[發明專利]一種井下防噴器實驗臺架裝置及其操作方法

有效

• 申請號: 201310426372.6
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103573256A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 劉清友;徐濤;黎偉
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/117
• 分類號: E21B47/117;E21B33/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種井下防噴器實驗臺架裝置，其特征在于：所述實驗臺架由實驗臺架主體結構部分，套管起降部分，壓力施加裝置部分和測試套管部分組成；實驗臺架主體結構部分包括實驗臺架底座（1），實驗臺架主框架（2），液壓動力源承載裝置（6）和定滑輪組（7）；套管起降部分包括套管起降裝置（3），鋼絲繩（4），電動葫蘆（11）和地面定滑輪組（12）；壓力施加裝置部分包括壓力施加端（5），液壓控制組件（8），液壓管線（9）和液壓動力源（13）。

2.如權利要求1所述的井下防噴器實驗臺架裝置，其特征在于：所述的實驗臺架主體結構部分中實驗臺架主框架（2）由實驗臺架底梁（2-1）,三角筋板（2-2），斜撐（2-3），立柱（2-4）,和實驗臺架頂梁（2-5）組成；實驗臺架底座（1）由底座段一（1-1）和底座段二（1-2）焊接組成。

3.如權利要求1所述的井下防噴器實驗臺架裝置，其特征在于：所述的實驗臺架主體結構部分中液壓動力源承載裝置（6）安裝于實驗臺架主框架（2）的頂梁（2-5）上，液壓動力源承載裝置（6）的下頂板（6-2）中部位置設置有四個沉頭孔（6-2b），使用內六角螺釘通過沉頭孔（6-2b）將壓力施加端（5）底部固定于下頂板（6-2）上；下頂板（6-2）和上頂板（6-4）靠近邊緣處設置有四個以上的通孔（6-2a），使用長腳螺栓（6-3）和螺母（6-1）通過通孔（6-2a）將兩頂板連同壓力施加端（5）裝配在實驗臺架頂梁（2-5）中部位置處。

4.如權利要求1所述的井下防噴器實驗臺架裝置，其特征在于：所述的套管起降裝置（3）底部的支撐板（3-1）通過兩個以上的角鋼與支撐板連接鉸鏈（3-2）與兩塊角鋼（3-3）形成可轉動連接，安裝于角鋼（3-3）外圍一棱邊上的三個或三個以上的抱箍裝置（3-4）與角鋼形成環形空間，滑輪穩固件（3-5）與滑輪支撐件（3-6）和定滑輪（3-7）安裝于兩塊角鋼（3-3）上端部位置。

5.如權利要求1或4所述的井下防噴器實驗臺架裝置，其特征在于：所述的套管起降裝置（3）中抱箍裝置（3-4）由轉軸套筒（3-4a），抱箍轉軸（3-4b）和抱箍環（3-4c）組成，一個抱箍環（3-4c）和兩個抱箍轉軸（3-4b）焊接好后插入到轉軸套筒（3-4a）中，并與兩塊角鋼（3-3）形成環形空間，用于放置測試套管（10）。

6.如權利要求1或4或5所述的井下防噴器實驗臺架裝置，其特征在于：所述的套管起降裝置（3）中測試套管（10）被安放在由抱箍裝置（3-4）和兩塊角鋼（3-3）形成的環形空間內，便于測試套管（10）和位于套管內的試驗工具滿足試驗過程中的對中性要求；角鋼與支撐板連接鉸鏈（3-2）中鉸鏈轉動套筒（3-2a）和鉸鏈支撐件（3-2d）焊接好后安裝于角鋼（3-3）底部,鉸鏈轉軸（3-2b）上鉆有安裝蝴蝶銷的銷孔（3-2c）。

