专利名称：一种地层测试器中封隔器的测试装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及地层勘探设备的测试装置，尤其涉及一种地层测试器中封隔器的测试装置以及相应的测试系统。
背景技术：
地层测试器通过循环泵抽，实现地层压力测量和原状地层流体取样。通过不断抽吸地层流体，实时判断地层流体性质，分辨出地层流体属于水、油、气或几者的混合物，判断出地层流体性质且保持稳定后，再进行原状地层流体取样。随着油气勘探难度的加大，低孔、低渗、非均质性强以及裂缝性的复杂地层越来越多，探头测试在这些储层中表现出了一定的局限性。主要表现在泵效差、成功率低、无法满足对复杂地层流体性质快速、直接判断的需要。目前地层测试器的常规坐封探头，只能对渗透率较好的均质地层进行压力测试和取样，对于低孔、低渗、非均质性强以及裂缝性的复杂地层，标准型的探头均无法通过坐封以隔离地层，或测试仪抽吸时，探头面积太小导致测试仪抽吸地层流体时达不到一个合适的流量，无法进行测压取样。对于能够解决上述各种复杂地层的测试的封隔器而言，封隔器的关键零部件及其可靠性和稳定性，对于地层测试的成功也至关重要，因此有必要采用相应的测试装置对其可靠性和稳定性等进行相应的测试。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种测试装置以对新研发的地层测试器中的封隔器进行测试。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种地层测试器中封隔器的测试装置，封隔器(9)包括滑动堵头(91)以及固定堵头(92)，该测试装置包括模拟井眼套筒(1)、套筒堵头(2)、轴向限位套(3)、防护环(4)以及测试基体(5)，其中
模拟井眼套筒(1)的第一端与套筒堵头(2)连接，第二端套在轴向限位套(3)第一端的内部并与轴向限位套(3)接触，防护环(4)套在模拟井眼套筒(1)与轴向限位套(3)接触部位的外部；测试基体(5)位于模拟井眼套筒(1)及轴向限位套(3)的内部，可与封隔器(9) 的滑动堵头(91)之间周向密封，第一端可与封隔器(9)的固定堵头(92)周向密封并固定连接，第二端与第二固定头(62)连接；膨胀加压管(63)穿过轴向限位套(3)的端面以及第二固定头(62)的端面，与测试基体(5)中的管路(59)相联通；测试基体(5)上的管路(59)在位于封隔器(9)的滑动堵头(91)及固定堵头(92)之间的部位上设置有连通口(58)；套筒堵头(2)的端面上开设有打压孔(21)。优选地，套筒堵头(2)的端面上开设有排气口(22)。优选地，测试基体(5)第一端通过第一快旋螺母51与第一固定头(52)连接。优选地，第一固定头(52)的外部螺纹连接限位环(53)，限位环(53)的端面与固定螺母(54)接触；固定螺母(54) —部分套在第一固定头(52)的外部，另一部分与封隔器(9) 的固定堵头(92)外表面螺纹连接。优选地，测试基体(5)第二端通过第二快旋螺母(61)与第二固定头(62)连接。本发明还提供了一种地层测试器中封隔器的测试系统，包括第一加压泵(71)、第二加压泵(81)以及如权利要求1至5中任一项权利要求所述的测试装置，其中第一加压泵(71)与膨胀加压管(63)相连接，第二加压泵(81)与打压孔(21)相连接。优选地，在第一加压泵(71)与膨胀加压管(63)之间的管路上设置第一单向阀 (72)和/或第一压力表(73)。优选地，在第一加压泵(71)与膨胀加压管(63)之间的管路上旁开两条管路分别设置第一截止阀(74)以及第一溢流阀(75)。优选地，在第二加压泵(81)与打压孔(21)之间的管路上设置第二单向阀(82)和 /或第二压力表(83)。优选地，在第二加压泵(81)与打压孔(21)之间的管路上旁开两条管路分别设置第二截止阀(84)以及第二溢流阀(85)。与现有技术相比，本发明实施例的测试装置可以模拟坐封胶筒井下工作环境，对封隔器的耐充压能力和坐封性能进行模拟测试，验证其可靠性及稳定性等等，为产品优化改进及后续应用提供参考。


