專利名稱：一種井下環(huán)空防噴器實驗臺架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種井下環(huán)空防噴器實驗技術(shù)。
背景技術(shù)：
在石油勘探和油田開發(fā)過程中，鉆井起著舉足輕重的作用，鉆井工藝是勘探與開采石油及天然氣資源的一個重要環(huán)節(jié)，是勘探和開發(fā)石油的重要手段。在鉆井過程中，當(dāng)鉆遇油氣層時，如果井底壓力低于地層壓力，地層流體就會進入井眼，大量地層流體進入井眼后，就有可能產(chǎn)生井涌，井噴，甚至著火等，釀成重大事故。防噴裝置是石油鉆井過程中必備的安全設(shè)施，根據(jù)其職能的不同可分為井口防噴器組及鉆柱內(nèi)防噴工具。根據(jù)實際工況的需要，在現(xiàn)場這二類工具通常組合使用以確保生產(chǎn)過程的安全性。目前在國內(nèi)外，無論是井口防噴器還是鉆柱內(nèi)防噴工具都有較為成熟的產(chǎn)品，但由于這兩類防噴工具是分開使用的，因此其自動化程度不高，操作復(fù)雜，所以導(dǎo)致了井噴事故仍然時有發(fā)生。井下防噴器作為一種集關(guān)閉鉆桿內(nèi)環(huán)空、外環(huán)空于一體的井下井控工具，是集信號檢測、信號傳輸、控制及機械運動于一體的新式防噴器。隨著最近幾年井下防噴器的發(fā)展，雖然防噴器形式多種多樣，但其技術(shù)方面還有很多不夠完善的地方，功能穩(wěn)定性方面需要大量的實驗，在設(shè)計人員設(shè)計的過程中需要大量的實驗驗證設(shè)計結(jié)果，了解井下防噴器的相關(guān)工作參數(shù)信息對新型井控工具有重要意義，而井下防噴器的實驗裝置很少，因此若能發(fā)明一種井下環(huán)空防噴器的實驗臺架，能夠?qū)δ撤N井下防噴器的工作參數(shù)進行定量的認(rèn)識，這些參數(shù)將是評定防噴器優(yōu)良的重要依據(jù)。隨著井下防噴技術(shù)的發(fā)展，以及以人為本的當(dāng)代作業(yè)精神的深入人心，如果將來在井下便可將井涌等事故處理好，這將會使從業(yè)人員及地面設(shè)備的安全性大大提高，具有重要的理論意義及經(jīng)濟價值。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服很少有實驗裝置能夠提供井下環(huán)空防噴器的工作參數(shù)的難題，以及設(shè)計人員的對井下環(huán)空防噴器的基本工作參數(shù)的需要，本發(fā)明提供一種井下環(huán)空防噴器試驗臺架，該實驗臺架能夠有效的測出井下環(huán)空防噴器動作時施加壓力以及封隔壓力，該試驗臺架結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:本發(fā)明的井下環(huán)空防噴器試驗臺架它包括框架部分，測試膠筒壓力部分，加壓裝置部分和驅(qū)動防噴器旋轉(zhuǎn)部分組成。框架部分包括工字鋼，滾輪，滾輪安裝板，框架的主體形狀是長方形，為了加強框架的強度并利用三角形的穩(wěn)定性，在框架高的1/2處設(shè)置有三角架，三角架的材料仍為工字鋼。本發(fā)明所述的測試膠筒壓力部分包括滑輪組，拉索，套管，套管下接頭，拉索掛鉤，觀察孔，高壓液體入口，密封件，膠筒，套管下端與套管下接頭螺紋聯(lián)接，套管下接頭在實驗的前期不用裝入，在測試膠筒壓力時再裝入。
