Стенд для испытания заполненного газообразным углеводородом скважинного оборудования внешним гидравлическим давлением при высоких температурах

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности, в частности, при проведении испытаний заполненного газообразным углеводородом скважинного оборудования внешним гидравлическим давлением при высоких температурах.

Известна «Установка для испытания труб на смятие внешним гидравлическим давлением» по патенту РФ на изобретение №2381468, содержащая гидроцилиндры, раму, контейнер, заключенный в этой раме, на которую нанесена многослойная намотка из высокопрочной ленты, основание, верхнюю пробку, нижнюю пробку, стенд для сборки образцов труб, при этом введена оправка для фиксации образца трубы, и совмещенные с ней верхняя и нижняя заглушки, а герметизация зазоров между торцами образца испытуемой трубы и верхней и нижней заглушек произведена технологическим уплотнением, которое состоит из стальной ленты, наматываемой в несколько слоев на верхнем и нижнем стыках образца трубы и заглушках, и намотанной поверх упомянутой стальной ленты полиуретановой ленты.

Недостатком известного устройства по патенту РФ на изобретение №2381468 является невозможность испытания внешним гидравлическим давлением трубы, заполненной газообразным углеводородом под высоким давлением, при высокой температуре.

Известна «Установка для механических испытаний материалов в различных средах при высоких температурах и давлениях» по патенту РФ на изобретение №2240531, принятая в качестве ближайшего аналога, содержащая рабочую камеру с захватами для образца, механизм нагружения, нагреватель, средства подачи газовой среды и контрольно-измерительную аппаратуру, при этом стенки и фланцы рабочей камеры снабжены рубашкой охлаждения, штанги захватов образца и тоководы нагревателя имеют протоки охлаждения, с внутренней стороны рубашки охлаждения расположена теплоизолирующая конструкция, кроме того, на входе в рабочую камеру газовой среды дополнительно введены подпитывающий расширительный бачок с поршнем и регулятором подачи управляющего газа, а нагреватель выполнен в форме спирали и расположен в рабочей камере таким образом, что образец находится внутри спирали.

Недостатком известного устройства по патенту РФ на изобретение №2240531 является невозможность испытания внешним гидравлическим давлением образца, заполненного газообразным углеводородом под высоким давлением.

Перед заявляемым изобретением поставлена задача испытания внешним гидравлическим давлением скважинного оборудования, заполненного газообразным углеводородом под высоким давлением, при высоких температурах.

Поставленная задача в заявляемом изобретении решается за счет того, что стенд для испытания заполненного газообразным углеводородом скважинного оборудования внешним гидравлическим давлением при высоких температурах содержит корпус с герметично закрытой крышкой внутренней полостью, в которой установлено скважинное оборудование, внутренняя полость имеет возможность соединения с системой создания гидравлического давления и имеет возможность соединения с линией сброса жидкости, на корпусе установлен охватывающий внутреннюю полость нагреватель, при этом скважинное оборудование с одной стороны соединено с верхней частью внутренней камеры сосуда высокого давления, а с другой стороны имеет возможность соединения с линией сброса газа, верхняя часть внутренней камеры имеет возможность поочередного соединения с системой подачи газообразного углеводорода и с системой подачи инертного газа, нижняя часть внутренней камеры имеет возможность соединения с системой повышения давления, внутренняя камера на границе между верхней частью и нижней частью имеет возможность соединения с линией слива жидкости.

Заявленное изобретение отличается от известного технического решения по патенту РФ №2240531 тем, что скважинное оборудование с одной стороны соединено с верхней частью внутренней камеры сосуда высокого давления, а с другой стороны имеет возможность соединения с линией сброса газа, верхняя часть внутренней камеры имеет возможность поочередного соединения с системой подачи газообразного углеводорода и с системой подачи инертного газа, нижняя часть внутренней камеры имеет возможность соединения с системой повышения давления, внутренняя камера на границе между верхней частью и нижней частью имеет возможность соединения с линией слива жидкости.