图1为可应用本发明测试装置进行测试的一种封隔器的结构示意图。图2为本发明实施例的测试装置的结构示意图。图3为图2所示实施例的测试装置的测试基体第一端的放大示意图。图4为图2所示实施例的测试装置的测试基体第二端的放大示意图。图5为本发明实施例的封隔器的测试系统的结构原理示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。如图1所示的封隔器能够对低孔、低渗、非均质性强以及裂缝性的各种复杂地层进行可靠坐封。该封隔器主要包括滑动堵头91、固定堵头92、第一套筒93、第二套筒94、内层胶皮95、外层胶皮96以及加强筋97。第一套筒93与滑动堵头91通过螺纹连接在一起， 第二套筒94与固定堵头92也是通过螺纹连接在一起，固定堵头92固定到基体上，其位置相对基体保持不动。加强筋97设置在内层胶皮95与外层胶皮96之间。加强筋97和内层胶皮95的第一端伸入第一套筒93的内部，加强筋97和内层胶皮95的第二端伸入第二套筒94的内部。加强筋97及内层胶皮95位于第一套筒93和第二套筒94之间的部分，外表面通过胶结的方式连接外层胶皮96。内层胶皮95及加强筋97位于两个套筒内的部分，通过胶结的连接方式分别与第一套筒93和第二套筒94的内壁连接，外层胶皮96两端的端面分别与第一套筒93和第二套筒94的端面以胶结的方式连接。本实施例的封隔器在受力变
4形时，胶结的部位能够承受负载而不会被破坏，能保持住密封状态，在恢复后能变回原状。图1所示的封隔器在液体充压下，内层胶皮95以及外层胶皮96会膨胀直至接触井壁形成坐封。加强筋97随内层胶皮95以及外层胶皮96膨胀变形，起到加强内层胶皮95 和外层胶皮96的抗压强度。在泄压后，内层胶皮95、外层胶皮7以及加强筋97受各自的回复力恢复原状。图1所示的封隔器中的滑动堵头91，其内壁上设置有刮泥环、耐磨环以及滑动密封圈，外壁上径向设置有泄压孔，泄压孔中设置有泄压堵头。滑动堵头91的侧壁中还设置有平行于轴线的泄压管路，与泄压孔相联通。内层胶皮95及外层胶皮96受压膨胀及泄压后恢复原状，滑动堵头91会轴向滑动，刮泥环、耐磨环和滑动密封圈与轴杆配合，可有效保证稳定、可靠的密封性能。图1所示的封隔器中的固定堵头92，其内壁上设置有耐磨环以及0型密封圈，外壁上径向设置有泄压孔，泄压孔中设置有泄压堵头。固定堵头92的侧壁中还设置有平行于轴线的泄压管路，与泄压孔相联通。滑动堵头91以及固定堵头92上的泄压堵头，用于封隔器拆卸安装时平衡内外压力。对于如图1所示的这种依靠弹性部件受力膨胀来完成坐封的封隔器，有必要在其实用以及生产前进行相应的测试，以验证其性能及可靠性。本发明实施例的测试装置即可完成对如图1所示的封隔器的测试。如图2、图3及图4所示，本实施例的测试装置主要包括模拟井眼套筒1、套筒堵头2、轴向限位套3、防护环 4以及测试基体5。模拟井眼套筒1的第一端通过螺纹和密封圈与套筒堵头2连接，第二端套在轴向限位套3第一端的内部并与轴向限位套3接触在一起，防护环4套在模拟井眼套筒1与轴向限位套3接触部位的外部，对模拟井眼套筒1与轴向限位套3的连接进行加强。轴向限位套3与模拟井眼套筒1接触，可以限制封隔器的轴向移动。待测试的封隔器9位于模拟井眼套筒1及轴向限位套3的内部。如图3所示，测试基体5穿过封隔器9，第一端露在封隔器9的固定堵头92的外部，通过第一快旋螺母51与第一固定头52连接。测试基体5与固定堵头92之间周向密封， 固定堵头92限制了封隔器9在这一端的轴向移动。