CN101611300A - 一种用于对管道的一部分进行渗漏测试和/或压力测试的设备以及使用该设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对管道(7)的一部分进行渗漏测试和/或压力测试的设备(1)，所述设备(1)包括至少两个间隔开的封隔器元件(3、5)，所述封隔器元件布置来在所述至少两个封隔器元件(3、5)和管道(7)的内部护套表面之间的环形空间中限定出流体容积(10)，并且所述设备(1)装备有用于在所述流体容积(10)和直接位于所述设备(1)的上游及下游的流体之间产生压力差的装置，并且装备有用于检测所述流体容积(10)的压力的装置。本发明还涉及一种使用所述设备的方法。

Description

一种用于对管道的一部分进行渗漏测试和/或压力测试的设备以及使用该设备的方法

技术领域

本发明涉及一种用于管道的渗漏测试和/或压力测试的设备和方法。更特别是，其涉及一种用于管道支线的一部分或多部分的渗漏测试和/或压力测试的设备和方法，例如，所述管道支线用于与油和气回收有关的井中。

虽然在下文中主要论述了井的一部分管道的渗漏测试和/或压力测试使用的设备和方法，但是很清楚，本发明的设备和方法可以用于布置来输送流体的任何管道的渗漏测试和/或压力测试。

背景技术

井中的管道支线包括井衬管和布置在该井衬管下面的延伸管。井衬管和延伸管分别被所属技术领域的技术人员通称为“套管(casing)”和“衬管(liner)”。相应地，套管和衬管之间的连接部分通称为“衬管搭接(linerlap)”。这些术语也可以用于本文件中。

例如(但不限于)，本发明可以用于井中的管道支线的渗漏测试和压力测试中。为了简单起见，以下仅使用了渗漏测试的术语，虽然所述术语应理解为可能包括压力测试。

技术人员还已知了(例如)油井中的管道支线的重要性，油井是流体密封的，并且特别地气体泄漏可能出现安全事故。

当对包括套管和衬管及它们之间的连接部分的管道支线进行渗漏测试时，已知的是在套管中运行所谓的测试或检修封隔器。测试封隔器在管道内运行多远是不同的，但是一般是运行到套管的中间部分。

在钻机安装在井上方的情况中，通常利用钻杆使具有相关设备的测试封隔器运行到井内。在不安装钻机的情况中，还使用挠性管或不压井起下作业装置。

在已经设置好封隔器之后，为在分隔器的上游和下游依次对管道进行渗漏测试提供了可能性。至于如何进行这种渗漏测试的详细步骤是本领域技术人员众所周知的，并且在此将不再进一步叙述。

存在与上述现有技术有关的几个缺陷。

利用钻杆使封隔器运行到井内是耗时的并且一般可能花费24-48个小时。此外，所述工作表现为(另外)包括许多重型设备提升操作的劳动密集型操作。这表现为对所述工作中的操作人员的危险因素。另外，所述操作涉及了相当大的成本。

通过在套管中设置测试封隔器，将限定出封隔器的下游容积和封隔器的上游容积。封隔器的上游容积(其在垂直井中位于封隔器的下面)包括套管和衬管之间的接头，所谓的“衬管搭接”。在渗漏测试期间，如果在封隔器的上游出现渗漏，则不可能确定渗漏是否处于管道之间的接头处，例如，在所述的衬管搭接处，或者渗漏是否处于封隔器的上游的其它点处。因此，需要进一步和耗时的操作来更精确地确定渗漏在哪里。如果确定了渗漏位于衬管中的某处，则必须将测试封隔器从井中移除并且必须将新的并且适应衬管尺寸的更小的封隔器插入井中。依次，这将涉及进一步的时间浪费和劳动密集型操作。

现有技术的渗漏测试的进一步的缺陷涉及测试的准确性。在压力下的大量流体中只出现相对小的渗漏已经产生了挑战。因此，容许的准确度的结果需要相对长的压力保持时间，其依次导致了资源方面的缺陷。

发明内容

本发明的目的是补救或减少现有技术的至少一个缺陷。

通过在以下的描述和随后的权利要求中所指明的特征来获得该目标。

在本发明的第一方面，提供了一种用于至少一部分管道的压力和渗漏测试的设备，所述设备包括至少两个间隔开的封隔器元件，该封隔器元件被布置成在所述至少两个封隔器元件和管道的内部护套之间的环状空间中限定了流体的容积量，所述设备装备有用于在所述流体容积和位于紧邻设备的上游及下游的流体之间提供压力差的装置，并且装备有用于检测所述流体容积的压力的装置。

