CN102944370B - 套管气密性检测加压装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种套管气密性检测加压装置及其制造方法，其中检测加压装置包括：由第一套管和第二套管连接而成的管体，第二套管的末端封闭；所述第一套管上和第二套管上对应设有在高压气体的作用下坐封的封隔器组件和压力蓄能环；两组封隔器组件之间的管体上设有导通方向相反的第一单向阀和第二单向阀；其中所述第一套管为环空结构，所述第二套管为中空结构。本发明的检测加压装置使用方便，便于携带，能够在施工现场对套管进行气密性检测。

Description

套管气密性检测加压装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及管线中的连接部的螺纹的密封检测装置领域，具体地说是一种套管气密性检测加压装置及其制造方法。

背景技术

在油气田生产过程中套管为常用的部件。需要用套管及其辅助工具等管件连接成输送管线来完成油、气的输送。在使用过程中需要套管保持良好的气密性，而在套管的螺纹连接部容易出现气密性问题。因此，常常需要对这些套管的螺纹连接部位进行密封性检测，或对修复后的套管的螺纹修复部位进行气密性检测。

现有技术中检测套管的螺纹的气密性效果的办法是：在实验室内把套管的公扣和母扣，分别和标准的母扣和公扣接头连接，建立密闭空间，然后往密闭空间内注入一定量的高压检测气体，再用水浸没被检测的管件，在一定时间内被检测的管件不冒气泡，说明被检测的管件的密封达到要求。检测合格后，再把套管等被检测管件从接头卸下，分别运输到施工现场使用。而上述现有技术不能在油气田施工现场实现。一是增加了运输成本，另外对于在现场连接好的套管或辅助工具不能检测其连接后的气密性。

鉴于上述现有技术在套管气密性检测中存在的问题和缺陷，本发明人依靠多年的工作经验和丰富的专业知识积极加以研究和创新，最终研发出一种套管气密性检测加压装置及其制造方法，以实现在施工现场对套管气密性进行检测。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种套管气密性检测加压装置，实现了在施工现场对套管的气密性进行检测。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

套管气密性检测加压装置，包括：

由第一套管和第二套管连接而成的管体，第二套管的末端封闭；

所述第一套管上自管体中部向端部依次套设有第一滑套、第一硬环、第一胶筒、第二硬环、第一锥环、第一压力蓄能环和第二锥环，所述第一套管的端部还依次螺纹连接有第一并帽和吊环，其中第一并帽与第二锥环相接触对其轴向限位；第一滑套与第一套管之间密封滑动连接，且第一滑套与第一套管之间形成第一压缩腔室，第一套管上具有连通第一压缩腔室和管体内部的径向的第一通气孔；

所述第二套管上自管体中部向端部依次套设有第二滑套、第三硬环、第二胶筒、第四硬环、第三锥环、第二压力蓄能环和第四锥环，所述第二套管的端部还依次螺纹连接有第二并帽和引鞋，其中第二并帽与第四锥环相接触对其轴向限位；第二滑套与第二套管之间密封滑动连接，且第二滑套与第二套管之间形成第二压缩腔室，第二套管上具有连通第二压缩腔室和管体内部的径向的第二通气孔；

所述第一滑套和第二滑套之间的管体上设有导通方向相反的第一单向阀和第二单向阀；

其中所述第一套管为环空结构，所述第二套管为中空结构；

其中第一滑套和第二滑套在进入第一压缩腔室和第二压缩腔室的高压气体的作用下沿轴向滑动并分别挤压第一胶筒和第二胶筒，第一胶筒和第二胶筒受挤压而分别坐封。

进一步，所述第一套管和第二套管分别由外径不同的两段构成，其中第一套管外径较大的一段和第二套管外径较大的一段相连接，第一滑套与第一套管的外径不同的两段之间均滑动密封连接，第一压缩腔室位于第一套管的外径较小的一段上靠近外径较大的一段的部位，第二滑套与第二套管的外径不同的两段之间均滑动密封连接，第二压缩腔室位于第二套管的外径较小的一段上靠近外径较大的一段的部位。

进一步，所述第一压力蓄能环包括环状本体和弹性圈，其中环状本体轴向分为至少三瓣，环状本体的外壁上具有周向的环形凹槽，所述弹性圈设于环形凹槽内，所述环状本体的两端面呈内凹的分别与所述第一锥环和第二锥环的锥面相配合的斜面；所述第二压力蓄能环与第一压力蓄能环的构造相同。

