CN102455244B

CN102455244B - 一种油套管接头密封检测装置

Info

Publication number: CN102455244B
Application number: CN201010528630.8A
Authority: CN
Inventors: 申昭熙; 李磊; 王鹏; 王建军; 宋生印; 刘文红
Original assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Tubular Goods Research Institute
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Tubular Goods Research Institute
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2030-11-01
Also published as: CN102455244A

Abstract

本发明公开了一种油套管接头密封检测装置，包括外压容器和拉伸辅棒，外压容器的两端设有密封堵头，密封堵头用于封堵外压容器的端部；拉伸辅棒用于连接在试样的两端，外压容器内部设有内压泄露速率检测装置，该装置用于检测试样是否发生泄漏及泄露情况，外压容器上设有第三通道、第二通道和第一通道，第三通道用于连接外压传感器，第二通道用于连接压力管道施加外压，第一通道内设有所述内压泄露速率检测装置的数据线，数据线连接压力显示器；拉伸辅棒上设有第二通孔和第一通孔，第二通孔用于连接内压测压传感器，第一通孔用于连接压力管道施加内压。采用本发明进行接头检测，增加气密封接头下井使用的密封可靠性。

Description

一种油套管接头密封检测装置

技术领域

本发明涉及密封检测装置，特别涉及一种内压外压同时作用的油套管接头密封检测装置。

背景技术

套管和油管大量用于石油天然气工业中，套管和油管接头要进行密封检测。

目前，对套管及油管使用的气密封特殊螺纹接头进行设计验证、质量评价及适用性分析的方法依据主要是ISO 13679：2002。根据该标准进行的油管与套管用特殊螺纹接头内压气密封检测过程中，内压与外压载荷是分别考虑的，即只对接头施加内压，或者只施加外压。这种检测方法与套管和油管接头井下实际承受的载荷工况不一致。实际的接头在井下是同时承受外压和内压载荷，某些天然气井管柱承受的外压还高于内压。根据已有的套管与油管特殊接头气密封试验检测结果，试验过程中未发生泄漏的，在井下却出现泄漏现象。据分析，井下管柱接头外压的影响是原因之一。对特殊接头数值模拟分析也表明，外压载荷可降低密封面上的接触压力，甚至导致内、外螺纹接头的密封面发生分离，使得接头密封面失去密封能力。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：现有的检测方法不能满足井下工况需求。与上述方法依据相适应，目前的试验设备也不具备进行内压与外压复合载荷试验的能力。

发明内容

本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种密封性检测评价结果的可靠性更高，增加气密封接头下井使用的密封可靠性的油套管接头密封检测装置。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：

一种油套管接头密封检测装置，包括外压容器和拉伸辅棒，所述外压容器的两端设有密封堵头，所述密封堵头用于在试样穿过外压容器后封堵外压容器的端部，使试样的中间处于密封空间；所述拉伸辅棒用于连接在试样的两端，其特征在于，所述外压容器内部设有内压泄露速率检测装置，所述内压泄露速率检测装置用于检测试样是否发生泄漏及泄露情况，所述外压容器上设有第一通道和第二通道，所述第一通道内设有所述内压泄露速率检测装置的数据线，所述数据线连接压力显示器，所述第二通道用于连接压力管道施加外压；所述拉伸辅棒上设有第一通孔，所述第一通孔用于连接压力管道施加内压。

所述外压容器上设有第三通道，所述第三通道用于连接外压传感器，所述拉伸辅棒上设有第二通孔，所述第二通孔用于连接内压测压传感器。

所述内压泄露速率检测装置包括软囊，所述软囊上连接硬管，所述硬管与倒置圆筒相连，所述倒置圆筒包括张力薄膜和外壳，所述倒置圆筒的上部为张力薄膜，所述张力薄膜固定在外壳上，所述张力薄膜通过细线连接力传感器，所述力传感器连接所述数据线；所述软囊安装在接箍的外表面，所述接箍用于安装在试样上；所述倒置圆筒通过立柱固定在所述接箍上。

