井下工具性能測試裝置榮譽表彰

2014年3月29日，《井下工具性能測試裝置》獲得第十三屆中國專利獎優(yōu)秀獎 。2100433B

如圖1、圖2，移動式加載裝置1通過井口連接裝置2與試驗井3相連接，形成--套完整的井下工具性能測試系統(tǒng)。

如圖3，移動式加載裝置1的移動輪17、立柱6安裝在底盤16上，加載油缸4與橫梁5和立柱6相連接。動力頭9和液壓旋轉(zhuǎn)裝置連接于橫梁8上，橫梁8的兩端裝入立柱6的導向槽內(nèi)并沿導向槽上下移動。背鉗10和背鉗油缸11、滾輪13和滾輪壓緊油缸14相連接后安裝在活動架體12中。背鉗10和滾輪13通過活動架體上的導向孔由各自的油缸帶動進行往復運動。滾輪13上還安裝有液壓馬達，可驅(qū)動滾輪轉(zhuǎn)動。小軌道15安裝在底盤16上，活動架體通過滾動軸承沿小軌道往復運動，可根據(jù)需要移至或移開井口。

如圖4，剎車桿18通過較支、卷筒19通過螺栓連接在卷筒支架20上，卷筒支架通過軸承與卷筒底座21相連，卷筒支架可在卷筒底座上移動，以保證作業(yè)繩索對正井口。卷簡底座固定在底盤16上。

如圖5、圖6，活動法蘭23一端與特殊井口22相連，另一端的錐面與定位法蘭25的上部錐面相配合，活動法蘭上還連接進液口24。固定法蘭26一端連接表層套管27，另一端與定位法蘭25相連接。通過進液旁管28將活動法蘭和試驗套管29連接在一起，調(diào)整軌道30的高低和相對位置后固定于地面。

管狀結(jié)構的密封桿32的一端帶有花鍵，通過固定螺套31與動力頭9的花鍵相配合連接，另--端一直延伸至試驗套管中。上壓帽33套在密封桿上與下壓帽相連接，壓緊密封填料35。下壓帽34上的“O”形密封圈36與特殊井22的內(nèi)壁相密封 。

1、一種井下工具性能測試裝置，包括井口設備、試驗井、試驗套管和井口連接裝置，其特征在于移動式加載裝置安裝于地面軌道上；試驗井為具有不同規(guī)格、不同深度、每口井只下入一種規(guī)格帶有旁通管試驗套管的試驗井組：井口連接裝置由密封桿與動力頭相連接，由固定螺套相固定，特殊井口與底盤的定位槽相配合，通過下壓帽的連接使試驗井與移動式加載裝置呈密封受力框架；小軌道上安裝帶背鉗的滾進壓送裝置。

2、根據(jù)權利要求1所述的井下工具性能測試裝置，其特征在于移動式加載裝置，包括移動輪、底盤、立柱、加載油缸、橫梁、動力頭、液壓旋轉(zhuǎn)機構、活動橫梁、背鉗、背鉗油缸、活動架體、滾輪壓緊油缸、小軌道、卷筒、支架、卷筒底座和剎車桿等部件，通過移動輪在地面軌道上移動。

3、根據(jù)權利要求2所述的井下工具性能測試裝置，其特征在于加載油缸安裝在橫梁上，橫梁通過立柱安裝于底座上，構成移動式加載裝置的架體。

4、根據(jù)權利要求3所述的井下工具性能測試裝置，其特征在于動力頭、液壓旋轉(zhuǎn)機構安裝于活動橫梁上，活動橫梁兩端裝入立柱的導向槽內(nèi)，可在導向槽中上下移動。

5、根據(jù)權利要求1或2所述的井下工具性能測試裝置，其特征在于背鉗和滾進壓送裝置包括背鉗、背鉗油缸、滾輪、滾輪壓緊油缸、小軌道和活動架體，背鉗和滾進壓送裝置安裝在活動架體中，活動架體在安裝于底座上的小軌道上往復運動。

6、根據(jù)權利要求1或2所述的井下工具性能測試裝置，其特征在于試驗井組包括軌道、井口、進液口、活動法蘭、定位法蘭、固定法蘭、表層套管、試驗套管和進液旁管，表層套管上連接固定法蘭，每口井的固定法蘭都保持在同一水平面上。

7、根據(jù)權利要求6所述的井下工具性能測試裝置，其特征在于定位法蘭安裝在固定法蘭上，每口共的定位法蘭的中心在同一條線上。

8、根據(jù)權利要求6所述的井下工具性能測試裝置，其特征在于定位法蘭上端有錐面，與活動法蘭的錐面相配合。

9、根據(jù)權利要求6所述的井下工具性能測試裝置，其特征在于活動法蘭上有進液通道，其通道與試驗套管相連通。

10、根據(jù)權利要求1或2所述的并下工具性能測試裝置，其特征在于井口連接裝置包括密封桿、固定螺套、上壓帽、下壓帽、密封填料、密封件，密封桿為管狀結(jié)構，一端有花鍵，其通過固定螺套與移動式加載裝置的動力頭花鍵配合連接 。