本發(fā)明所述的加壓裝置部分包括液壓缸，承壓板，拉伸彈簧，推力球軸承，上彈簧連接塊，下彈簧連接塊；液壓缸固定在框架上部工字鋼上，拉伸彈簧上端連接在活塞桿上，下端與上彈簧連接塊連接，兩個彈簧連接塊與推力球軸承配合，上彈簧連接塊與下彈簧連接塊螺紋聯(lián)接，承壓板與鉆桿固定連接，推力球軸承安裝在承壓板中。本發(fā)明所述的驅(qū)動防噴器旋轉(zhuǎn)部分由花鍵傳動，帶傳動，摩擦輪傳動三種方案能夠?qū)崿F(xiàn)所述功能:1.所述的花鍵傳動裝置包括防噴器下接頭連接件，彈簧連接塊，推力球軸承，拉伸彈簧，測力計，滾動軸承，彈簧拉力調(diào)整螺母，工作底板，減速電動機，聯(lián)軸器，外花鍵軸。測力計安裝在工作底板上，方便測量施加壓力。推力球軸承安裝在防噴器下接頭連接件內(nèi)，彈簧拉力調(diào)整螺母可以保證拉伸彈簧始終處于受拉狀態(tài)。拉伸彈簧另一端與彈簧連接塊固定連接。防噴器下接頭連接件內(nèi)壁開有內(nèi)花鍵，當(dāng)試驗中頂部液壓缸給鉆桿加壓使之下移時，外花鍵軸可在防噴器下接頭連接件內(nèi)上下滑動。2.所述的帶傳動裝置包括防噴器下接頭連接件，測力計，彈簧拉力調(diào)整螺母，三角帶，工作底板，減速電動機，驅(qū)動電機，電機活動板支撐板，絲桿，聯(lián)軸器，滾動軸承，彈簧連接塊，推力球軸承，拉伸彈簧，防噴器下接頭連接件外壁上開有帶輪凹槽。測力計安裝在工作底板上，方便測量施加壓力。滾動軸承與推力球軸承安裝在防噴器下接頭連接件內(nèi)，彈簧拉力調(diào)整螺母可以保證拉伸彈簧始終處于受拉狀態(tài)。拉伸彈簧另一端與彈簧連接塊固定連接。電機支撐板與絲桿聯(lián)接，當(dāng)絲桿上端的電機工作時可以帶動驅(qū)動防噴器旋轉(zhuǎn)的減速電動機與帶輪上下移動。3.所述的驅(qū)動防噴器旋轉(zhuǎn)部分包括防噴器下接頭連接件，測力計，彈簧拉力調(diào)整螺母，工作底板，減速電動機，聯(lián)軸器，聯(lián)軸器，電機支撐板，液壓缸，摩擦輪，滾動軸承，彈簧連接塊，推力球軸承，拉伸彈簧，活塞桿，電機支撐板與活塞桿固定連接。測力計安裝在工作底板上，方便測量膠筒膨脹時的施加壓力。滾動軸承與推力球軸承安裝在防噴器下接頭連接件內(nèi)，彈簧拉力調(diào)整螺母可以保證拉伸彈簧始終處于受拉狀態(tài)。拉伸彈簧另一端與彈簧連接塊固定連接。摩擦輪與防噴器下接頭連接件的擠壓力由摩擦輪旁邊的液壓缸控制。本發(fā)明所述的套管上開有觀察孔，高壓液體入口，拉索掛鉤，拉索一端系在拉索掛鉤上，另一端繞在滑輪組上。當(dāng)測試膠筒壓力時上提滑輪組端的拉索使套管中間開有觀察孔部位略高于膠筒中間部位，這樣測得封隔力更準(zhǔn)確。本發(fā)明所述的套管下接頭內(nèi)壁上設(shè)置兩個密封件，外壁靠近上端面有一個密封件。本發(fā)明所述的井下環(huán)空防噴器試驗臺架，上彈簧連接塊上端設(shè)置有凸肩，下彈簧連接塊下端設(shè)置有凸肩，上彈簧連接塊凸肩下端面與推力球軸承上端面接觸，下彈簧連接塊凸肩上端面與推力球軸承下端面接觸。本發(fā)明的井下環(huán)空防噴器的試驗臺架能夠最大限度的模擬井下環(huán)境:防噴器旋轉(zhuǎn)，防噴器下接頭部受拉。實驗臺架結(jié)構(gòu)簡單，滿足設(shè)計人員的對井下環(huán)空防噴器的基本工作參數(shù)的需要，能夠?qū)δ撤N井下防噴器的工作參數(shù)進行定量的認(rèn)識，特別是膠筒膨脹時的施加壓力和封隔力。