进出口均设置有阀门。本实用新型采用气体增压泵对高压实验筒增压，模拟井下高压环境；高压实验筒安装在恒温箱内，可以模拟井下高温环境。将胶筒安装在高压实验筒内，通过齿条、齿轮啮合机构，把胶筒的径向变形转化为角度变化，通过读取角度变化值来计算胶筒的径向膨胀率，从而实现高温高压环境下的胶筒溶胀率测量。

技术领域

本实用新型涉及石油工业油田开发井下注气技术领域，尤其是一种胶筒溶胀实验装置。

背景技术

CO₂驱是降低碳排放，提高原油采收率的有效方法，在国内外得到了广泛关注和应用。在CO₂驱注气井中，使用封隔器将井下油管套管环空进行封隔，保障注气生产安全。作为封隔器实现密封功能的关键部件，胶筒的性能的好坏关系着封隔器封隔油套环空的成败。注气井中通常含有CO₂等气体。作业过程中，随着井深增加，环境温度、压力逐渐升高，胶筒浸泡在高温高压含气体的井液中，逐渐发生溶胀现象，性能降低，严重影响封隔器坐封效果，甚至导致作业失败。

胶筒是一种橡胶密封件，是具有高度伸缩性与极好弹性的高分子材料。溶胀是高分子材料特有的现象，其原因在于溶剂分子与高分子尺寸相差悬殊，分子运动速度相差很大，溶剂分子扩散速度较快，而高分子向溶剂中的扩散缓慢。胶筒膨胀的影响因素包括液体介质、气体、温度和压力等。注气井井下可达100℃以上，压力20MPa以上。作业过程中，在高温高压环境下，气体分子容易扩散进入胶筒内部，使胶筒发生体积膨胀，导致胶筒性能下降。为了实现封隔器良好密封，保障注气井安全生产，必须开发抗溶胀性能优良的胶筒。研究胶筒抗溶胀性能，必须应用高温高压下胶筒的溶胀实验方法及装置，但是，目前国内还没有相关实验装置。

中国专利申请CN108020481A公开了一种橡胶溶胀度的测试方法。这种测试方法主要是，将一定质量的待测样品浸泡在溶剂中，通过每隔固定的时间，测量一次样品质量，通过计算溶胀前后的质量变化率得出溶胀度。

中国发明专利CN103336109B，公开了一种橡胶溶胀试验装置。该装置包括齿轮泵、电机、联轴器、节流阀、管路、管接头、温控箱、加热板、浸泡槽、浸泡槽支架、橡胶夹具等部分，将橡胶试样装在橡胶夹具上，放置于浸泡槽中，加入浸泡液体使橡胶发生溶胀，适用于模拟长工作周期下橡胶溶胀老化试验。

中国发明专利CN103344751B，公开了一种气液混合橡胶溶胀老化试验装置，主要包括温控箱组件、液体介质浸泡循环装置及气体流量控制和回收装置三大部分。橡胶试样装卡于橡胶夹具上，将其放置于装有液体介质的溶胀槽中，通入一定流量的气体实现橡胶的溶胀老化试验。该发明可模拟橡胶在不同温度、不同液体介质、不同气体下的动态(不同气体流量、液体介质流速)和静态浸泡溶胀老化试验，特别适用于模拟长工作周期下橡胶的耐气浸和油浸溶胀老化。

中国发明专利CN106226508B，公开了一种用于橡胶溶胀特性测试的拉伸装置及测试方法，所述的拉伸装置包括框体、设置在框体内的动板以及带动动板来回运动的转动装置，框体和动板上对应设有用于分别夹住橡胶两端的夹持装置。通过转动装置来调节动板的位置，进而实现夹持装置之间的间距调节，从而可以测试橡胶试片在不同形变量下的质量变化和体积变化。

现有的专利所涉及的橡胶溶胀测试装置均在常压条件下进行，不满足高压下胶筒溶胀率的测量需求。

实用新型内容

本实用新型主要目的是提供一种胶筒溶胀实验装置，采用本实用新型所述胶筒溶胀实验装置可实现在高温高压条件下胶筒溶胀率的精确测量，解决了高压条件下胶筒溶胀率测量困难的问题。

本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：