进一步，所述环状本体沿轴向平均分成四瓣。

进一步，所述环状本体由金属制成。

进一步，所述弹性圈为橡胶圈。

进一步，所述管体上具有连通管体内外的第一阀腔和第二阀腔，所述第一阀腔内由内至外依次设置第一阀座、第一阀球、第一阀球托、第一密封弹簧和第一压盖，其中第一阀座与管体密封连接，第一阀球托的一部分插入第一密封弹簧内，第一阀球托具有容置第一阀球的凹槽，第一压盖与管体螺纹连接；第二阀腔的端部形成有台肩，所述第二阀腔内由内至外依次设置第二密封弹簧、第二阀球托、第二阀球、第二阀座和第二压盖，其中第二压盖与管体螺纹连接，第二压盖将第二阀座固定于台肩处，第二阀座与管体之间密封连接，第二阀球托的一部分插入第二密封弹簧内，第二阀球托具有容置第二阀球的凹槽。

本发明的另一目的为提供一种套管气密性检测加压装置的制造方法，实现了在施工现场对套管的气密性进行检测。

上述任一套管气密性检测加压装置的制造方法，包括如下步骤：

a.制造第一套管，提供一中心管，并选择不同外径的套管与中心管焊接，套管与中心管之间具有环空，并在适当的部位开设第一通气孔，在两端形成外螺纹；

b.制造第二套管，在与第一套管连接的一端形成内螺纹和与第一套管的中心管的内径相同的盲孔，在另一端具有外螺纹并沿轴向开有空腔，在适当的部位开设第二通气孔；

c.将第一套管和第二套管通过螺纹连接，并在两者的连接部之间设置密封圈；

d.将第一滑套、第一硬环、第一胶筒、第二硬环、第一锥环、第一压力蓄能环和第二锥环依次套在第一套管上，并将第一并帽和吊环依次螺纹连接于第一套管；将第二滑套、第三硬环、第二胶筒、第四硬环、第三锥环、第二压力蓄能环和第四锥环依次套在第二套管上，并将第二并帽和引鞋依次螺纹连接于第一套管。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的检测加压装置只需要与提供高压介质的设备连接便可使用，使用方便，便于携带，能够在施工现场使用。

2、本发明的检测加压装置能够对套管的连接部的螺纹密封性进行检测，将本发明装置伸入套管管线中，通过高压气体推动第一滑套和第二滑套分别挤压第一胶筒和第二胶筒使其坐封在被检测部位两侧的套管内壁上，在两个胶筒之间形成密闭环空；然后由高压接口引入的高压气体从透气孔进入到密闭环空内，即可检测连接部的密封性是否良好。避免了由于连入管线中的某个管件的螺纹密封失效而导致整个管线密封失效的问题，杜绝了安全隐患。

3、本发明的检测加压装置结构简单，操作方便，安全性能好。

4、本发明的检测加压装置的管体（第一套管和第二套管连接而成）采用环空结构，大大减轻了装置的整体重量，使其便于移动和操作。

5、本发明的检测加压装置设置了压力蓄能环，当胶筒受压缩坐封时，对压力蓄能环施加轴向压力，压力蓄能环的端部的斜面将轴向力转化为径向力，压力蓄能环储存能量，当胶筒解封时，压力蓄能环储存的能量转化为轴向的力，协助胶筒快速解封。

附图说明

图1为本发明的套管气密性检测加压装置的较佳实施例的结构剖图；

图2为本发明的套管气密性检测加压装置的较佳实施例的第一套管的结构剖图；

图3为本发明的套管气密性检测加压装置的较佳实施例的第二套管的结构剖图；

图4为本发明的套管气密性检测加压装置的第一压力蓄能环的较佳实施例的端面结构图；

图5为图4的A-A剖图；

图6和图7分别为第一单向阀和第二单向阀的结构拆分图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

图1为本发明的套管气密性检测加压装置的较佳实施例的结构剖图；图2为本发明的套管气密性检测加压装置的较佳实施例的第一套管的结构剖图；图3为本发明的套管气密性检测加压装置的较佳实施例的第二套管的结构剖图。如图1至图3所示，套管气密性检测加压装置，包括：由第一套管1和第二套管2连接而成的管体，第二套管2的末端封闭；第一套管1上自管体中部向端部依次套设有第一滑套3、第一硬环4、第一胶筒5、第二硬环6、第一锥环7、第一压力蓄能环8和第二锥环9，第一套管1的端部还依次螺纹连接有第一并帽10和吊环11，其中第一并帽10与第二锥环9相接触对其轴向限位；第一滑套3与第一套管1之间密封滑动连接，且第一滑套3与第一套管1之间形成第一压缩腔室12，第一套管1上具有连通第一压缩腔室12和管体内部的径向的第一通气孔13；