該裝置實驗過程簡單，可操作性強，可以及時的對防噴器進行解封。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。圖1是本發(fā)明井下環(huán)空防噴器試驗臺架結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明井下環(huán)空防噴器試驗臺架左視圖。圖3是圖1中加壓裝置部分的局部放大圖。圖4是測試膠筒壓力部分套管開有觀察孔的局部放大圖。圖5是測試膠筒壓力部分套管下接頭局部放大圖。圖6是圖1中驅(qū)動防噴器旋轉(zhuǎn)部分第一種方案局部放大圖。圖7是圖1中驅(qū)動防噴器旋轉(zhuǎn)部分第二種方案局部放大圖。圖8是圖1中驅(qū)動防噴器旋轉(zhuǎn)部分第三種方案局部放大圖。圖中標(biāo)記:1-工字鋼、1-1-滾輪、1-2-滾輪安裝板、2-1-滑輪組、2_2_拉索、3_液壓缸、4-承壓板、5-拉伸彈簧、6-1-推力球軸承、6-2-滾動軸承、7-彈簧連接塊、7-1-上彈簧連接塊、7-2-下彈簧連接塊、8-套管、8-1-繩索掛鉤、8-2-觀察孔、8-3-高壓液體入口、9_套管下接頭、9-1-密封件、10-防噴器、10-1-膠筒、11-防噴器下接頭連接件、12-測力計、13-彈簧拉力調(diào)整螺母、14-三角帶、15-減速電動機、16-聯(lián)軸器、17-電機支撐板、18-工作底板、19-摩擦輪、20-外花鍵軸。
具體實施例方式本發(fā)明的井下環(huán)空防噴器試驗臺架，其實施例1如圖1所示，它包括框架部分如圖2，測試膠筒壓力部分如圖4、圖5，加壓裝置部分如圖3和驅(qū)動防噴器旋轉(zhuǎn)部分如圖6、圖7、圖8所組成；框架部分(如圖2所示)包括工字鋼(1)，滾輪(1-1)，滾輪安裝板(1-2)，框架的主體形狀是長方形，為了加強框架的強度并利用三角形的穩(wěn)定性，在框架高的1/2處設(shè)置有三角架，三角架的材料仍為工字鋼(I)。測試膠筒壓力部分包括滑輪組(2-1)，拉索(2-2 )，套管(8 )，套管下接頭(9 )，拉索掛鉤(8-1)，觀察孔(8-2)，高壓液體入口(8-3)，密封件(9-1)，膠筒(10-1)，套管(8)下端與套管下接頭(9)螺紋聯(lián)接，套管(8)上開有觀察孔(8-2)，高壓液體入口(8-3)，拉索掛鉤(8-1)，拉索(2-2 ) 一端系在拉索掛鉤(8-1)上，另一端繞在滑輪組(2-1)上。當(dāng)測試膠筒壓力時上提滑輪組端的拉索使套管中間開有的觀察孔(如圖4所示)略高于膠筒中間部位，這樣測得封隔力更準(zhǔn)確。套管下接頭(9 )內(nèi)壁上設(shè)置兩個密封件(9-1)，外壁靠近上端面有一個密封件(9-1)(如圖5所示)。加壓裝置部分包括液壓缸(3)，承壓板(4)，拉伸彈簧(5)，推力球軸承(6-1)，上彈簧連接塊(7-1)，下彈簧連接塊(7-2 )。液壓缸(3 )固定在工字鋼(I)上，拉伸彈簧(5 )上端連接在活塞桿上，下端與上彈簧連接塊(10-1)連接，兩個彈簧連接塊與推力球軸承(6-1)配合，上彈簧連接塊(7-1)與下彈簧連接塊(7-2)螺紋聯(lián)接，承壓板(4)與防噴器(10)固定連接。上彈簧連接塊(7-1)上端設(shè)置有凸肩，下彈簧連接塊(7-2)下端設(shè)置有凸肩，上彈簧連接塊(7-1)凸肩下端面與推力球軸承(6-1)上端面接觸，下彈簧連接塊(7-2)凸肩上端面與推力球軸承(6-1)下端面接觸。