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专利号: 2021103552422
申请人: 东北石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-05-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高压气井井口密封模拟装置,包括动力系统、气体泄漏检测单元和反馈控制单元,其特征在于:

所述动力系统包括电机、联轴器、曲轴连杆机构、模拟管柱以及防喷器胶筒,电机通过电机安装法兰固定在电机支座上,电机与曲轴连杆机构由联轴器连接,其固定方式为键连接,所述曲轴连杆机构用于将电机的旋转运动转换为往复直线运动,并与模拟管柱经螺纹连接,使模拟管柱与防喷器胶芯往复摩擦,用于模拟气井工况;

所述曲轴连杆机构包括曲轴、连杆、滑块以及外部壳体,连杆经连杆螺母与曲轴连接,滑块与连杆由活塞螺母和活塞螺栓连接,滑块由曲轴连杆机构带动在外部壳体的腔体内往复运动,以使电机的旋转运动转换成往复直线运动;

所述气体泄漏检测单元包括放置在实验台底座上的气体增压器、储气罐、防喷器、气体检测仓以及防护罩上的报警器,气体检测仓内具有气体检测传感器;所述气体增压器经输气管将气体打入储气罐中,储气罐用于模拟气井井口压力;所述气体增压器打入储气罐的压力能调,用以测试防喷器在不同压力下的密封性能;所述储气罐与防喷器以及防喷器与气体检测仓均由螺栓相互连接,用于连接的端面设有密封槽,以防止气体泄漏;气体检测传感器置于气体检测仓入口前端的内壁上,气体检测仓的末端与模拟管柱之间设有橡胶密封圈,用于防止气体泄漏;所述报警器与气体检测传感器通过导线连接,用于显示气体检测仓内实时气体浓度以及超过设定的浓度范围后报警;所述防喷器包括橡胶胶筒、液囊、上芯头、下芯头和外部壳体,所述防喷器与液压泵通过油管连接,所述液压泵为防喷器提供抱紧模拟管柱的负载;

所述反馈控制单元包括气体检测传感器、压力传感器、信号转换器、控制器和小型液压站;所述反馈控制单元的反馈控制过程为通过气体检测传感器测量气体检测仓内的气体密度,将信号传至信号转换器转换成电信号,根据电信号的强弱,控制器发生响应,控制液压泵向防喷器给压,同时控制器依据压力传感器传递的压力信号,进行比例控制,直至系统压力与密封接触压力动态平衡后气体检测传感器无泄漏信号为止;

上述三个单元按照如下方式配合:

动力系统为模拟管柱提供动力,使其与橡胶胶筒发生相对滑动,同时,在运动过程中如有气体泄漏至气体检测仓内,气体泄漏检测单元开始工作,气体检测传感器检测气体并通过信号转换器将信号转至报警器发生响应;反馈控制单元利用气体检测传感器的信号通过信号转换器转至控制器控制液压泵向动力系统中的防喷器给压,在给压过程中,控制器会依据压力传感器传递的防喷器中的压力信号,进行比例控制,直至在动力系统继续运动时气体泄漏检测单元不再报警为止。