第二套管2上自管体中部向端部依次套设有第二滑套21、第三硬环22、第二胶筒23、第四硬环24、第三锥环25、第二压力蓄能环26和第四锥环27，第二套管2的端部还依次螺纹连接有第二并帽28和引鞋29，其中第二并帽28与第四锥环27相接触对其轴向限位；第二滑套21与第二套管2之间密封滑动连接，且第二滑套21与第二套管2之间形成第二压缩腔室30，第二套管2上具有连通第二压缩腔室30和管体内部的径向的第二通气孔31；

第一滑套1和第二滑套2之间的管体上设有导通方向相反的第一单向阀32和第二单向阀33；

其中第一套管1为环空结构，第二套管2为中空结构；

其中第一滑套3和第二滑套21在进入第一压缩腔室12和第二压缩腔室30的高压气体的作用下沿轴向滑动并分别挤压第一胶筒5和第二胶筒23，第一胶筒5和第二胶筒23受挤压而分别坐封。

作为本实施例的优选，如图2和图3所示，第一套管1和第二套管2分别由外径不同的两段构成，其中第一套管1外径较大的一段和第二套管2外径较大的一段相连接，第一滑套3与第一套管1的外径不同的两段之间均滑动密封连接，第一压缩腔室12位于第一套管1的外径较小的一段上靠近外径较大的一段的部位，第二滑套21与第二套管2的外径不同的两段之间均滑动密封连接，第二压缩腔室30位于第二套管2的外径较小的一段上靠近外径较大的一段的部位。

作为优选，图4为本发明的套管气密性检测加压装置的第一压力蓄能环的较佳实施例的端面结构图；图5为图4的A-A剖图。如图4、5所示，并参见图1，第一压力蓄能环8包括环状本体801和弹性圈802，其中环状本体801轴向分为至少三瓣，环状本体801的外壁上具有周向的环形凹槽，弹性圈802设于环形凹槽内；环状本体801的两端面呈内凹的分别与所述第一锥环和第二锥环的锥面相配合的斜面803；如图4和图5所示，环状本体沿轴向平均分成四瓣。环状本体由金属制成，或其他硬质材料制成。弹性圈802为橡胶圈，或由其他具有较佳弹性的材质制成。第二压力蓄能环与第一压力蓄能环的构造相同。

作为优选，图6和图7分别为第一单向阀和第二单向阀的结构拆分图。同时参见图1和3，管体上具有连通管体内外的第一阀腔201和第二阀腔202，本实施例中，第一阀腔201和第二阀腔202设于第二套管2上，当然也可均设置在第一套管上，或分别设置在第一套管和第二套管上。第一阀腔201内由内至外依次设置第一阀座203、第一阀球204、第一阀球托205、第一密封弹簧206和第一压盖207，其中第一阀座203与管体通过密封圈208密封连接，第一阀球托205的一部分插入第一密封弹簧206内，第一阀球托205具有容置第一阀球204的凹槽，第一压盖207与管体螺纹连接；第一压盖207与第一阀座203之间还设有第一套管209，第一阀座203部分插入第一套管209内，第一套管209的另一端与第一压盖207相接触，第一阀球204、第一阀球托205和第一密封弹簧206设于第一套管209内；第二阀腔202的端部形成有台肩221，第二阀腔202内由内至外依次设置第二密封弹簧222、第二阀球托223、第二阀球224、第二阀座225和第二压盖226，其中第二压盖226与管体螺纹连接，第二压盖226将第二阀座225固定于台肩221处，第二阀座225与管体之间通过设置密封圈227密封连接，第二阀球托223的一部分插入第二密封弹簧222内，第二阀球托223具有容置第二阀球224的凹槽。本发明的检测加压装置中需要密封的部位均可通过设置密封圈进行密封，密封圈设置的位置及个数本领域技术人员应可知晓，在此不再赘述。上述的优选可进行任意可行的组合与实施例相结合得到较优的技术方案。