所述软囊通过高弹性环固定在接箍端部外表面上，所述力传感器连接所述高弹性环。

所述软囊通过防水胶粘接接箍的外表面。

所述拉伸辅棒用于焊接在试样的两端。

所述倒置圆筒的外壳材质为塑料。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例增加对套管与油管用气密封接头设计验证、质量评价与适用性评价的可靠性，为完善接头设计提供技术支持，降低下井的管柱接头发生泄漏的可能性。经分析，采用本发明的设备对套管与油管用特殊接头气密封性能进行检测，在内压与外压同时作用时，对油套管接头密封进行检测，可使试验模拟条件更接近实际载荷工况，增加试验评价结果的可靠性，为保证下井的套管与油管气密封接头的安全使用奠定基础。本发明适用于石油天然气工业气井用套管与油管的气密封特殊接头设计验证、质量评级与适用性分析。

附图说明

图1是本发明实施例提供的油套管接头密封检测装置示意图；

图2是本发明实施例提供的内压泄露速率检测装置示意图；

图3是本发明实施例提供的倒置圆筒的结构示意图。

图中：1拉伸辅棒，2第二通孔，3试样，4密封堵头，5外压容器，6第三通道，7第二通道，8第一通道，9接箍，10第一通孔，11内压泄露速率检测装置，12数据线，a软囊，b硬管，c高弹性环，d倒置圆筒，d1张力薄膜，d2外壳，e力传感器，f立柱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，一种油套管接头密封检测装置，包括外压容器5和拉伸辅棒1，外压容器5的两端设有密封堵头4，密封堵头4用于在试样3穿过外压容器5后封堵外压容器5的端部，使试样3的中间处于密封空间；外压容器5内部设有内压泄露速率检测装置11，内压泄露速率检测装置11用于检测试样3的内压，外压容器11上设有第三通道6、第二通道7和第一通道8，第三通道6用于连接外压传感器，第二通道7用于连接压力管道施加外压，第一通道8内设有内压泄露速率检测装置11的数据线12，数据线12连接压力显示器；拉伸辅棒1用于连接在试样2的两端，使试样3与拉伸加载装置相连，拉伸辅棒1上设有第二通孔2和第一通孔10，第二通孔2用于连接内压测压传感器，第一通孔10用于连接压力管道施加内压。

采用本发明的设备对套管与油管用特殊接头气密封性能进行检测，在内压与外压同时作用油管或套管的接头，可使试验模拟条件更接近实际载荷工况，增加试验评价结果的可靠性。

参见图2，内压泄露速率检测装置11包括软囊a，软囊a上连接硬管b，硬管b与倒置圆筒d相连，参见图3，倒置圆筒d包括张力薄膜d1和外壳d2，倒置圆筒d的上部为张力薄膜d1，张力薄膜d1固定在外壳上d2，张力薄膜d1通过细线连接力传感器e，力传感器e连接数据线12；软囊a安装在接箍9的外表面，接箍9用于安装在试样3上；倒置圆筒d通过立柱f固定在接箍9上。

