水力锚锚定力测试装置的制作方法

本申请涉及油井设备测试领域，尤其涉及一种水力锚锚定力测试装置。

背景技术：

水力锚是一种广泛应用于压裂、水井增注改造、水力喷射等作业的管柱锚定工具。水力锚在使用时，将其连接在油管上，然后通过油管内憋压，水力锚锚爪在液体压力的作用下向外伸出，卡紧套管内壁，实现锚定动作。当油套压力平衡后，锚爪在挡板内弹簧的弹力作用下收回，解除锚定作用。

目前，一般只能获得水力锚材料、温度、尺寸规格等工作参数，锚爪对套管的最大的锚定力只能凭经验估值。但是，不同厂家、不同批次的水力锚，受锚爪加工质量及锚爪外形硬度的区别导致效果差异很大，而水力锚最大的锚定力是对管柱设计最有指导意义的设计参数，目前并无相关测试装置，这就对水力锚的现场的应用产生了较大的限制，无法确定水力锚在井下的承受能力。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本申请的目的是提供一种安全可靠的水力锚锚定力测试装置，以能够测试水力锚的最大锚定力。

本申请的技术方案如下：

一种水力锚锚定力测试装置，包括：

试验套管；所述试验套管沿其长度方向具有第一端和第二端；所述试验套管的内部能放置水力锚；

设置于所述第一端的打压件；所述打压件向所述水力锚传输压力使所述水力锚锚定在所述试验套管的内壁上；

连接于所述第二端的推动组件；所述推动组件包括用于封堵所述水力锚靠近所述第二端的一端的封堵件、连接所述第二端的液缸套、位于所述液缸套内的活塞；所述液缸套设有用于向其内部打压的进压孔；所述进压孔位于所述活塞背对所述水力锚一侧。

作为一种优选的实施方式，所述活塞朝向所述进压孔的一侧具有受力平面；所述受力平面与所述液缸套的长度方向垂直，并与所述液缸套的内部横截面相匹配。

作为一种优选的实施方式，所述液缸套的侧壁上设有泄压孔；所述活塞能将所述泄压孔封堵，所述活塞朝向所述水力锚移动预定距离能将所述泄压孔打开，使泄压孔与所述进压孔相通。

作为一种优选的实施方式，所述液缸套远离所述第二端的一端设有封堵盖；所述进压孔将所述封堵盖贯通。

作为一种优选的实施方式，所述活塞具有与所述液缸套的内壁相贴合的本体、以及设置于所述本体朝向所述水力锚的顶抵杆；所述顶抵杆与所述本体同轴设置。

作为一种优选的实施方式，所述本体的周侧壁和所述液缸套的内壁之间设有至少一个密封圈。

作为一种优选的实施方式，所述封堵件面对所述活塞的一端设有供所述顶抵杆伸入的扶正凹槽。

作为一种优选的实施方式，所述封堵件包括丝堵。

作为一种优选的实施方式，所述液缸套通过接箍连接所述试验套管。

作为一种优选的实施方式，所述接箍的两端分别通过内螺纹与所述液缸套、所述试验套管相连接。

作为一种优选的实施方式，所述打压件包括与所述试验套管同向延伸的打压管；所述打压管和所述第一端之间还设有扶正环，所述扶正环固定连接于所述第一端的内壁；所述打压管的一端用于连接所述水力锚，另一端连接第一压力源。

作为一种优选的实施方式，所述进压孔连接有第二压力源；所述第二压力源连接有压力计。

有益效果：

本申请所提供的水力锚锚定力测试装置通过设有打压件和推动组件，通过分别向打压件和推动组件进行打压操作即可实现水力锚的锚定力测试，容易实施，操作简便。同时，通过观察到水力锚的位移情况读取相应的打压压力值即可完成测试，测试现象直观，可以有效解决水力锚无法测试锚定力的问题，对管柱设计具有指导意义。

同时，该水力锚锚定力测试装置可以多次使用，降低试验测量成本。并且，适应多种规格的水力锚，应用场景广泛，配合相应的保护措施，十分安全可靠。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施方式中的一种水力锚锚定力测试装置剖面示意图；