Указанное отличие позволило получить технический результат, а именно, обеспечило испытание внешним гидравлическим давлением скважинного оборудования, заполненного газообразным углеводородом под высоким давлением, при высоких температурах.

На фиг. 1 представлена схема стенда для испытания заполненного газообразным углеводородом скважинного оборудования внешним гидравлическим давлением при высоких температурах.

Стенд для испытания заполненного газообразным углеводородом скважинного оборудования внешним гидравлическим давлением при высоких температурах (фиг. 1) содержит корпус 1 с герметично закрытой крышкой 2 внутренней полостью 3, в которой установлено скважинное оборудование 4, внутренняя полость 3 имеет возможность соединения с системой 5 создания гидравлического давления и имеет возможность соединения с линией 6 сброса жидкости, на корпусе 1 установлен охватывающий внутреннюю полость 3 нагреватель 7, при этом скважинное оборудование 4 с одной стороны соединено с верхней частью 8 внутренней камеры 9 сосуда 10 высокого давления, а с другой стороны имеет возможность соединения с линией 11 сброса газа, верхняя часть 8 внутренней камеры 9 имеет возможность поочередного соединения с системой 12 подачи газообразного углеводорода и с системой 13 подачи инертного газа, нижняя часть 14 внутренней камеры 9 имеет возможность соединения с системой 15 повышения давления, внутренняя камера 9 на границе 16 между верхней частью 8 и нижней частью 14 имеет возможность соединения с линией 17 слива жидкости.

Стенд для испытания заполненного газообразным углеводородом скважинного оборудования внешним гидравлическим давлением при высоких температурах (фиг. 1) работает следующим образом. Перед началом испытания скважинного оборудования 4 на стенде:

- Система 5 создания гидравлического давления отключена.

- Система 12 подачи газообразного углеводорода отключена.

- Система 13 подачи инертного газа отключена.

- Система 15 повышения давления отключена.

- Линия 6 сброса жидкости перекрыта.

- Линия 11 сброса газа перекрыта.

- Линия 17 слива жидкости перекрыта.

Скважинное оборудование 4 помещают во внутреннюю полость 3 корпуса 1. Скважинное оборудование 4 соединяют с одной стороны с верхней частью 8 внутренней камеры 9 сосуда 10 высокого давления, а с другой стороны соединяют с линией 11 сброса газа. Внутреннюю полость 3 герметично закрывают крышкой 2. Так как смесь углеводорода, например метана, с воздухом взрывоопасна, то перед испытанием продувают скважинное оборудование 4 и внутреннюю камеру 9 сосуда 10 высокого давления инертным газом, например азотом или аргоном. Для уменьшения расхода инертного газа внутреннюю камеру 9 заполняют жидкостью, например водой. Для этого подключают систему 15 повышения давления и открывают линию 17 слива жидкости. Жидкость из системы 15 повышения давления поступает в нижнюю часть 14 внутренней камеры 9. Жидкость заполняет нижнюю часть 14 внутренней камеры 9 до границы 16 между верхней частью 8 и нижней частью 14 внутренней камеры 9. При заполнении внутренней камеры 9 до границы 16 жидкость истекает в открытую линию 17 слива жидкости. Затем систему 15 повышения давления отключают, линию 17 слива жидкости закрывают. Верхнюю часть 8 внутренней камеры 9 подключают к системе 13 подачи инертного газа. Линию 11 сброса газа открывают. Инертный газ под давлением поступает в верхнюю часть 8 внутренней камеры 9 и далее через скважинное оборудование 4 в открытую линию 11 сброса газа. После продувки инертным газом линию 11 сброса газа перекрывают и отключают систему 13 подачи инертного газа.