驅(qū)動防噴器旋轉(zhuǎn)部分由花鍵傳動(如圖6所示)，帶傳動(如圖7所示)，摩擦輪傳動(如圖8所示)三種方式可以實現(xiàn)其驅(qū)動旋轉(zhuǎn)功能。所述花鍵傳動裝置包括防噴器下接頭連接件(11)，彈簧連接塊(7)，推力球軸承(6-1)，拉伸彈簧(5)，測力計(12)，滾動軸承(6-2)，彈簧拉力調(diào)整螺母(13)，工作底板(18)，減速電動機(15)，聯(lián)軸器(16)，外花鍵軸
(20)，防噴器下接頭連接件(11)內(nèi)壁開有內(nèi)花鍵，當(dāng)試驗中頂部液壓缸(3)給防噴器(10)加壓使之下移時，外花鍵軸(20)與之配合可上下滑動。帶傳動裝置包括下接頭連接件
(11)，測力計(12)，彈簧拉力調(diào)整螺母(13)，三角帶(14)，工作底板(18)，減速電動機(15)，電機支撐板(17)，絲桿，聯(lián)軸器(16)，滾動軸承(6-2)，彈簧連接塊(7)，推力球軸承(6-1)，拉伸彈簧(5)，防噴器下接頭連接件(11)外壁上開有帶輪凹槽。電機支撐板(17)與絲桿聯(lián)接，當(dāng)減速電動機(15)工作時可以帶動減速電動機(15)與帶輪一起上下移動。摩擦輪傳動裝置包括防噴器下接頭連接件(11)，測力計(12)，彈簧拉力調(diào)整螺母(13)，工作底板
(18)，減速電動機(15)，聯(lián)軸器(16)，電機支撐板(17)，液壓缸(3)，摩擦輪(19)，滾動軸承(6-2)，彈簧連接塊(7)，推力球軸承(6-1)，拉伸彈簧(5)，電機支撐板(17)與活塞桿固定連接。減速電動機(15)安裝在電機支撐板(17)上。實驗過程主要為以下步驟:1.利用滑輪組(2-1)帶動拉索(2-2)上提套管(8)，使套管(8)的觀察孔(8-2)與膠筒(10-1)膨脹時的中間位置對齊，此時不裝套管下接頭(9)，通過調(diào)整彈簧拉力調(diào)整螺母(13)使拉伸彈簧(5)始終處于拉伸狀態(tài)。如圖1所示整個防噴器及其聯(lián)接件重量由加壓裝置上拉伸彈簧(5)承擔(dān)。2.啟動減速電動機(15)，通過花鍵傳動或帶傳動或摩擦輪傳動帶動整個防噴器
(10)及其聯(lián)接件旋轉(zhuǎn)，這一過程為模擬井下環(huán)境。3.停止減速電動機(15)的同時啟動液壓缸(3)，推動防噴器(10)及其聯(lián)接件下移。當(dāng)防噴器下接頭連接件(11)與工作底板(18)接觸時繼續(xù)加壓，直至膠筒(10-1)膨脹完全，此時記錄測力計(12)的數(shù)據(jù)并可通過套管(8)上的觀察孔(8-2)觀察膠筒(10-1)膨脹。4.液壓缸(3)帶動防噴器(10)解封，膠筒(10-1)恢復(fù)常態(tài)。此時上提套管(8)，使套管(8)的觀察孔(8-2)略高于膠筒(10-1)膨脹時的中心位置。安裝套管下接頭(9)及密封件(9-1)。5.再次啟動液壓缸(3)，防噴器(10)及其聯(lián)接件下移直至膠筒(10-1)膨脹完全，此時通過高壓液體入口(8-3)通入一定的高壓液體，測試膠筒(10-1)的封隔力并記錄。6.撤去高壓液體管線，套管下接頭(9)，液壓缸(3)帶動防噴器(10)解封。
權(quán)利要求