图2是图1的液缸套剖面示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图2。本申请实施方式中提供一种水力锚锚定力测试装置，包括：试验套管1；所述试验套管1沿其长度方向具有第一端15和第二端16；所述试验套管1的内部能放置水力锚20；设置于所述第一端15的打压件2；所述打压件2向所述水力锚20传输压力使所述水力锚20锚定在所述试验套管1的内壁上；连接于所述第二端16的推动组件；所述推动组件包括用于封堵所述水力锚20靠近所述第二端16的一端的封堵件17、连接所述第二端16的液缸套4、位于所述液缸套4内的活塞5；所述液缸套4设有用于向其内部打压的进压孔6；所述进压孔6位于所述活塞5背对所述水力锚20一侧。

在本申请实施方式中，试验套管1的材质可以与现场套管材质相同，以获得准确的试验结果。该试验套管1可以适应多种规格的水力锚20，水力锚20的结构可以如申请号CN201620872916.0披露的“一种用于石油开采领域的水力锚”所记载，也可以为申请号CN201720840885.5披露的“水力锚”所记载，还可以为申请号CN201420336311.0披露的“压裂防砂水力锚”所记载等等。

通过封堵件17将水力锚20的下端封堵放置于试验套管1中。将水力锚20在试验套管1居中设置。将打压件2连接于水力锚20的上端，打压件2可以通过打压管线连接第一打压源。通过第一打压源向水力锚20内部打压，使压力快速达到水力锚20的额定工作压力，水力锚20完成锚定试验套管1。

然后，推动组件的进压孔6可以通过打压管线连接第二打压源(未示出)。通过进压孔6向液缸套4内部缓慢打压，直至活塞5推动水力锚20产生位移，读取记录相应的第二打压源的压力值，与活塞5的受力面积相乘即可得到水力锚20的最大锚定力，完成水力锚20的锚定力测试。

在本实施方式中，第一压力源可以为气压源，也可以为液压源。具体的，为和实际应用场景相符，第一压力源可以为液压源。本实施方式通过控制两个压力源进行打压操作即可实现水力锚20锚定力的测量，操作简单可靠。

本实施方式所提供的水力锚锚定力测试装置通过设有打压件2和推动组件，通过分别向打压件2和推动组件进行打压操作即可实现水力锚20的锚定力测试，容易实施，操作简便。同时，通过观察到水力锚20的位移情况读取相应的打压压力值即可完成测试，测试现象直观，可以有效解决水力锚20无法测试锚定力的问题，对管柱设计具有指导意义。

同时，该水力锚锚定力测试装置可以多次使用，降低试验测量成本。并且，适应多种规格的水力锚20，应用场景广泛，配合相应的保护措施，十分安全可靠。

在本申请实施例中，所述活塞5朝向所述进压孔6的一侧具有受力平面14。所述受力平面14与所述液缸套4的长度方向垂直，并与所述液缸套4的内部横截面相匹配。该受力平面14的实际面积即为活塞5的受力面积。

在液缸套4为圆筒结构时，受力平面14为圆形平面。在通过进压孔6注入压力推动活塞5运动时，记录下活塞5推动水力锚20产生位移时的打压压力，将该打压压力与受力平面14的面积相乘即可获得水力锚20的最大锚定力，完成锚定力测试。当然，本申请的液缸套4也并不局限于圆筒结构，其横截面也可以为多边形结构，此时，受力平面14也可以为多边形平面；或者，液缸套4的横截面为不规则形状，相应的，受力平面14也可以为不规则形状等等。

考虑到水力锚20产生位移后所述液缸套4的侧壁上设有泄压孔12。所述活塞5能将所述泄压孔12封堵，所述活塞5朝向所述水力锚20移动预定距离能将所述泄压孔12打开，使泄压孔12与所述进压孔6相通。