圖1為《井下工具性能測試裝置》的主視圖；

圖2為《井下工具性能測試裝置》的側(cè)視圖；

圖3為《井下工具性能測試裝置》移動式加載裝置結(jié)構示意圖；

圖4為《井下工具性能測試裝置》移動式加載裝置側(cè)視圖；

圖5為《井下工具性能測試裝置》試驗井結(jié)構示意圖；

圖6為《井下工具性能測試裝置》井口連接裝置結(jié)構示意圖；

井下工具性能測試裝置專利目的

《井下工具性能測試裝置》是避免上述2000年前技術的缺點而提供一種具有現(xiàn)代化的、能取全取準所需各種資料數(shù)據(jù)的井下工具性能測試裝置 。

井下工具性能測試裝置技術方案

移動式加載裝置安裝于地面軌道上，可通過用電或液壓驅(qū)動的移動輪在軌道上移動，達到對正試驗井的目的。試驗并為具有不同規(guī)格、不同深度、每口井只下入一種規(guī)格帶有旁通管試驗套管的試驗井組。井口連接裝置由密封桿與動力頭相連接，由固定螺套相固定，井口與底盤的定位槽相配合，通過下壓帽的連接，使試驗井與移動式加載裝置呈密封受力框架。小軌道上安裝帶背鉗的滾進壓送裝置，可方便的進行管柱的上下移動和上卸扣操作。

移動式加載裝置包括移動輪、底盤、立柱、加載油缸、橫梁、動力頭、液壓旋轉(zhuǎn)機構、活動橫梁、背鉗、背鉗油缸、活動架體、滾輪壓緊油缸、小軌道、卷筒、支架、卷筒底座和剎車桿等部件，通過移動輪在地面軌道上移動。加載油缸安裝在橫梁上，橫梁通過立柱安裝于底座上，構成移動式加載裝置的架體。動力頭、液壓旋轉(zhuǎn)機構安裝于活動橫梁上，活動橫梁兩端裝入立柱的導向槽內(nèi)，可在導向槽中上下移動。

背鉗和滾進壓送裝置包括背鉗、背鉗油缸、滾輪、滾輪壓緊油缸、小軌道和活動架體，背鉗和滾進壓送裝置安裝在活動架體中，活動架體在安裝于底座上的小軌道上往復運動。

試驗井組包括軌道、特殊井口、進液口、活動法蘭、定位法蘭、固定法蘭、表層套管、試驗套管和進液旁管等。表層套管上連接固定法蘭，每口井的固定法蘭都保持在同一水平面上。定位法蘭安裝在固定法蘭上，每口井的定位法蘭的中心在同一條線上。定位法蘭上端有錐面，與活動法蘭的錐面相配合?；顒臃ㄌm上有進液通道，其通道與試驗套管相連通。

并口連接裝置包括密封桿、固定螺套、上壓帽、下壓帽、密封填料、密封件。密封桿為管狀結(jié)構，一端有花鍵，其通過固定螺套與移動式加載裝置的動力頭花鍵配合連接。

井下工具性能測試裝置在運行時，根據(jù)井下工具測試要求，分別對被測試井下工具施加拉、壓、扭、液壓或幾種載荷的復合載荷。對工具可進行單項指標和綜合性能的測試。

首先根據(jù)被測試井下工具的規(guī)格、測試要求選擇合適的試驗井位，將移動加載裝置移動到井位上部，將背鉗及滾進壓送裝置移動到井口上方定位。開啟液壓系統(tǒng)，將被測試工具連接所需管柱一起下入試驗井中，連接井口連接裝置，先將密封桿上部插入動力頭的花鍵中，連接好固定帽套，用頂升油缸將試驗井升起，使井口與底盤上的定位槽對正，上緊上壓帽，這樣就使與移動式加載裝置連接為一個封閉的受力框架，即可進行井下工具的測試工作 。

井下工具性能測試裝置改善效果

《井下工具性能測試裝置》的優(yōu)點如下：

1、功能齊全，具有井口加軸向載荷、旋轉(zhuǎn)載荷、進行投撈作業(yè)、模擬分層、測試原油黏度，還可測試拉（壓）力、扭矩、井內(nèi)工具位移、旋轉(zhuǎn)角度、繩索作業(yè)投撈力、投撈行程、井內(nèi)溫度、壓力等等多種單項指標及綜合性能。可對封隔器類、修井工具類、控制工具類和其它工具類的性能進行測試及評價。