7.如權利要求1或3所述的井下防噴器實驗臺架裝置，其特征在于：所述的實驗臺架主體結構部分中定滑輪組（7）由滑輪支撐件（7-1）和頂部滑輪（7-2）組成并焊接于液壓動力源承載裝置（6）的上頂板（6-4）中間位置；套管起降裝置（3）中定滑輪（3-7），實驗臺架主體結構部分中定滑輪組（7）和地面定滑輪組（12）中地面滑輪（12-1）三滑輪組成的輪系通過鋼絲繩（4）與電動葫蘆（11）相連接，由電動葫蘆（11）提供動力來實現套管起降裝置（3）繞角鋼與支撐板連接鉸鏈（3-2）的旋轉起降運動。

8.如權利要求1所述的井下防噴器實驗臺架裝置，其特征在于：所述的壓力施加裝置部分中壓力施加端（5）動力來源于通過和液壓管線（9）相連接的液壓動力源（13），液壓控制組件（8）能實現壓力施加端（5）輸出的壓力穩定保持在一定范圍內。

9.如權利要求1或6所述的井下防噴器實驗臺架裝置，其特征在于：所述的測試套管（10）由上套管（10-1）和下套管（10-2）通過螺紋連接，在上套管（10-1）上部適當位置設置有位置有一定數量的橢圓視窗（10-3）用于觀察井下防噴器中膠筒的變形情況，在下套管（10-2）底部安裝有快速接頭（10-4），主要用來與輸送鉆井液的管線接頭實現快速連接。

10.根據權利要求1―9任一所述的井下防噴器實驗臺架裝置的操作方法，其特征在于所述操作方法的步驟如下：

a.先將測試套管10水平放置在套管起降裝置3和角鋼3-3之間，然后將抱箍環3-4c連同抱箍轉軸3-4b插入到轉軸套筒3-4a中，使測試套管10被約束在抱箍裝置3-4形成的環形空間中，再將井下防噴器裝入到測試套管10中；

b.將鋼絲繩4繞過定滑輪組7中的頂部滑輪7-2和地面定滑輪組12中的地面滑輪12-1，并與電動葫蘆11相連接，啟動電動葫蘆11讓鋼絲繩4帶動套管起降裝置3繞角鋼與支撐板連接鉸鏈3-2轉動，使測試套管10連同井下防噴器由水平放置轉為豎直放置，再移動安裝在測試套管10中的井下防噴器，完成與壓力施加端5的液壓活塞桿對中操作；

c.啟動液壓動力源13，使液壓油通過進液管線9-1流過液壓控制組件8后進入壓力施加端5，液壓力推動壓力施加端5的活塞桿向下移動并作用在井下防噴器一端上，使工具中的膠筒受外載荷作用而產生膨脹變形，膠筒的變形達到一定程度后即對測試套管10與井下防噴器之間的環空進行封隔；

d.將鉆井液管線與位于測試套管10中下套管10-2上的快速接頭10-4相連接，利用液壓泵將鉆井液泵入其中后觀察膠筒的密封效果，在鉆井液輸入液壓值達到規定的試驗要求值后，關掉液壓動力源13，由液壓控制組件8將壓力施加端5的壓力保持在一定數值附近范圍內，經過一定時間后再觀察膠筒對套管環空的密封效果；

e.試驗完成后將下套管10-2中的鉆井液反抽出去，重新啟動液壓動力源13，使液壓油通過出液管線9-2回到動力源油池中，此時壓力施加端5的液壓活塞桿向上回縮，測試套管10中井下防噴器的膠筒回彈將環空位置重新釋放出來，啟動電動葫蘆11將套管起降裝置3緩緩放倒，取下井下防噴器后再取出膠筒并檢查變形情況；

f.如要觀察井下防噴器中膠筒在受外載荷時的整個變形密封過程，可將井下防噴器裝入到測試套管10中之前先旋轉螺紋連接將下套管10-2卸下，只使用上套管10-1作為測試套管主要部分，安裝過程按照上述實驗過程中的操作步驟進行，在不泵入鉆井液的試驗條件下，通過預先在上套管10-1合適位置開設的橢圓視窗10-3中觀察到膠筒的整個變形過程；

g.試驗完成后將測試套管內表面的鉆井液清除干凈，并對實驗裝置的運動部件進行維護保養。