在本实施方式中，该泄压孔12可以为圆形孔，也可以其他形状的孔，比如多边形孔或不规则形孔等等。泄压孔12在液缸套4的管壁可以设有一个，也可以设有两个甚至更多个。如图2所示，多个泄压孔12位于液缸套4的同一横截面上，并沿圆周方向均匀分布。泄压孔12的直径可以为3-10毫米。当然，泄压孔12的数量越多，相应的泄压孔12的孔径可以越小。

在本申请实施方式中，所述进压孔6连接有第二压力源。所述第二压力源连接有压力计。第二压力源可以为液压源，也可以为气压源。具体的，第二压力源可以为气压源，压力计可以连接于第二压力源和进压孔6之间的打压管线上。通过压力计可以获取活塞5推动水力锚20产生位移时的压力，结合活塞5的受力面积即可得到水力锚20的锚定力。

在本实施方式中，所述液缸套4远离所述第二端16的一端设有封堵盖10。所述进压孔6将所述封堵盖10贯通。其中，封堵盖10与液缸套4可以为一体结构。封堵盖10也可以通过焊接、螺栓连接等方式密封连接在液缸套4的一端，本申请并不作限制。进压孔6可以设置于封堵盖10的中心位置，也即，进压孔6与液缸套4同轴设置。进压孔6还可以连接有管接头，以连接第二压力源。

为使得活塞5与水力锚20接触平稳，使水力锚20平稳产生位移，从而获得准确的测量结果。所述活塞5具有与所述液缸套4的内壁相贴合的本体7、以及设置于所述本体7朝向所述水力锚20的顶抵杆8。所述顶抵杆8与所述本体7同轴设置，以避免施力发生侧偏。顶抵杆8与本体7可以为一体结构，也可以通过焊接、铆接、插接等固定连接方式安装在本体7的一侧。

为保证本体7与液缸套4之间密封，避免压力泄露所带来的测量不准确问题。所述本体7的周侧壁和所述液缸套4的内壁之间设有至少一个密封圈9。密封圈9随本体7一同移动。如图1所示的实施例中，本体7整体可以为圆盘结构。多个密封圈9沿活塞5的移动方向排布在本体7与液缸套4之间。在活塞5推动水力锚20移动时，密封圈9经过泄压孔12后实现泄压，活塞5无法推动水力锚20继续移动，保证试验安全。

在本实施方式中，所述封堵件17面对所述活塞5的一端设有供所述顶抵杆8伸入的扶正凹槽13。其中，封堵件17将水力锚20的下端封堵形成盲端。所述封堵件17包括丝堵。在活塞5推动水力锚20时，顶抵杆8的一端先伸入扶正凹槽13中然后顶抵水力锚20。通过扶正凹槽13和顶抵杆8相配合，能使二者的推动施力更加平稳可靠，不易产生侧偏的问题。

在本实施方式中，所述液缸套4通过接箍11连接所述试验套管1。接箍11作为试验套管1和液缸套4之间的连接件，还可以作为整个装置的固定部，通过接箍11将整个装置固定在地钳(试验台)上。该地钳通过夹持工具将液缸套4固定在试验位置。具体的，所述接箍11的两端分别通过内螺纹与所述液缸套4、所述试验套管1相连接。

在本实施方式中，所述打压件2包括与所述试验套管1同向延伸的打压管。所述打压管和所述第一端15之间还设有扶正环3，所述扶正环3固定连接于所述第一端15的内壁；所述打压管的一端用于连接所述水力锚20，另一端连接第一压力源。扶正环3可滑动地套设于所述打压管外。

考虑到活塞5推动水力锚20时一旦达到水力锚20的锚定极限(最大锚定力)，测试力超过锚定力时水力锚20整体产生位移。通过固定设置在试验套管1一端的扶正环3可以限制水力锚20的位移，防止发生危险。

在本实施方式中，打压管的外壁可以与扶正环3的内壁相贴合，从而扶正环3可以将打压管在试验套管1中扶正，使其与水力锚20相同轴连接。并且，通过设有扶正环3，在水力锚20被活塞5顶抵移动至与扶正环3接触时能被扶正环3限位，防止产生危险。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。