CN102944368A - 一种模拟弯曲井眼中油管密封性能的检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种模拟弯曲井眼中油管密封性能的检测装置，其特征在于，两根油管试件用接箍连接后，中间放入芯杆，利用油管夹持器夹持油管试件，再利用密封结构对油管试件两端进行密封；在油管试件两端分别设置增压泵与泄压阀，用以对油管施加内压，并在测试后泄压；在油管接箍处通过弯矩施加装置对油管施加弯矩，在油管接箍两端设置检漏装置检测接箍处气体泄漏情况，使测试结果更接近于油管服役时既受内压载荷又受弯矩载荷的真实工况；本装置结构简单，可操作性强。

Description

一种模拟弯曲井眼中油管密封性能的检测装置
技术领域
本发明涉及模拟弯曲井眼中油管密封性能的检测装置。
背景技术
石油和天然气开采过程中，油管内压力一般都很大，高压气藏开采过程中井口压力高达50MPa，而且随着油气藏深度越来越深，油气井的开采压力也越来越高，尤其是超高压气藏的井口压力更高。此外，在狗腿度严重大的井段或者造斜井段，油管接箍除受到油内压载荷外，还要承受弯矩载荷，狗腿严重度或井斜角越大，所受的弯矩也越大。此时，油管受力尤为复杂，油管接箍也容易出现气密封失效。
石油开采过程中油管气密封是一个很关键的环节。如果出现泄漏，可能导致高压气体进入油管和套管环空，产生环空带压，甚至导致压力超过套管的抗内压强度而损坏套管，造成重大事故。因此有必要对油管的密封性进行检测，尤其是针对井眼弯曲情况下油管接箍的气密封检测。为保证完井试油的安全生产，各油气田对井下工具、油管提出了地面试压的各种方案，但目前井下的油管密封检测手段仍十分有限，大多依靠压力控制进行判断，在永久式封隔器完井的条件下，对油管接箍的工作可靠性要求更高，对油管接箍密封性能的检测也提出了更高的要求。专利CN102346089A公开了一种螺纹连接高压气密封检测工具，螺纹连接高压气密封检测工具操作简单，对于单纯的油管高内压密封测试具有较高精度，但它没有考虑油管接箍处所受弯矩载荷，不能满足井眼弯曲情况下的油管气密封测试要求。对于弯曲井眼中油管接箍（如在狗腿严重度较大或造斜井段位置的油管接箍）的气密封测试方法和装置，国内文献中鲜有描述，故提供一种模拟弯曲井眼中油管密封性能的检测试装置显得尤为必要。
本发明针对上述问题，提出一种模拟弯曲井眼中油管密封性能的检测装置，该装置在测试时可以同时提供油管接箍处弯矩载荷和内压载荷。更接近于油管服役真实工况，尤其是狗腿严重度较大或造斜井段位置的油管接箍，其测试结果更具有针对性。
发明内容
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种模拟弯曲井眼中的油管密封性能的检测装置，包括垫台、滑轨、油管夹持器、弯矩施加装置、密封结构、增压泵、泄压阀、检漏装置、挠度测量仪、油管试件、接箍、芯杆，油管夹持器对称地安装在垫台上，垫台置于滑轨上，两根油管试件用接箍连接后，中间放入芯杆，夹持于油管夹持器中，在接箍下方设置弯矩施加装置用以对油管施加弯矩；油管试件两端设置密封结构，密封结构包括环形密封圈和堵头，堵头的外端部用螺母固定，环形密封圈分别置于堵头内壁与油管试件外壁、芯杆外壁之间，油管试件的一端通过导管与增压泵连接，用以施加内压，油管试件的另一端用导管与泄压阀相连，用以在测试后泄压；在接箍处设置检漏装置及挠度测量仪，检漏装置通过安装于接箍两端的软管和水槽连通，用以检测接箍在受内压和弯矩后的泄漏情况，挠度测量仪位于接箍中部，用以检测油管试件受弯矩后产生的挠度。
本发明优点是：
（1）本装置可同时提供油管接箍处的弯矩载荷和内压载荷，更接近于油管服役真实工况尤其是狗腿严重度较大或造斜井段位置的油管接箍，其模拟结果更具有针对性；
（2）本装置结构简单，可操作性强；
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明弯矩施加装置示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的一种模拟弯曲井眼中油管密封性能的检测装置，包括垫台2和2＇、滑轨1、油管夹持器11和11＇，弯矩施加装置21、密封结构A和A＇、增压泵9、泄压阀20、检漏装置15和15＇、挠度测量仪16、油管试件12、接箍17、芯杆3；油管夹持器11，11＇对称地安装在垫台2、2＇上，垫台2，2＇置于滑轨1上，两根油管试件12用接箍17连接后，中间放入芯杆3，夹持于油管夹持器11和11＇中，在接箍17下方设置弯矩施加装置21，用以对油管试件12施加弯矩；油管试件12两端分别设置密封结构A、A＇，密封结构A、A＇分别包括堵头5、5＇，密封圈10、10＇及25、25＇，堵头5、5＇的外端部用螺母4、4＇固定，环形密封圈10、10＇置于堵头5、5＇的内壁与油管试件12的外壁之间，环形密封圈25、25＇置于堵头5、5＇的内壁与芯杆3的外壁之间；油管试件12一端通过导管7经堵头5与增压泵9相连，导管7上设有压力表8和增压阀6，油管试件12的另一端通过导管7＇与泄压阀20连接，用以在测试后泄压，导管7＇通过泄压旋钮18和卡套19固定于堵头5＇上；在接箍17的端部设置检漏装置15、15＇，检漏装置15、15＇通过软管14、14＇与水槽13连通，用以检测接箍17在受内压和弯矩后的泄漏情况；在接箍17的中间部位设置挠度测量仪16，用以检测油管试件12受弯矩后产生的挠度。
挠度测量仪16的测量范围为0~20mm。堵头5、5＇的内径包括88.9mm，101.6mm，114.3mm三种规格。
如图2所示，弯矩施加装置21，包括支撑滚轮22和22＇、托杯23、千斤顶24。接箍17由支撑滚轮22和22＇支撑，支撑滚轮22和22＇置于托杯23上，托杯23置于千斤顶24之上。下摁千斤顶24手柄，带动托杯23上升，使支撑滚轮22和22＇上升，将作用力传递给油管试件12，达到为接箍17提供弯矩的目的。
本发明使用时，首先松开油管夹持器11，调节垫台2在滑轨1上的距离，放入油管试件12，调节油管夹持器11，使油管试件12两端固定；调节挠度测量仪16到达预定位置；打开增压阀6，然后开启增压泵9，关闭泄压阀19，向油管试件12施加一定内压，通过压力表8观测压力值；下摁千斤顶24手柄，带动托杯23上升，使支撑滚轮22和22＇上升，为接箍17提供弯矩。对于一定内压值，当弯矩增至某值时，会出现接箍17处气密封失效，通过检漏装置15导出泄漏气体，由软管14进入水槽，出现气泡，同时压力表8处压力值会出现下降反应。这时，不再增加弯矩值，读出挠度测量仪16所示数据；最后打开泄压阀19泄压。
实验结束后，采用与上述过程相反地步骤取下油管试件12，按相关评定计算方法及相应标准对油管接箍气密封性能进行分析。
实施实例，针对88.9 mm外径，P-105油管试件12，实验时当挠度测量仪16显示示数为4.5mm，此时可以观察到水槽13出现气泡，证明油管密封已失效。

