СТЕНД ДЛЯ ТЕРМОБАРОИСПЫТАНИЙ СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ

Полезная модель относится к системам гидравлических и термических испытаний скважинных приборов, предназначенных для контроля забойных параметров в процессе бурения скважин.
Известна термокамера метрологической установки для одновременной калибровки каналов температуры и давления комплексной скважинной аппаратуры, корпус термокамеры выполнен из нержавеющей стали с теплоизоляцией снаружи, эталонный термометр расположен в поверочной зоне термокамеры, находящейся в ее верхней полости, в непосредственной близости от датчиков термометров калибруемых скважинных приборов, управляемые нагреватели находятся в нижней части кольцевой термокамеры на максимально возможном удалении от зоны измерения температуры, эталонный манометр обеспечивает подвод высокого давления по трубкам непосредственно к каналам манометров скважинных приборов (Патент РФ на изобретение №2306534 МПК G01K15/00 приоритет 23.05.2005).
Однако она не позволяет осуществлять гидравлические испытания скважинных приборов.
Известна термобарокамера, содержащая теплоизолированный цилиндрический корпус, размещенный в нем кожух, образующий внутренний испытательный отсек, воздушную полость между внутренней поверхностью корпуса и кожухом, а также трубоотводы подвода и отвода воздуха, при этом кожух выполнен в виде примыкающих друг к другу и поочередно расположенных по всей длине термобарокамеры двух групп поясов, которые состоят из равного количества сегментообразных звеньев, прикрепленных к внутренней поверхности корпуса и образующих в сочетании с ней сквозные проходные полости, ориентированные в одной группе поясов параллельно оси термобарокамеры, а в другой группе поясов - по окружности цилиндрического корпуса (Авторское свидетельство СССР на изобретение №699417 МПК G01N 29/00, F25D 13/00 приоритет 12.10.1977).
Однако она не позволяет осуществлять испытания скважинных приборов при повышенных давлениях.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является стенд для гидравлических испытаний скважинной аппаратуры(полезная модель РФ 35899 МПК G01R 31/02 приоритет 22.07.2002), содержащий испытательную камеру, систему подачи и слива жидкости, систему создания давления и датчики диагностируемых параметров, в том числе датчик давления, система создания давления выполнена в виде цилиндра с поршнем, полость которого гидравлически связана с полостью испытательной камеры, и винта, соединенного с поршнем.
Однако этот стенд не позволяет проводить гидравлические испытания скважинных приборов при давлениях, превышающих несколько десятков атмосфер.
Задача полезной модели - расширение диапазона давлений при гидравлических испытаниях скважинной аппаратуры и повышение эксплуатационных свойств стенда.
Поставленная задача решена за счет того, что стенд для термобароиспытаний скважинной аппаратуры, содержит испытательную камеру в продуваемом теплоизолированном кожухе с элементом качания и подъемным устройством, в теле испытательной камеры расположены датчики температуры, а на поверхности ее - секции нагревательных элементов, опору для элемента качания, шесть клапанов, компрессор, разделительный сосуд, насос подкачки, емкость с водой, установку насосную гидравлическую, блок сигнализации и автоматического регулирования контролируемых параметров и датчик давления, первый и второй клапаны соединены через трубопроводы с испытательной камерой, датчик давления подключен к выходу второго клапана, к которому также подключены через четвертый клапан и разделительный сосуд установка насосная гидравлическая, через пятый клапан - впуск емкости с водой, через шестой клапан - выпуск емкости с водой через насос подкачки, к третьему трубопроводу через третий клапан подключен компрессор, выходы датчиков температуры и датчика давления соединены со входами блок сигнализации и автоматического регулирования контролируемых параметров, а нагревательные элементы - с его выходами, второй выход соединен со входом установки насосной гидравлической.
Теплоизолированный кожух выполнен секционным из сэндвич-панелей и размещен на поясах из сегментообразных звеньев, соединенных гибкой термостойкой лентой.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах фиг. 1-4.
На фиг. 1 приведена общая схема стенда, на фиг. 2 - структурная схема блока управления, на фиг. 3 - конструкция разделительного сосуда, на фиг. 4 - соединение испытательной камеры и теплоизолированного кожуха.
Стенд содержит опору для элемента качания 1, испытательную камеру 2 с затвором 3 в теплоизолированном кожухе 4, подъемное устройство 5, датчики температуры 6, нагревательные элементы 7, муфты 8 для циркуляции воздуха под теплоизолированным кожухом, первый, второй, и третий трубопроводы соответственно 9-11, информационную шину датчиков температуры 12, управляющую шину нагревательных элементов 13, блок управления 14, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой клапаны соответственно 15-20, компрессор 21, блок сигнализации и автоматического регулирования контролируемых параметров 22, датчик давления 23, разделительный сосуд 24, установку насосную гидравлическую 25, насос подкачки 26, емкость с водой 27.