在优选实施例中，所述至少两个封隔器元件是可重复的。即，封隔器可以扩张和收缩多次。因此，获得了可以不必将所述设备从(例如)井中拔出来而连续地对管道的几个不同部分进行压力测试的优越特点。

在一个实施例中，所述至少两个封隔器元件包括第一直径的第一封隔器元件和第二直径的第二封隔器元件，第一直径实质上等于第二直径。当设备被插入实质上均匀直径的一部分管道内时，所述实施例是有益的。

在一个实施例中，所述至少两个封隔器元件包括第一直径的第一封隔器元件和第二直径的第二封隔器元件，第一直径大于第二直径。例如，当使用所述设备来对(例如)套管和衬管之间的连接部分进行渗漏测试或压力测试时，所述实施例是有益的。

在一优选实施例中，至少两个封隔器元件中的至少一个被连接到流体储罐上，所述流体储罐布置来连通入和连通出至少两个间隔开的封隔器元件之间的至少一个流体容积上，由此产生所述的压力差。

流体储罐优选布置在设备的一部分中。

如果可以以自身已知的方法实质上实时地(优选而不是必须的)记录至少压力(而且在所述至少一个流体容积中测量到的其他参数)和/或将其从井中传送出来，则是有益的。

在一优选实施例中，在设备的紧邻上游和下游放置至少可以测量管道中的流体的压力的测量器具。

如果可以以自身已知的方法实质上实时地(优选而不是必须的)记录在设备的紧邻上游和下游进行测量的测量结果和/或将其从井中传送出来，则是有益的。

在一个实施例中，所述设备还装备有用于检测封隔器元件和/或紧邻设备的上游及下游之间的流体容积中呈现的流体中的温度的器具，从而可以补偿由于流体温度的变化而引起的流体压力的变化并且不会错误地指示流体渗漏。例如(但不限于)，可以利用自身已知的软件来计算所述补偿，该软件在计算机上运行。

在一个实施例中，所述设备还装备有布置成测量从封隔器元件之间的流体容积中流出的流体的流量测量器具。这样的测量器具可以提供可能的渗漏的规模的有用信息。还可以紧邻设备的上游和下游布置相应的测量器具。

可以通过将所述设备放置在管道支线的一部分中来使所述设备运行进和出该井。然而，如开始所叙述的，这将是耗时的，并且因此是费用高的。因此，利用所谓的e线/绳索、挠性管、所谓的“平直管线”或井下牵引器来将所述设备布置成被插入到井内。

当显示渗漏时，如果可以密封渗漏并且然后不必将所述设备从井中拔出来而再进行加压测试，则是有益的。因此，在一优选实施例中，所述设备还装备有渗漏密封装置，其被布置成选择性地从设备脱开。

在第一实施例中，可以由自身已知的流体来构造所述渗漏密封装置，其被布置成在渗漏部位中形成阻碍。流体可以被容纳在设备的一部分中并且当需要时可以被从设备连通到渗漏部位处。

在第二实施例中，利用开始定位在设备的一部分中的机械密封装置来构造所述渗漏密封装置。当有必要时，可以利用自身已知的脱开机构将所述密封装置从设备上脱开，并且以自身已知的方法将其传送成与显示渗漏的管道的部分接触。例如(但不限于)，通过套筒部分来形成机械密封装置，该套筒部分被锻造成与一部分管道密封接触。

在第三实施例中，渗漏密封装置是由所述流体和所述机械装置的结合形成的。

优选是，本发明的设备是基于模块的。这意味着例如可以轻易地利用另一封隔器的尺寸来替换一个封隔器的尺寸而不需要替换其他部件。

在第二方面，本发明是由渗漏测试和/或压力测试管道的一部分的方法形成的，其中在所述管道的预定部分中定位设备，该设备包括至少两个间隔开的封隔器元件，该封隔器元件布置成在所述至少两个封隔器元件和管道的内部护套之间的环状空间中限定至少一个流体容积量，在所述流体容积中产生了流体容积和位于紧邻设备的上游及下游的流体之间的压力差，监视所述压力差以显示随时间的压力差的任何变化。