内压泄露速率检测装置11通过通道8把力传感器数据线与压力显示器相连，根据压力值的变化及大小，能够判断出气体泄露的速率及大小。

为了便于固定软囊a，软囊a通过高弹性环c固定在接箍9端部外表面上，力传感器e也通过高弹性环c固定。

为了增加密封效果，软囊a通过防水胶粘接接箍9的外表面。

为了牢固连接，拉伸辅棒1用于焊接在试样3的两端。

为了减轻倒置圆筒的重量，倒置圆筒的外壳材质优选为轻质塑料。

本发明实施例适用于内压外压同时作用的油管与套管用特殊螺纹接头气密封检测的方法，如图1～图3所示。采用本发明可对套管与油管用特殊接头气密封性能进行内压与外压的复合载荷试验，使试验模拟条件更接近实际载荷工况，增加试验评价结果的可靠性，为保证下井的套管与油管气密封接头的安全使用奠定基础。其中，拉伸辅棒1用于连接试样与拉伸加载装置。第二通孔2与第一通孔10是拉伸辅棒1上加工的通孔，分别用于连接内压测压传感器与加压管道，根据内压测压传感器的数值显示，判断施加内压的压力大小。孔口朝上的连接内压压力传感器，用于测压。孔口朝下的，用于连接压力管道施加内压。密封堵头4是在油套管试样3穿过圆筒状外压容器5后封堵外压容器端部的，外压容器5和端部封堵4为试样3提供了一个密闭空间，便于对试样施加外压。第三通道6、第二通道7和第一通道8是在外压容器5上预留的通道。第三通道6用于连接外压压力传感器，测量外压，根据外压测压传感器的数值显示，判断施加外压的压力大小。第二通道7用于连接外压压力管道，施加外压。第一通道8是内压泄露速率检测装置11的数据线12通道，经数据线12由数据采集系统采集处理。试样接箍9用于把两根试样短节连接成一根试样。内压泄露速率检测装置如图2所示，其中软囊a是环形泄露气体收集软囊，包裹在接箍9两端，从试样内部泄漏出的气体经软囊a收集后，通过小孔连接的硬管b进入倒置圆筒d内。软囊a用高弹性环c固定在接箍9端部外表面上。倒置圆筒d是一个倒扣着的圆筒，结构如图3所示，上底是一个张力薄膜d1，固定在筒状轻质塑料外壳d2上。倒置圆筒5通过立柱f固定在接箍9外表面上。当泄漏的气体不停的流入d里后，由于气泡上升，将带动张力薄膜d1中间向上鼓而产生位移，使得与张力薄膜d1中间通过细线相连的力传感器e产生力信号，经通道8中的数据线12依次传输到信号放大器、模数转换器和数字显示仪，在数字显示仪中显示压力值的大小，根据压力值的变化及大小，能够判断出气体泄露的速率及大小。

采用本发明的装置进行油套管接头密封检测时，首先把拉伸辅棒1与试样3两端焊接，在接箍9外表面安装收集气体的环状软囊a，并用高弹性环c固定。为了增加密封，在软囊a与接箍9外表面之间可涂抹一层防水胶水粘接。在软囊a上连接硬管b。把力传感器e与高弹性环c连接。把立柱f固定在接箍9外表面中间，再把倒置圆筒d固定在立柱f上，连接力传感器e与倒置圆筒d的张力薄膜d1，通过上下移动d来调整连接力传感器e的细线张力。连接力传感器信号数据线12。把试样3穿过外压容器5，通过通道8把力传感器数据线12依次与信号放大器、模数转换器和数字显示仪相连。用外压容器管端封堵装置4封堵外压容器，连接内压、外压压力管道与内、外压力检测传感器后即可进行内压与外压的复合载荷试验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种油套管接头密封检测装置，包括外压容器和拉伸辅棒，所述外压容器的两端设有密封堵头，所述密封堵头用于在试样穿过外压容器后封堵外压容器的端部，使试样的中间处于密封空间；所述拉伸辅棒用于连接在试样的两端，其特征在于，所述外压容器内部设有内压泄漏速率检测装置，所述内压泄漏速率检测装置用于检测试样是否泄漏及泄漏情况，所述外压容器上设有第一通道和第二通道，所述第一通道内设有所述内压泄漏速率检测装置的数据线，所述数据线连接压力显示器，所述第二通道用于连接压力管道施加外压；所述拉伸辅棒上设有第一通孔，所述第一通孔用于连接压力管道施加内压；所述内压泄漏速率检测装置包括软囊，所述软囊上连接硬管，所述硬管与倒置圆筒相连，所述倒置圆筒包括张力薄膜和外壳，所述倒置圆筒的上部为张力薄膜，所述张力薄膜固定在外壳上，所述张力薄膜通过细线连接力传感器，所述力传感器连接所述数据线；所述软囊安装在接箍的外表面，所述接箍用于安装在试样上；所述倒置圆筒通过立柱固定在所述接箍上。

2.根据权利要求1所述的油套管接头密封检测装置，其特征在于，所述外压容器上设有第三通道，所述第三通道用于连接外压传感器，所述拉伸辅棒上设有第二通孔，所述第二通孔用于连接内压测压传感器。

3.根据权利要求1所述的油套管接头密封检测装置，其特征在于，所述软囊通过高弹性环固定在接箍端部外表面上，所述力传感器连接所述高弹性环。

4.根据权利要求1所述的油套管接头密封检测装置，其特征在于，所述软囊通过防水胶粘接接箍的外表面。

5.根据权利要求1所述的油套管接头密封检测装置，其特征在于，所述数据线依次连接信号放大器、模数转换器和数字显示仪。

6.根据权利要求1-5任一项所述的油套管接头密封检测装置，其特征在于，所述拉伸辅棒用于焊接在试样的两端。

7.根据权利要求1所述的油套管接头密封检测装置，其特征在于，所述倒置圆筒的外壳材质为塑料。