Создают внешнее гидравлическое давление на скважинное оборудование 4 до 50 МПа (500 кг/см²). Для этого линию 6 сброса жидкости открывают и внутреннюю полость 3 подключают к системе 5 создания гидравлического давления. Жидкость, например вода, под давлением из системы 5 создания гидравлического давления поступает во внутреннюю полость 3 и далее в линию 6 сброса жидкости. После заполнения внутренней полости 3 линию 6 сброса жидкости закрывают. Повышают давление жидкости во внутренней полости 3 до необходимого для проведения испытания и систему 5 создания гидравлического давления отключают.

Создают внутреннее давление газообразного углеводорода, например метана, в скважинном оборудовании 4. Для этого верхнюю часть 8 внутренней камеры 9 подключают к системе 12 подачи газообразного углеводорода. Линию 11 сброса газа открывают. Вытесняя инертный газ, газообразный углеводород под давлением поступает в верхнюю часть 8 внутренней камеры 9 и далее через скважинное оборудование 4 в открытую линию 11 сброса газа. Линию 11 сброса газа закрывают. Повышают давление газообразного углеводорода в скважинном оборудовании 4 до необходимого уровня и систему 12 подачи газообразного углеводорода отключают.

Получение высоких давлений газообразного углеводорода в скважинном оборудовании до 50…100 МПа (500…1000 кг/см²) является сложной технической задачей и требует существенных затрат энергии. Повышение давления в скважинном оборудовании 4 до 50…100 МПа (500…1000 кг/см²) осуществляют дополнительным сжатием газообразного углеводорода жидкостью, например водой. Для этого подключают систему 15 повышения давления. Жидкость из системы 15 повышения давления поступает во внутреннюю камеру 9 и заполняет ее верхнюю часть 8. Жидкость сжимает газообразный углеводород, что приводит к повышению давления в скважинном оборудовании 4 до уровня необходимого для проведения испытания. Затем систему 15 повышения давления отключают.

При необходимости проведения испытания при повышенной температуре подключают нагреватель 7. Скважинное оборудование 4 выдерживают под внешним гидравлическим давлением жидкости и внутренним давлением газообразного углеводорода при повышенной температуре заданное время.

При окончании испытания отключают нагреватель 7. Открыв линию 6 сброса жидкости, снимают внешнее гидравлическое давление во внутренней полости 3 корпуса 1. Открыв линию 11 сброса газа, снимают внутреннее давление газообразного углеводорода в скважинном оборудовании 4 и во внутренней камере 9. Открыв линию 17 слива жидкости, сбрасывают жидкость из внутренней камеры 9 сосуда 10 высокого давления. Затем линию 11 сброса газа, линию 17 слива жидкости и линию 6 сброса жидкости закрывают. Открывают крышку 2 и извлекают скважинное оборудование 4 из внутренней полости 3 корпуса 1. Далее проводят детальные исследования состояния скважинного оборудования 4.

Заявленное изобретение позволило получить технический результат, а именно, обеспечило испытание внешним гидравлическим давлением скважинного оборудования, заполненного газообразным углеводородом под высоким давлением, при высоких температурах.

Стенд для испытания заполненного газообразным углеводородом скважинного оборудования внешним гидравлическим давлением при высоких температурах, содержащий корпус с герметично закрытой крышкой внутренней полостью, в которой установлено скважинное оборудование, внутренняя полость имеет возможность соединения с системой создания гидравлического давления и имеет возможность соединения с линией сброса жидкости, на корпусе установлен охватывающий внутреннюю полость нагреватель, отличающийся тем, что скважинное оборудование с одной стороны соединено с верхней частью внутренней камеры сосуда высокого давления, а с другой стороны имеет возможность соединения с линией сброса газа, верхняя часть внутренней камеры имеет возможность поочередного соединения с системой подачи газообразного углеводорода и с системой подачи инертного газа, нижняя часть внутренней камеры имеет возможность соединения с системой повышения давления, внутренняя камера на границе между верхней частью и нижней частью имеет возможность соединения с линией слива жидкости.