附图说明

在下文中，描述了在附图中可见的优选实施例的实例，其中：

图1显示了本发明的设备的第一实施例的视图，其包括两个间隔开的封隔器，所述设备在套管内被移动；

图2显示了图1的设备的视图，该设备被定位在围绕套管形成的薄弱区域中；

图3显示了图2的设备的视图，所述封隔器已经被放置好；

图4a按一更大比例显示了图2的下部封隔器元件的细节图；

图4b按一更大比例显示了图3的下部封隔器元件的细节图；

图5按一更小比例显示了当已经在井中将设备拔得更高并且设置在薄弱区域上的一部分中时的所述设备；和

图6显示了本发明的设备的第二实施例的视图，所述设备被放置在所谓的衬管搭接上，并且封隔器元件被设置在套管中和衬管中。

具体实施方式

在图中，附图标记1表示装备有第一封隔器元件3和第二封隔器元件5的设备。设备1被布置成插入到井管道支线7内。为简单起见，在下文中将井管道支线7称为管道支线7。

当已经将设备1运送到井管道支线7内的期望位置上时，可以使一个或两个封隔器元件3、5扩张成与管道支线7的内部护套表面的相应部分邻接。

图1显示了当将其移动到管道支线7内时的设备1。设备1的封隔器元件3、5在未激活或收缩位置中。利用所谓的e线/绳索8将设备1行进到管道支线7内并且从其中拨出来，所述e线/钢丝绳以自身已知的方式被连接到设备1的上部。

图1到3和5所示的设备1的封隔器元件3、5具有实质上相同的直径并且被布置成可扩张成邻接靠着管道7的内部部分，该管道7的内部部分具有实质上均匀的内径。例如，这样的管道7可以是套管。

在已经将设备1放置在管道支线7内的期望位置上之后，参见图2，可以扩张第一封隔器元件3和第二封隔器元件5，各分别地或两者都与管道支线7的内部护套表面邻接，参见图3。

以自身已知的方式来设置封隔器元件3、5，例如(但不限于)，依靠集合体(未显示)所提供的液压力，该集合体优选地被布置在设备1的一部分中。在优选实施例中，集合体被布置成从表面来控制，例如，经由电缆8(所谓的e线)。

为了能够提供设备1在井管道7内的可靠固位，该设备装备至少一个锚定件(未显示，但其自身是已知的)或者滑动件。以对于所属技术领域的专业人员熟知的方法来设置和脱开至少一个锚定件，并且因此在此不进一步描述。

在已经设置好封隔器元件3、5之后，在管道支线中限定三个流体容积9、10、11；第一流体容积9在设备1的上游(对于生产井，在图中设备1的下面)；第二流体容积10，其被限定在封隔器元件3、5、管道支线7的内部护套表面以及设备1的外壳部分或心轴13之间的环状空间中；并且第三流体容积11在设备1的下游(对于生产井，在设备1的上方)。

设备1装备有三个自身已知种类的传感器(未显示)，其被布置成至少能够检测和记录所述三个流体容积9、10、11的流体压力。

通过分别给第一流体容积9和第三流体容积11加压至限定的压力来以自身已知的方式在设备1的上游或下游进行渗漏测试或压力测试。在停留时间过程中压力的任何变化显示了管道支线7和管道支线7的外面结构之间的流体渗漏。技术人员知道，在压力测试期间，必须借助于阀(未显示)来限定设备1下游的第一流体容积9。

应该注意到，可以通过仅设置封隔器元件3、5中的一个来执行第一容积9和第三容积11的上述渗漏测试或压力测试。其中仅设置封隔器元件3或5中的一个的渗漏测试非常类似于现有技术的渗漏测试。

第一流体容积9和第二流体容积11比第二流体容积10大很多，该第二流体容积10限定封隔器元件3、5和管道支线7的内部护套表面之间的容积。

因此，可以通过渗漏测试第二流体容积10来更容易地检测到管道支线7中的小渗漏。为了同样的理由，通过渗漏测试第二流体10可以比渗漏测试第一流体容积9或第三流体容积11显著地减少必需的停留时间。

经验表明，例如，在套管7延伸过薄弱区域15的部分中比在由坚固结构17所包围的套管7的部分中更可能出现渗漏。因此，优选地通过如图3所示地定位该设备来首先执行套管7的渗漏测试。

如果确定在套管7和薄弱区域15之间没有渗漏，则可以分别对设备1的上游和下游的流体容积9和11进行渗漏测试。

如果确定在设备1的下游的第三容积11中存在渗漏，则可以在套管7的内部拉高设备1并且重新设置封隔器3、5，以便刚好在上述限定的第二容积10的上方(如图3所示)限定新的第二容积10(参见图5)。

那样，可以重复进行渗漏测试，可能直到确定在设备的第一和第二封隔器元件3、5之间存在渗漏。

在已经确定渗漏之后，可以如较早时所描述的从该设备脱开密封装置(未显示)。

在图6中显示了设备1的备选实施例，所述设备装备有不同直径的封隔器元件3、5。设备1被构造成用于渗漏测试套管7和衬管17之间的临界连接部分16，所谓的“衬管搭接”。

