一种原位水泥养护的高温高压堵漏装置的制作方法

本发明涉及水泥养护堵漏实验装置，更具体地说涉及一种原位水泥养护的高温高压堵漏装置。

背景技术：

1、公开号为cn102518432a，公开日为2012年6月27日，名称为“高温高压漏失地层模拟封堵测试装置”的发明专利申请公布文本，公开了一种高温高压漏失地层模拟封堵测试装置，主要由气源、油箱、上釜体、下釜体、水源、磁力驱动器、中央处理系统、集液罐组成，上釜体连接油箱、气源，下釜体连接水源，上釜体、下釜体既分别连接加压泵、泄压泵，又分别连接压力传感器和热电偶，该压力传感器、热点偶与中央处理系统相连；上釜体内部有桨叶，桨叶转轴通过磁力驱动器被变频电机带动旋转；下釜体内部有模拟岩心并连接集液罐。该发明能模拟钻井工作液在不同井深、温度、压力、漏失类型的地层条件、浆体流态以及井筒和地层之间高温高压下的压差等复杂工况条件，测试封堵相关参数确定漏失封堵效果，从而优选出钻井工作液体系。

2、上述现有的地层模拟封堵测试装置，操作较为复杂，例如，其采用磁力驱动器作为桨叶与变频电机之间的联轴器，占用了上釜盖上部的操作空间，给实验操作带来较大的不变。整个实验模拟过程中，即采用了油压模拟，又采用了气压模拟，压力模拟系统较为复杂，不便于操作。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种原位水泥养护的高温高压堵漏装置，本发明的发明目的在于提供一种便于拆卸和安装，压力模拟满足堵漏实验要求，操作简单的高温高压堵漏装置。本发明的堵漏装置，釜体结构中的桨叶利用旋转密封组件与上釜盖装配在一起，驱动电机连接传动离合组件，驱动电机与传动离合组件固定在釜体上方，旋转密封组件的传动轴与传动离合组件的离合轴通过键配合的联轴器连接，便于拆装。本发明的堵漏装置的压力模拟系统进采用气源和水源进行压力模拟，进行堵漏模拟，模拟效果好，操作简单。

2、为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的。

3、本发明公开了一种原位水泥养护的高温高压堵漏装置，包括实验釜体、旋转基座、压力模拟系统、桨叶驱动系统和控制柜；

4、所述实验釜体包括上釜体、下釜体、中间釜盖、上釜盖和下釜盖，中间釜盖连接在旋转基座上，上釜体和下釜体分别密封装配在中间釜盖的上下两端；上釜盖密封装配在上釜体端部，下釜盖密封装配在下釜体端部；中间釜盖上设置有连通上釜体内上釜腔与下釜体内下釜腔的连接通路，在中间釜盖上装配有用于控制连接通路通断的高压针阀；在上釜体和下釜体上分别套设有冷却加热套，冷却加热套上设置有电加热器，所述电加热器与控制柜电连接；

5、上釜盖上装配有旋转密封组件，上釜腔内设置有搅拌桨叶，搅拌桨叶上端与旋转密封组件的传动轴相连；所述桨叶驱动系统通过旋转机架固定在上釜盖的上方，所述桨叶驱动系统包括驱动电机和传动离合组件，传动离合组件的离合花键轴与旋转密封组件的传动轴通过键配合的联轴器连接；驱动电机与控制柜电连接；

6、所述压力模拟系统包括与上釜腔相连的加压管路和泄压管路，与下釜腔相连的水源压力管路和漏失计量管路，漏失计量管路出口端设置量杯和用于称取量杯重量的电子秤；

7、其中，加压管路一端连接气源另一端通过釜盖接头与上釜腔连通；加压管路上设置有压力传感器ⅰ和加压电磁阀；泄压管路上设置有泄压电磁阀；水源压力管路一端连接水源，另一端连接下釜腔，所述水源压力管路上设置有压力传感器ⅱ和增压泵；所述漏失计量管路上设置有气动针阀；

8、所述电子秤、压力传感器ⅰ、加压电磁阀、泄压电磁阀、压力传感器ⅱ和增压泵均与控制柜电连接。

9、进一步优选的，所述旋转密封组件还包括密封座、密封环、传力轴套和密封压盖，所述上釜盖上设置有用于装配所述旋转密封组件的装配槽，所述密封座装配在装配槽底部，传动轴上设置有与密封座配合的轴向限位凸台，传力轴套螺纹连接在所述装配槽上并将密封座抵紧在装配槽底部，传力轴套与密封座之间形成容纳所述限位凸台的限位腔，限位凸台的上方和下方均设置有密封环；密封压盖装配在传力轴套上，所述传动轴下端穿过密封压盖、传力轴套和密封座向釜体内延伸。

10、更进一步优选的，所述密封座外壁与装配槽内壁通过多道o型圈ⅰ密封，限位凸台底部的密封环与密封座之间设置有四氟垫圈，限位凸台顶部的密封环与传力轴套之间设置有四氟垫圈，所述密封环为碳石墨密封环。

