[發明專利]遇水遇油自膨脹材料控制的可變徑扶正器及測試裝置

有效

• 申請號: 202110540038.8
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113123733B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 尹宜勇;朱文佳;曲從鋒;王國強;王通;劉歡;白翰欽;齊林山
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: E21B17/10
• 分類號: E21B17/10;G01M13/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 李全旺

1.遇水遇油自膨脹材料控制的可變徑扶正器，其特征在于，包括扶正組件(1)和膨脹推進組件(2)，油氣井固井作業時將可變徑扶正器裝配到套管柱上并下放至井下預設位置，膨脹推進組件(2)在鉆井液的作用下自發膨脹，帶動扶正組件(1)向外隆起，實現對套管柱的扶正作用；所述扶正組件(1)包括扶正器管(101)、上扶正條(102)、滑槽(103)和下扶正條(104)，所述上扶正條(102)通過銷釘約束于扶正器管(101)外壁上，所述上扶正條(102)和下扶正條(104)之間通過銷釘連接并預設于滑槽(103)中；所述膨脹推進組件(2)包括限位球(201)、推進滑塊(202)、推進桿(203)、膨脹條(204)、限位保護管(205)和密封端蓋(207)，所述膨脹條(204)和推進桿(203)之間接觸約束；所述推進桿(203)和推進滑塊(202)之間接觸約束；所述下扶正條(104)通過銷釘約束于推進滑塊(202)上；所述膨脹條(204)、推進滑塊(202)和推進桿(203)置于限位保護管(205)內，以保證膨脹條(204)、推進滑塊(202)和推進桿(203)沿滑槽(103)滑動推進，從而帶動下扶正條(104)向外隆起時，最大效率的在軸向推動，避免因向徑向膨脹造成的動力損失，以此實現效率最大化；所述限位球(201)置于推進滑塊(202)和限位保護管(205)之間的凹槽中，限位球(201)確保下扶正條(104)單方向推進，以及確保上扶正條(102)和下扶正條(104)正常隆起后卡死。

2.根據權利要求1所述的可變徑扶正器，其特征在于，所述限位保護管(205)上加工有進水孔(206)，以保證膨脹條(204)能夠正常吸收鉆井液自發膨脹。

3.根據權利要求1所述的可變徑扶正器，其特征在于，膨脹條(204)選取遇水遇油自發膨脹且膨脹率達600％的材質。

4.根據權利要求1-3任一所述的可變徑扶正器的測試裝置，其特征在于，包括測試組件和控制系統，其中，所述測試組件用于檢測扶正器在不同溫度、不同壓力、不同鉆井液情況下，膨脹條(204)的體積膨脹量和可變徑扶正器的扶正力，所述控制系統用于調節控制可變徑扶正器所處測試裝置的溫度、壓力，并對所檢測的位移變化量及扶正力進行計算分析。

5.根據權利要求4所述的可變徑扶正器的測試裝置，其特征在于，所述測試組件包括測試箱體(401)、一號扶正器座(402)、二號扶正器座(409)、圖像傳感器(403)、一號位移傳感器(404)、二號位移傳感器(410)、模擬井套(412)和壓力傳感裝置(413)，所述控制系統包括數據處理電路板(405)、控制電路板(406)和顯示裝置(414)，測試時，將可變徑扶正器安裝于測試箱體(401)底部的模擬井套(412)內，在不同溫度、壓力、鉆井液情況下，利用一號位移傳感器(404)和二號位移傳感器(410)檢測膨脹條(204)的位移變化量，并將其傳輸至數據處理電路板(405)；利用壓力傳感裝置(413)檢測扶正器的扶正力，并傳輸至數據處理電路板(405)；利用圖像傳感器(403)檢測扶正條隆起情況，傳輸至數據處理電路板(405)；所述數據處理電路板(405)將一號位移傳感器(404)和二號位移傳感器(410)檢測到的位移變化量轉換為體積變化量，并在控制電路板(406)的控制下在顯示裝置(414)上顯示膨脹條(204)體積隨時間變化曲線、扶正器的扶正力隨時間變化曲線以及扶正條隆起圖像。

6.根據權利要求5所述的可變徑扶正器的測試裝置，其特征在于，測試箱體(401)內部的各種傳感器均密封封裝；所述測試箱體(401)上裝有密封條。

7.根據權利要求5所述的可變徑扶正器的測試裝置，其特征在于，膨脹條(204)體積的計算公式為：Vπ²R²dn/cosβ，其中R為膨脹條半徑，d為螺旋直徑，n為圈數，β為螺旋上升角度。