第一固定头52的外部螺纹连接限位环 53，该限位环53的上端面与固定螺母M接触，顶在固定螺母M的端面上，限制了固定螺母 54向下的轴向移动。固定螺母M —部分套在第一固定头52的外部，另一部分通过螺纹与封隔器9的固定堵头92的外表面螺纹连接。如图4所示，测试基体5的第二端露在封隔器9的滑动堵头91的外部，通过第二快旋螺母61与第二固定头62连接。测试基体5与滑动堵头91之间周向密封，且滑动堵头 91与测试基体5滑动连接，能沿着测试基体5进行轴向滑动。如此，模拟井眼套筒1的内部形成两个密封空间，第一个密封空间是封隔器9的内部，第二个密封空间是模拟井眼套筒1的内部、封隔器9及套筒堵头2之间的空间。膨胀加压管63穿过轴向限位套3的端面以及第二固定头62的端面，与测试基体 5中的管路59相联通。测试基体5上的管路59轴向分布，在位于封隔器9的滑动堵头91 及固定堵头92之间的部位上设置有径向的连通口 58，可与封隔器9的内部联通。外部的第一加压泵连接膨胀加压管63后，可通过膨胀加压管63以及测试基体5上的管路59对封隔器9的内部(即前述的第一个密封空间)进行加压，为封隔器9提供膨胀压力。封隔器9在内部充压下，内层胶皮95以及外层胶皮96会膨胀，滑动堵头91会沿着测试基体5朝着固定堵头92进行滑动，直至外层胶皮96接触模拟井眼套筒1的内壁形成坐封。如图2所示，套筒堵头2的端面上开设有打压孔21，该打压孔21与前述的第二个密封空间联通。与外部第二加压泵连接，通过该打压孔21可以为第二个密封空间提供坐封压力。轴向限位套3能有效防止测试基体在打压孔21进行打压时发生轴向滑动。如图2 所示，套筒堵头2的端面上开设有排气口 22，通过第二加压泵、打压孔21以及排气口 22，可以方便地排出前述第二个密封空间中的气体，待第二密封空间空气排尽后，用堵头堵上排气口 22，继续加压，获取所需坐封压力值。如图5所示，通过压力管路将膨胀加压管63与第一加压泵71相连接以对第一个密封空间进行加压提供膨胀压力。通过在压力管路上设置第一单向阀72以及第一压力表 73，可以方便地调节对第一个密封空间所施加的压力；其他实施例中，第一单向阀72以及第一压力表73也可以仅选择其中一个设置在管路上。在压力管路上还可旁开两条管路分别设置第一截止阀74以及第一溢流阀75，对测试装置中的封隔器进行膨胀压力保护，防止为封隔器提供过高的膨胀压力而破坏封隔器。通过压力管路将打压孔21与第二加压泵81 相连接以对第二个密封空间加压而模拟坐封压力。在第二加压泵81与测试装置的打压孔 21之间的管路上，也可相应设置第二单向阀82、第二压力表83、第二截止阀84以及第二溢流阀85。其中第二单向阀82、第二压力表83、第二截止阀84以及第二溢流阀85的设置以及功用，可参考第一加压泵71与测试装置之间管路上的第一单向阀72、第一压力表73、第一截止阀74以及第一溢流阀75的描述。本发明的测试装置通过外部的第一加压泵为第一个密封空间提供膨胀压力，以及通过外部第二加压泵为第二个密封空间提供坐封压力，可以对封隔器9的滑动堵头91及固定堵头92的密封性能进行测试，可以对内层胶皮95、外层胶皮96以及加强筋97的弹性形变能力以及使用寿命等进行测试。外部为第一个密封空间提供膨胀压力的第一加压泵， 以及为第二个密封空间提供坐封压力的第二加压泵，均可以通过压力表显示各自所施加的压力，还可通过各自配套的截止阀和溢流阀来根据预设的压力分别为两个密封空间提供压力。本发明的实施例可以测试不同膨胀压力值下封隔器的坐封性能及可靠性。本发明的实施例还可以对各种规格的井眼及封隔器进行坐封性能及可靠性的测试。虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化， 但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种地层测试器中封隔器的测试装置，封隔器(9)包括滑动堵头(91)以及固定堵头 (92)，该测试装置包括模拟井眼套筒(1)、套筒堵头(2)、轴向限位套(3)、防护环(4)以及测试基体(5)，其中模拟井眼套筒(1)的第一端与套筒堵头(2)连接，第二端套在轴向限位套(3)第一端的内部并与轴向限位套(3)接触，防护环(4)套在模拟井眼套筒(1)与轴向限位套(3)接触部位的外部；测试基体(5)位于模拟井眼套筒(1)及轴向限位套(3)的内部，可与封隔器(9) 的滑动堵头(91)之间周向密封，第一端可与封隔器(9)的固定堵头(92)周向密封并固定连接，第二端与第二固定头(62)连接；膨胀加压管(63)穿过轴向限位套(3)的端面以及第二固定头(62)的端面，与测试基体(5)中的管路(59)相联通；测试基体(5)上的管路(59)在位于封隔器(9)的滑动堵头(91)及固定堵头(92)之间的部位上设置有连通口(58)；套筒堵头(2)的端面上开设有打压孔(21)。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其中套筒堵头(2)的端面上开设有排气口(22)。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其中测试基体(5)第一端通过第一快旋螺母51与第一固定头(52)连接。
4.根据权利要求3所述的测试装置，其中第一固定头(52)的外部螺纹连接限位环(53)，限位环(53)的端面与固定螺母(54)接触；固定螺母(54) —部分套在第一固定头(52)的外部，另一部分与封隔器(9)的固定堵头 (92)外表面螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的测试装置，其中测试基体(5)第二端通过第二快旋螺母(61)与第二固定头(62)连接。
6.一种地层测试器中封隔器的测试系统，包括第一加压泵(71)、第二加压泵(81)以及如权利要求1至5中任一项权利要求所述的测试装置，其中第一加压泵(71)与膨胀加压管(63)相连接，第二加压泵(81)与打压孔(21)相连接。
7.根据权利要求6所述的测试系统，其中在第一加压泵(71)与膨胀加压管(63 )之间的管路上设置第一单向阀(72 )和/或第一压力表(73)。
8.根据权利要求6或7所述的测试系统，其中在第一加压泵(71)与膨胀加压管(63)之间的管路上旁开两条管路分别设置第一截止阀(74)以及第一溢流阀(75)。
9.根据权利要求6所述的测试系统，其中在第二加压泵(81)与打压孔(21)之间的管路上设置第二单向阀(82)和/或第二压力表(83)。
10.根据权利要求6或9所述的测试系统，其中在第二加压泵(81)与打压孔(21)之间的管路上旁开两条管路分别设置第二截止阀 (84)以及第二溢流阀(85)。
全文摘要
本发明公开了一种地层测试器中封隔器的测试装置及系统，以对新研发的地层测试器中的封隔器进行测试，该测试装置中，模拟井眼套筒的第一端与套筒堵头连接，第二端套在轴向限位套第一端的内部并与轴向限位套接触，防护环套在模拟井眼套筒与轴向限位套接触部位的外部；测试基体位于模拟井眼套筒及轴向限位套的内部，可与封隔器的滑动堵头之间周向密封，第一端可与封隔器的固定堵头周向密封并固定连接，第二端与第二固定头连接；膨胀加压管穿过轴向限位套的端面以及第二固定头的端面，与测试基体中的管路相联通。本发明对封隔器的耐充压能力和坐封性能进行模拟测试。
文档编号G01M13/00GK102564702SQ20121001468
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者秦小飞 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司