1.一種井下環(huán)空防噴器試驗臺架，其特征在于:它包括框架部分，測試膠筒壓力部分，加壓裝置部分和驅(qū)動防噴器旋轉(zhuǎn)部分組成；框架部分包括工字鋼(I)，滾輪(1-1 )，滾輪安裝板(1-2);測試膠筒壓力部分包括滑輪組(2-1)，拉索(2-2)，套管(8)，套管下接頭(9)，拉索掛鉤(8-1)，觀察孔(8-2)，高壓液體入口(8-3)，密封件(9-1)，膠筒(10-1)，套管(8)下端與套管下接頭(9)螺紋聯(lián)接；加壓裝置部分包括液壓缸(3)，承壓板(4)，拉伸彈簧(5)，推力球軸承(6-1)，上彈簧連接塊(7-1)，下彈簧連接塊(7-2);液壓缸(3)固定在工字鋼(I)上，拉伸彈簧(5)上端連接在液壓缸活塞桿上，下端與上彈簧連接塊(7-1)連接，上下兩個彈簧連接塊與推力球軸承(6-1)配合，上彈簧連接塊(7-1)與下彈簧連接塊(7-2)螺紋聯(lián)接，承壓板(4)與防噴器(10)固定連接。
2.如權(quán)利要求1所述的井下環(huán)空防噴器試驗臺架，其特征在于:所述的驅(qū)動防噴器旋轉(zhuǎn)部分由花鍵傳動，帶傳動，摩擦輪傳動三種方式可以實現(xiàn)其驅(qū)動旋轉(zhuǎn)功能；所述花鍵傳動裝置中防噴器下接頭連接件(11)內(nèi)壁開有內(nèi)花鍵，外花鍵軸(20)與之配合可上下滑動，所述帶傳動裝置中防噴器下接頭連接件(11)外壁上開有帶輪凹槽，電機支撐板(17)與絲杠聯(lián)接形成絲杠副，所述摩擦輪傳動裝置中電機支撐板(17)與液壓缸活塞桿固定連接。
3.如權(quán)利要求1所述的井下環(huán)空防噴器試驗臺架，其特征在于:所述的套管(8)上開有觀察孔(8-2 )，高壓液體入口( 8-3 )，拉索掛鉤(8-1)，拉索(2-2 ) 一端系在拉索掛鉤(8_1)上，另一端繞在滑輪組(2-1)上。
4.如權(quán)利要求1所述的井下環(huán)空防噴器試驗臺架，其特征在于:所述的套管下接頭(9)內(nèi)壁上設(shè)置兩個密封件(9-1)，外壁靠近上端面有一個密封件(9-1)。
5.如權(quán)利要求1所述的井下環(huán)空防噴器試驗臺架，其特征在于:上彈簧連接塊(7-1)上端設(shè)置有凸肩，下彈簧連接塊(7-2)下端設(shè)置有凸肩，上彈簧連接塊(7-1)凸肩下端面與推力球軸承(6-1)上端面接觸，下彈簧連接塊(7-2)凸肩上端面與推力球軸承(6-1)下端面接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種井下環(huán)空防噴器實驗臺架，屬于井下環(huán)空防噴實驗技術(shù)領(lǐng)域，主要用于井下環(huán)空防噴器的實驗。該試驗臺架由框架部分，測試膠筒壓力部分，加壓裝置部分和驅(qū)動防噴器旋轉(zhuǎn)部分組成，框架部分包括工字鋼，滾輪，滾輪安裝板；測試膠筒壓力部分包括滑輪組，拉索，套管，套管下接頭，拉索掛鉤，觀察孔，高壓液體入口，密封件，膠筒；加壓裝置部分包括液壓缸，承壓板，拉伸彈簧，推力球軸承，上、下彈簧連接塊；液壓缸固定在工字鋼上，兩個彈簧連接塊與推力球軸承配合；驅(qū)動裝置為花鍵傳動或皮帶傳動或摩擦輪傳動配合構(gòu)成。該實驗臺架結(jié)構(gòu)簡單，能夠有效的測出井下環(huán)空防噴器動作時施加壓力以及封隔壓力。
文檔編號G01M99/00GK103196686SQ20131008849
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者劉清友, 朱軍凱, 黎偉, 張羽豐, 徐濤 申請人:西南石油大學(xué)