除了具有大于第二封隔器元件5的直径的第一封隔器元件3之外，例如，图1和图6中所示的设备是相似的。然而，图6所示的设备1不适用于在套管7的一部分中限定第二流体容积10。如果图6的设备1装备有另外的具有与封隔器元件3、5中的一个相同直径的封隔器元件(未显示)，则可以提供有限的流体容积，可以以快速和可靠的方式对其进行渗漏测试。

应理解，本发明的设备1可以装备有用于自身已知的打捞设备的连接的所谓的打捞颈(未显示)。

此外，应理解，所述设备可以装备有用于井下牵引器的连接的器具(未显示)，该井下牵引器可以移动设备1通过井的一部分，在该部分中不能借助于重力来运送该设备。

因此，本发明提供了一种设备，可以以简单和快速的方式将该设备定位在井的期望部分中，并且其中可以比现有技术相对精确地确定可能的渗漏部位。

Claims (16)

1.一种用于对管道(7)的一部分进行渗漏测试和/或压力测试的设备(1)，其中该设备(1)包括：

-至少两个相互间隔开的封隔器元件(3、5)，以允许它们在该设备(1)的上游限定第一流体容积(10)的方式来布置；

-第二流体容积，其在所述至少两个封隔器元件(3、5)和该管道(7)的内部护套表面之间的环状空间中；和

-在该设备(1)下游的第三流体容积(11)，其特征在于，该设备装备有以一方式来布置的集合体，该方式允许其提供该封隔器元件(3、5)中的至少一个的两侧的压力差并且允许其使该至少一个封隔器元件(3、5)与该管道(7)的内部护套表面接合/与其脱开；

-其中以一方式来布置该封隔器元件(3、5)，该方式允许它们彼此独立地被选择性地设置；和

-其中，该设备还装备有以一方式来布置的装置，该方式允许其检测至少第二流体容积(10)中的和至少所述第一流体容积(9)及所述第三流体容积(11)之一中的流体压力。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该集合体依靠e线(8)来控制。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，以一方式来布置该集合体，该方式允许其依靠放置在该设备(1)内部的流体源来提供该压力差。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，以一方式来布置该集合体，该方式允许其依靠位于该设备(1)的上游或下游的流体来提供该压力差。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备(1)装备有至少一个以一方式来布置的流量测量器具，该方式允许其测量来自至少一个流体容积(9、10、11)的潜在流动。

6.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，该至少两个封隔器元件(3、5)包括具有第一直径的第一封隔器元件(3)和具有第二直径的第二封隔器元件(5)，第一直径大于第二直径。

7.根据前述权利要求中任何一项所述的设备，其特征在于，所述设备(1)装备有允许检测位于该环状空间(10)中的和紧邻该设备的上游及下游的流体中的温度的器具，从而允许补偿由于该流体的温度变化而引起的流体压力变化。

8.根据前述权利要求中任何一项所述的设备，其特征在于，该设备(1)还装备有以一方式来布置的渗漏密封装置，该方式允许选择性地将其从该设备(1)脱开。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述渗漏密封装置是由流体构成的。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述渗漏密封装置是由机械密封装置构成的。

11.根据权利要求8-10所述的设备，其特征在于，所述渗漏密封装置是由流体和机械密封装置两者构成的。

12.一种利用权利要求1所述的设备来对管道(7)的一部分进行渗漏测试和/或压力测试的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-将该设备(1)放置在该管道(7)的期望部分中；

-设置至少一个封隔器元件(3、5)，以便限定至少两个流体容积(9、10、11)；和

-提供至少一个封隔器元件(3、5)的两侧的压力差，监视所述压力差以能够显示随时间的压力差的任何变化。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，该管道(7)的预定部分在井中的套管(7)中，在插入该井之前，该设备装备有具有实质上相同直径的封隔器元件(3、5)。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，该管道(7)的预定部分包括井中的套管和衬管之间的连接部分，并且其中在插入到该井中之前，该设备(1)装备有封隔器元件(3、5)，该封隔器元件包括至少一个具有第一直径的第一封隔器元件(3)和至少一个具有小于第一直径的第二直径的第二封隔器元件(5)，该第一封隔器元件被放置在该套管的一部分中，并且该第二封隔器元件被放置在该衬管的一部分中。

15.根据权利要求12-14中任何一项所述的方法，其特征在于，该封隔器元件(3、5)被连接到以一方式布置的有流体的储罐上，该方式允许其连通入和连通出至少两个间隔开的封隔器元件(3、5)之间的至少一个流体容积(10)，由此提供所述压力差。

16.根据权利要求12-15中任何一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括对该管道(7)的几个不同部分连续地进行渗漏测试和/或压力测试而不将该设备从该管道(7)拔出。

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