11、更进一步优选的，所述传力轴套外壁与装配槽内壁之间通过多道o型圈ⅱ密封，密封压盖下设置有齿形滑环式组合密封件实现对传力轴套和传动轴的密封。

12、进一步优选的，所述传动离合组件还包括离合轴套和同步轮，离合轴套通过轴承装配在传动支撑板上，所述传动支撑板与旋转机架相连，所述驱动电机固定装配在传动支撑板上；同步轮套设在离合轴套上并与其同轴固定装配在一起，花键轴从离合轴套穿过，花键轴上端装配手动旋钮；花键轴位于离合轴套内的部分与离合轴套通过滚珠花键配合传动；驱动电机通过同步带带动同步轮转动。

13、更进一步优选的，离合轴套上端通过轴承装配在传动支撑板上，离合轴套下端通过轴承装配在支撑座上，支撑座装配在轴承定位座上，轴承定位座通过连接轴与传动支撑板装配在一起；在离合轴套上端设置有锁紧丝堵。

14、更进一步优选的，在花键轴的下端套设有复位弹簧，所述复位弹簧上端与离合轴套接触，复位弹簧的下端与弹簧垫圈接触，所述弹簧垫圈与花键轴相对固定。

15、进一步优选的，所述键配合的联轴器包括第一联轴件和第二连轴件，第一联轴件固定装配在花键轴下端，第二联轴件固定装配在传动轴上端，第一联轴件与第二联轴件键配合传动。

16、进一步优选的，所述增压泵为气动增压泵，气动增压泵连接气源，在其连接气源的管路上设置有增压泵电磁阀，所述增压泵电磁阀与控制柜电连接。

17、更进一步优选的，所述气动针阀连接气动增压泵的气源，在气动针阀连接该气源的管路上设置有气控针阀电磁阀，所述气控针阀电磁阀与控制柜电连接。

18、与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：

19、1、本发明的实验釜体用于模拟堵漏实验，压力模拟系统与实验釜体相连用于模拟高压环境，便于测试不同高压环境下水泥浆的养护情况，桨叶驱动系统驱动上釜体内搅拌桨叶转动，用于模拟水泥浆的流动状态，以满足不同流动状态下水泥浆的养护，控制柜作为整个堵漏装置的控制中枢，由控制柜进行各个实验阶段的参数控制、记录和模拟，可实现自动化堵漏模拟，方便操作人员记录实验数据和模拟实验参数。本发明将实验釜体装配在旋转基座上，在进行实验釜体的装配时，旋转基座可带动实验釜体旋转，便于实验釜体的装配和拆卸，更加有利于操作人员的操作。本发明特别的采用传动离合组件和旋转密封组件的配合，使得旋转密封组件可与传动离合组件进行拆分，与磁力驱动联轴器的方式相比，可节约上釜盖的操作空间，便于实验釜体的操作和装配，传动离合组件的结构相对于磁力驱动联轴器的结构更加简便，便于操作人员的维护，旋转密封组件结构相较于现有采用磁力驱动联轴器与上釜盖之间的密封结构而言，结构更加简化，密封效果更好。

20、2、本发明仅仅使用气源管路和水源管路即可实现对水泥浆的堵漏性能的测试，相对于现有技术中还需要油液模拟的技术方案而言，操作更加简单。且在本发明新气源管路与水源管路的配合下，本发明堵漏装置可实现原位水泥养护，不需要多次实验，简化实验程序。

21、3、本发明提供的旋转密封组件结构简单，传动密封效果好，密封座的设置避免上釜腔内压力向上釜盖的装配槽中逸散，密封环的设置，一方面加强了密封效果，另一方面也可以降低传动轴上限位凸台与密封座之间的摩擦，减小摩擦阻力，延长传动轴的使用寿命和密封寿命。传力轴套的设置，使得密封座、密封环的装配更加紧密，避免其装配存在间隙，在传动轴工作时发生轴向撺动，影响水泥浆流动模拟精度，同时也避免影响密封性能。密封压盖进一步增加了密封性，避免上釜腔内压力沿传动轴进行逸散，从而影响实验精度。

22、4、本发明的密封座采用o型圈ⅰ密封，密封结构简单，成本低，密封效果好。密封环之间设置四氟垫圈，起到一定的缓冲作用，降低密封环和密封座的磨损，也减缓了其轴向受力，增强密封性能的同时延长其使用寿命。

23、5、本发明的传动离合组件结构简单，配合紧密，可实现与传动轴的离合装配，同时旋转机架的设置，可以在装配实验釜体时，避开实验釜体上的操作空间，以便于对实验釜体进行操作。

24、6、本发明离合轴套通过轴承装配在传动支撑板，在其下端又设置了轴承定位座和支撑座，确保离合轴套的装配稳定性，驱动电力动力传输的稳定性。

25、7、本发明在花键轴上设置复位弹簧，便于在其与传动轴的离合时进行复位。

26、8、本发明将传动离合组件与旋转密封组件之间连接的联轴器设计成两个键配合传动的联轴件，可实现传动离合组件与旋转密封组件的分离和连接，连接结构简单、传动稳定，便于分离和连接。

27、9、本发明采用气动增压泵作为水源压力管路的增压设备，并通过控制柜控制气动增压泵的气源连接管路上的增压泵电磁阀，便于对水源压力管理通入到下釜腔内的压力进行控制。气动针阀采用与气动增压泵相同的气源，节约设备资源，降低设备成本，同时利用气动针阀电磁阀控制气动针阀的开启和关闭。