一种用于旋转导向平衡胶套的试验装置的制作方法

本发明涉及石油天然气钻井技术领域，具体涉及一种用于旋转导向平衡胶套的试验装置。

背景技术：

随着水平井、大位移井、多分支井、页岩气等钻井技术的发展，推靠式旋转导向系统已经被广泛应用。在带有独立闭环液压控制系统的推靠式旋转导向工具之中，推靠翼肋的伸缩主要由液压模块内外压差控制。当液压模块中由液压泵驱动液压油产生的压力大于井筒环空中的泥浆压力时，液压油推动活塞带动翼肋伸出。井筒环空中的泥浆压力随深度的变化而不断变化，在旋转导向工具工作的造斜或稳斜段环空泥浆压力通常会达到几十或者一百多兆帕，如果单纯依靠旋转导向系统的液压模块提供压力去克服环空泥浆压力，会提高液压模块的设计要求，降低其寿命，其生产成本非常高。因此，就需要利用平衡胶套来对旋转导向系统的液压模块进行压力补偿，使液压模块内外压力平衡，从而液压泵只要产生几兆帕或者十几兆帕的压力，就能克服环空泥浆压力，使翼肋伸出。

但是，由于平衡胶套长时间处在井下高温高压的环境中，并且在有些工况平衡胶套还会反复的伸缩运动，很容易出现平衡胶套的失效，进而引起整个旋转导向系统不能正常工作。

因此，为了对平衡胶套的性能进行测试和抽检，需要一种能模拟平衡胶套工作状态的装置对其性能进行测试。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种用于旋转导向平衡胶套的试验装置。该试验装置能模拟实际工作状态，从而测试平衡胶套的性能。

根据本发明，提供一种用于旋转导向平衡胶套的试验装置，包括：

密闭的第一腔体，

第二腔体，其设置在第一腔体的内腔中且壁上设置有安装孔，

滑杆，其第一端能穿过安装孔而向第二腔体的内腔中延伸，

驱动机构，其用于驱动滑杆沿着滑杆的轴向反复运动，

其中，旋转导向平衡胶套的内圈与滑杆固定连接而外圈与第二腔体固定连接用于封堵安装孔以形成密闭的第二腔体。

在一个实施例中，第二腔体具有：

箱式主体，

设置在箱式主体的上端开口的密封盖，在密封盖上设置有至少两个内外连通的通孔，

用于可拆卸式封堵各通孔的密封堵头，

其中，安装孔位于箱式主体的下端。

在一个实施例中，至少一个通孔的开口位置高于其它通孔的开口位置。

在一个实施例中，在第二腔体的内腔中固定设置限位件，滑杆的第一端间隔式穿过限位件后与限位螺母固定连接。

在一个实施例中，驱动机构具有：

设置在第一腔体外侧的电机，

凸轮组件，凸轮组件的主动件与电机的输出轴固定连接，

用于连接凸轮组件的从动杆与滑杆的连接架。

在一个实施例中，在第一腔体的内腔中设置用于包围从动杆的导向筒。

在一个实施例中，在导向筒和从动杆之间设置动密封组件。

在一个实施例中，在第一腔体的外壁上设置加热器。

在一个实施例中，第一腔体和第二腔体均由不锈钢材料制成。

在一个实施例中，在第一腔体的外壁上设置用于吊装的提手。

与现有技术相比，本发明的优点在于，使用该试验装置能测试平衡胶套的性能，从而指导实际生产和使用。密闭的第一腔体用于模拟井筒的井下环境，有助于提高模拟精确度；另外，该滑杆能沿着轴向反复运动以促动平衡胶套反复伸缩，以模拟平衡胶套的井下工作状态，从而验证平衡胶套的伸缩性等性能。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的实施例的用于旋转导向平衡胶套的试验装置；

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1显示了根据本发明的用于旋转导向平衡胶套的试验装置100。如图1所示，试验装置100包括第一腔体1、第二腔体2、滑杆3和驱动结构。其中，第一腔体1密闭，用于模拟井筒，以有助于模拟平衡胶套200的实际工作环境。第二腔体2设置在第一腔体1的内腔中。并且在第二腔体2的壁上设置有安装孔21。滑杆3的第一端能穿过安装孔21而向第二腔体2的内腔中延伸。驱动结构用于驱动滑杆3沿着轴向反复运动。

在试验过程中，平衡胶套200的内圈与滑杆3固定，而外圈与第二腔体2固定。在将平衡胶套200设置到位后，平衡胶套200起到了封堵了安装孔21并使得第二腔体2密闭的作用。密闭的第一腔体1用于模拟井筒的井下环境，有助于提高模拟精确度。在驱动结构的作用下，滑杆3沿着轴向反复运动以促动平衡胶套200反复伸缩，模拟平衡胶套200的工作状态，从而试验平衡胶套200的伸缩性能。另外，在滑杆3相对于第二腔体2向外运动过程中，第二腔体2的内腔容积有变大的趋势，此时，由于第一腔体1和第二腔体2内均充满压力液，则平衡胶套200收缩。相反地，在滑杆3相对于第二腔体2向内运动过程中，第二腔体2的内腔有变小的趋势，此时，由于第一腔体1和第二腔体2内均充满压力液，则平衡胶套200伸展。从而该试验装置100还能模拟平衡胶套200的收缩和伸展，以测试其韧性和强度等性能。