Claims (1)

1.一种模拟弯曲井眼中的油管密封性能的检测装置，其特征在于：该装置包括垫台（2）和（2＇）、滑轨（1）、油管夹持器（11）和（11＇）、弯矩施加装置（21）、密封结构（A）和（A＇）、增压泵（9）、泄压阀（20）、检漏装置（15）和（15＇）、挠度测量仪（16）、油管试件（12）、接箍（17）、芯杆（3）；油管夹持器（11）、（11＇）对称地安装在垫台（2）、（2＇）上，垫台（2）、（2＇）置于滑轨（1）上，两根油管试件（12）用接箍（17）连接后，中间放入芯杆（3），夹持于油管夹持器（11）、（11＇）中，在接箍（17）下方设置弯矩施加装置（21）；油管试件（12）两端分别设置密封结构（A）、（A＇），密封结构（A）、（A＇）包括环形密封圈（10）、（10＇），（25）、（25＇）和堵头（5）、（5＇），堵头（5）、（5＇）的外端部用螺母（4）、（4＇）固定，环形密封圈（10）、（10＇）置于堵头（5）、（5＇）内壁与油管试件（12）外壁之间，环形密封圈（25）、（25＇）置于堵头（5）、（5＇）内壁与芯杆（3）外壁之间；油管试件（12）的一端通过导管（7）与增压泵（9）连接，油管试件（12）的另一端用导管（7＇）与泄压阀（20）相连；在接箍（17）端部设置检漏装置（15）、（15＇）及挠度测量仪（16），检漏装置（15）、（15＇）通过安装于接箍（17）两端的软管（14）、（14＇）和水槽（13）连通，挠度测量仪（16）位于接箍（17）中部。
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