Разделительный сосуд 24 обеспечивает передачу давления масла на воду и обратно посредством перемещения в цилиндрической полости внутри корпуса 28 встроенного в него поршня 29 с уплотнительным кольцом. Полость 30 заполняется водой, полость 31 - маслом. Подача масла и воды в разделительный сосуд осуществляется соответственно через штуцеры 32 и 33.
Соединение испытательной камеры 2 и теплоизолированного кожуха 4 осуществляется с помощью сегментообразных звеньев 34, соединенных гибкой термостойкой лентой 35.
2
Работа стенда осуществляется следующим образом. Первоначально клапаны 15-20 находятся в закрытом положении. В испытательную камеру 2 загружают скважинный прибор, герметизируют рабочее пространство испытательной камеры 2 с помощью затвора 3. С помощью подъемного устройства 6 испытательную камеру 2 приводят в наклонное положение. Открывают первый 15, второй 16, четвертый 18 и шестой 20 клапаны, запускают насос подкачки 26, при этом рабочее пространство испытательной камеры 2 через трубопровод 11 заполняется водой из емкости 27, вытесняя воздух из рабочего пространства испытательной камеры 2 через трубопровод 9. Одновременно заполняется водой рабочее пространство разделительного сосуда 24. После того, как из рабочего пространства испытательной камеры 2 будет вытеснен весь воздух, первый клапан 15 перекрывается, с помощью подъемного устройства 4 испытательную камеру 2 приводят в горизонтальное положение, давление повышается до предельных значений насоса подкачки 26 (примерно 100 кГ/см). Перекрывается шестой клапан 20 для защиты насоса подкачки 26 от избыточного давления. Запускается установка насосная гидравлическая 25, повышение давления масла в установке передается посредством поршня 29, находящегося в разделительном сосуде 24 на воду, находящуюся в рабочем пространстве испытательной камеры 2. После достижения заданного испытательного давления установка насосная гидравлическая 25 выключается. Контроль давления в рабочем пространстве испытательной камеры 2 производится датчиком давления 23. При аварийных ситуациях (разгерметизации или продавливании защитных кожухов) датчиком давления 23 регистрируется провал давления, в этом случае блок сигнализации и автоматического регулирования контролируемых параметров 22 формирует управляющий сигнал на аварийный останов установки насосной гидравлической 22 и выключает нагревательные элементы 7. После окончания испытаний элементами управления установки насосной гидравлической 25 производится сброс давления, поршень 29 разделительного сосуда 24 возвращается в исходное состояние, открывается пятый клапан 19, производится сброс давления до атмосферного и слив части воды в емкость для воды 27. Открывается третий клапан 17, включается компрессор 21, освобождая рабочее пространство испытательной камеры 2 от остатков воды через трубопровод 11. После освобождения рабочего пространства испытательной камеры 2 от воды закрывается третий клапан 17 и открывается второй клапан 15 для сброса избыточного давления воздуха. Открывается затвор 3 и скважинный прибор извлекается из рабочего пространства испытательной камеры 2.
Нагрев испытательной камеры и воды, находящейся внутри нее может быть выполнен в автоматическом режиме при необходимости на любом этапе испытаний в соответствии с программой, заложенной в блок сигнализации и автоматического регулирования контролируемых параметров 22. При этом контроль температуры производится несколькими датчиками температуры 6, а нагрев осуществляется нагревательными элементами 7. Охлаждение и равномерность нагрева обеспечиваются циркуляцией воздуха внутри теплоизолированного кожуха 4 через муфты 8, размещенные на противоположных его сторонах.
Блок сигнализации и автоматического регулирования контролируемых параметров 22 может быть выполнен на базе многоканального измерителя температуры ТМ-5103 () с силовыми ключами на регулирующих выходах.
2
Производимые в настоящее время установки насосные гидравлические (УНГР) позволяют создавать в рабочем пространстве давление до 3000 кГ/см (), что значительно превышает давление в бурящихся в настоящее время скважинах.
Использование емкости с водой позволяет повысить добавлять в воду присадки, позволяющих исключить коррозию скважинных приборов и трубопроводов.
При испытании автономных скважинных приборов регистрируемые параметры сохраняются во внутренней памяти и после извлечения скважинного прибора считываются с помощью соответствующих блоков регистрации.
Применение полезной модели позволяет:
1. Расширить диапазон давлений при гидравлических испытаниях скважинной аппаратуры за счет использования установки насосной гидравлической.
2. Повысить эксплуатационные свойства стенда за счет использования горизонтального положения испытательной камеры.
3. Проводить испытания на прочность защитных корпусов и оболочек скважинной аппаратуры.
4. Приблизить условия испытания к реальнодействующим на скважинную аппаратуру в процессе бурения.
5. Осуществлять проверку работоспособности скважинных приборов и контролировать изменение их характеристик при повышенном давлении и повышенной температуре.