在一个实施例中，驱动机构具有电机5、凸轮组件6和连接架8。其中，电机5设置在第一腔体1的外侧，作为动力源。凸轮组件6用于实现滑杆3的轴向反复运动。具体地，凸轮组件6的主动件61与电机5的输出轴51固定连接，以接收输出轴51的转矩。凸轮组件6的从动杆62的一端与主动件61接触以被带动而实现沿从动杆62的轴向反复运动。从动杆62的另一端密封式穿过第一腔体1的壁向第一腔体1的内腔中延伸。连接架8设置在从动杆62和滑杆3之间，以使得从动杆62带动滑杆3运动。上述结构简单，能很容易地实现滑杆3的反复运动。

从动杆62与连接架8的位置在从动杆62的轴向上可调，以使得平衡胶套200的反复伸缩长度尺寸不同，从而进行不同的测试试验，或者，使得该试验装置100适应于不同尺寸的平衡胶套200。结构上，从动杆62与连接架8可以销孔配合。也就是，从动杆62上设置沿着其轴向间隔的多个定位孔，定位销穿过连接架8后插入到不同的定位孔而固定到不同的位置。

需要说明的是，上述只是给出了一种实现滑杆3的反复运动的方式。当然，采用其它的结构形式也同样能实现滑杆3的反复运动，例如，滑杆3与从动杆62为同一部件，而其它结构作出相应的调整和改变，而这种调整和改变是本领域技术人员可以预见的。由此，只要是能实现滑杆3的反复运动的结构均可以落入本申请的保护范围。

在一个实施例中，第二腔体2具有主体22、密封盖23和密封堵头24。主体22为箱式。密封盖23设置在主体22的开口端，用于盖合主体22。并且在密封盖23上设置有至少两个通孔25。密封堵头24可拆卸式设置在通孔25处，用于封堵通孔25。优选地，至少一个通孔25的开口位置高于其它通孔25的开口位置。进一步优选地，开口位置高的通孔25的开口位置比其它通孔25的开口位置高0.2-1厘米，例如，0.8厘米。这种结构中，安装孔21处于箱式主体22的下端，而滑杆3的第一端向上延伸而插入到第二腔体2的内腔中。在试验过程中，向第二腔体2中灌注液压油，用于模拟实际井筒工作环境。而上述结构可以很好地保证第二腔体2内充满液压油，从而保证更好地模拟平衡胶套200的工作环境。

根据本发明，在第二腔体2的内腔中固定设置限位件26。滑杆3的第一端穿过限位件26向上延伸。同时，滑杆3与限位件26间隙配合，以使得滑杆3能相对于限位件26轴向移动。在滑杆3的第一端端头设置限位螺母27，通过旋拧限位螺母27可以定位滑杆3相对于第二腔体2的位置，防止滑杆3相对于限位件26进一步下移。进而在安装过程中，该限位螺母27起到了调节平衡胶套200的位置的作用。

具体地，主体22可以构造有第一部分28和位于第一部分28之下的第二部分29。其中，第一部分28的横截面尺寸大于第二部分29的横截面尺寸。也就是，第二部分29的尺寸相对于第一部分28的尺寸回缩。该限位件26可以构造为盖状，扣合在第一部分28和第二部分29连通的接口处。限位件26在轴向上具有一定的长度，例如5-8厘米。同时，滑杆3与限位件26之间的间隙也可以为0.3-1厘米。该限位件26起到导向滑杆3的作用，进而限定了平衡胶套200的运动方向。

在第一腔体1的内腔中固定设置导向筒4，用于包围从动杆62的外壁。该导向筒4可以固定设置在第一腔体1的上端内壁表面上。该导向筒4限定了从动杆62的运动方向，起到了导向作用。同时，在导向筒4和从动杆62之间设置动密封组件9。该动密封组件9起到了密封第一腔体1的作用，同时也起到了进一步为从动杆62导向的作用。

在一个实施例中，在第一腔体1的外壁上设置加热器10，用于加热第一腔体1的液体而模拟实际工作的高温高压环境。

优选地，第一腔体1和第二腔体2均由不锈钢材料制成。当然，本申请并不限于不锈钢材料，还可以用其它高强度金属制成。

在第一腔体1的外壁上设置用于吊装的提手11。该提手11为固定设置在第一腔体1的上表面的环状。

从动杆62可以连接多个滑杆3，且各滑杆3对应一个第二腔体2，以在一次试验过程中测试多个平衡胶套200。而为了使得第二腔体2能均匀地接触第一腔体1内的压力液，更好地模拟实际工作环境，第二腔体2通过吊装条12设置在第一腔体1的内腔的上表面上。

以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。