2、測試數(shù)據(jù)齊全、準確。

3、操作方便、安全可靠，移動式加載裝置和背鉗及滾進壓緊裝置可方便自如地操作應用。

4、試驗井活動法蘭與定位法蘭的錐面配合，確保了試驗井組與動力頭的中心線在同一平面上，以方便、快速、準確地對準井口。

《井下工具性能測試裝置》適用于各類常規(guī)井下工具的性能測試及各種采油、注水工藝管柱的性能測試、評價 。

油田一般采用的井下工具性能測試設備，采用打試驗井，下入組合套管，井口安裝修井井架和修井設備進行測試。這種測試方法的缺點是設備龐雜、工序陳舊，而且有些數(shù)據(jù)如：精確移位、井口扭矩等無法錄取，造成井下工具性能數(shù)據(jù)不全、貽誤現(xiàn)場使用 。

《井下工具性能測試裝置》涉及測試設備，特別是涉及一種石油開采用井下工具性能測試裝置 。

注水井井下工具作為分層注水工藝的主要組成部分，在近十幾年來有了很大的發(fā)展。新型封隔器、恒流配水堵塞器、磁性雙作用投撈器、注水井除垢器、免投撈式射流洗井器、注聚合物井大通徑封隔器工藝管柱等技術的現(xiàn)場試驗、推廣，為注水井的分層注水提供了可靠的技術保證。

注入井井下封隔器

所謂封隔器，即是為了滿足油水井某種工藝技術目的或油層技術措施的需要，由鋼體、膠皮封隔件部分與控制部分構成的井下分層封隔的專用工具。試油、采油、注水和油層改造都需要相應類型的封隔器。有的封隔器可用于試油、采油、注水和油層改造；有的主要用于試油、采油、注水；有的僅用于采油、注水和堵水等；有的適用于常溫，有的適用于高溫。按封隔器的封隔件實現(xiàn)密封的方式進行分類，可分出以下4種：

(1)自封式：靠封隔件外徑與套管內(nèi)徑的過盈和工作壓差實現(xiàn)密封的封隔器。

(2)壓縮式：靠軸向力壓縮封隔件，封隔件外徑變大實現(xiàn)密封的封隔器。

(3)擴張式：靠徑向力作用于封隔件內(nèi)腔，使封隔件外徑擴大實現(xiàn)密封的封隔器。

(4)組合式：由自封式、壓縮式、擴張式任意組合實現(xiàn)密封的封隔器。

注入井井下配注器

井下配注器是分層注入管柱向各層段定量注入的主要井下工具。油田注入井的分層注入管柱已有多種形式，與其配套使用的井下配注器也有多種形式。

同心集成式分層注水管柱配水封隔器

配水封隔器中心管是原來井下配水器的工作筒(內(nèi)徑分φ55mm、φ52mm兩種規(guī)格)：在封隔器的密封膠筒上下兩邊分別開有相對應的注水通道，并與封隔器中心管相通，這兩個注水通道的距離為243mm。封隔器的密封膠筒將地層分隔成上下兩個層段，注水通道分別與兩個層段相連通，注入水通過這兩個注水通道分別進入地層，實現(xiàn)分層注水。

KPX型橋式偏心配水器

KPX型橋式偏心分層注水管柱是在普通偏心分層注水管柱的基礎上改進而成的。主要是在配水器裝配偏心堵塞器的同一圓周線上的聚合物驅(qū)部位鉆有過水孔，以便在測試、測壓時不影響聚合物驅(qū)層的正常注水。

偏心集成式細分注水管柱井下配水封隔器

偏心集成式細分注水管柱的井下配水器主要由三部分組成，即配水機構、洗井機構、坐封機構：其配水機構有上下兩個進水孔、兩個注水槽，分別向兩個層段配水；洗井機構與可洗井封隔器基本相同；坐封機構就是一個獨立的封隔器。

同心式分層注聚合物管柱配注器

同心式分層注聚合物管柱配注器的配注芯坐入井下工作筒后與其內(nèi)表面形成環(huán)形空間過流通道，在過流面積一定的情況下，節(jié)流壓差與配注芯長度成正比。配注芯越長，即環(huán)形槽數(shù)量越多，節(jié)流壓差越大；配注芯越短，即環(huán)形槽數(shù)量越少，節(jié)流壓差越小。通過調(diào)節(jié)配注芯長度來改變注入壓力，調(diào)節(jié)注入量，達到分層配注的目的。

注入井配水堵塞器

實現(xiàn)層段定量注入的主要井下工具是配注堵塞器，與管柱的配注器配套使用。不同的分層注入管柱的配注器不同，配注堵塞器也不同。