上述任一种套管气密性检测加压装置的制造方法，包括如下步骤：

a.制造第一套管，提供一中心管，并选择不同外径的套管与中心管焊接，套管与中心管之间具有环空，并在适当的部位开设第一通气孔，在两端形成外螺纹；

b.制造第二套管，在与第一套管连接的一端形成内螺纹和与第一套管的中心管的内径相同的盲孔，在另一端具有外螺纹并沿轴向开有空腔，在适当的部位开设第二通气孔；

c.将第一套管和第二套管通过螺纹连接，并在两者的连接部之间设置密封圈；

d.将第一滑套、第一硬环、第一胶筒、第二硬环、第一锥环、第一压力蓄能环和第二锥环依次套在第一套管上，并将第一并帽和吊环依次螺纹连接于第一套管；将第二滑套、第三硬环、第二胶筒、第四硬环、第三锥环、第二压力蓄能环和第四锥环依次套在第二套管上，并将第二并帽和引鞋依次螺纹连接于第一套管。

使用本发明的检测加压装置对套管的气密性进行检测的过程如下：

1、将本发明的检测加压装置下入到套管内，并使第一胶筒和第二胶筒分别位于被检测部位的两端；

2、从管体的开口端通入高压示踪气体，高压示踪气体进入第一压缩腔室和第二压缩腔室，并分别推动第一滑套和第二滑套，进而分别挤压第一胶筒和第二胶筒使第一胶筒和第二胶筒膨胀、瞬间坐封。

3、坐封后压力继续增大，高压示踪气体使第一单向阀导通，高压示踪气体进入到本发明的检测加压装置与套管之间的密闭环空，形成封闭的稳压区间；

4、通过检测套管外是否有高压示踪气体，可知被检测部位气密性情况；

5、泄压时，环孔内的高压示踪气体会使第二单向阀导通，并进入管体内，最终由管体的开口端排出；同时第一胶筒和第二胶筒解封，在第一压力蓄能环和第二压力蓄能环的作用下，实现快速解封。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.套管气密性检测加压装置，其特征在于，包括：

由第一套管和第二套管连接而成的管体，第二套管的末端封闭；

所述第一套管上自管体中部向端部依次套设有第一滑套、第一硬环、第一胶筒、第二硬环、第一锥环、第一压力蓄能环和第二锥环，所述第一套管的端部还依次螺纹连接有第一并帽和吊环，其中第一并帽与第二锥环相接触对其轴向限位；第一滑套与第一套管之间密封滑动连接，且第一滑套与第一套管之间形成第一压缩腔室，第一套管上具有连通第一压缩腔室和管体内部的径向的第一通气孔；

所述第二套管上自管体中部向端部依次套设有第二滑套、第三硬环、第二胶筒、第四硬环、第三锥环、第二压力蓄能环和第四锥环，所述第二套管的端部还依次螺纹连接有第二并帽和引鞋，其中第二并帽与第四锥环相接触对其轴向限位；第二滑套与第二套管之间密封滑动连接，且第二滑套与第二套管之间形成第二压缩腔室，第二套管上具有连通第二压缩腔室和管体内部的径向的第二通气孔；

所述第一滑套和第二滑套之间的管体上设有导通方向相反的第一单向阀和第二单向阀；

其中所述第一套管为环空结构，所述第二套管为中空结构；

其中第一滑套和第二滑套在进入第一压缩腔室和第二压缩腔室的高压气体的作用下沿轴向滑动并分别挤压第一胶筒和第二胶筒，第一胶筒和第二胶筒受挤压而分别坐封；

当胶筒受压缩坐封时，对压力蓄能环施加轴向压力，压力蓄能环的端部的斜面将轴向力转化为径向力，压力蓄能环储存能量，当胶筒解封时，压力蓄能环储存的能量转化为轴向的力，协助胶筒快速解封。

2.根据权利要求1所述的套管气密性检测加压装置，其特征在于，所述第一套管和第二套管分别由外径不同的两段构成，其中第一套管外径较大的一段和第二套管外径较大的一段相连接，第一滑套与第一套管的外径不同的两段之间均滑动密封连接，第一压缩腔室位于第一套管的外径较小的一段上靠近外径较大的一段的部位，第二滑套与第二套管的外径不同的两段之间均滑动密封连接，第二压缩腔室位于第二套管的外径较小的一段上靠近外径较大的一段的部位。

3.根据权利要求1所述的套管气密性检测加压装置，其特征在于，所述第一压力蓄能环包括环状本体和弹性圈，其中环状本体轴向分为至少三瓣，环状本体的外壁上具有周向的环形凹槽，所述弹性圈设于环形凹槽内，所述环状本体的两端面呈内凹的分别与所述第一锥环和第二锥环的锥面相配合的斜面；所述第二压力蓄能环与第一压力蓄能环的构造相同。

4.根据权利要求3所述的套管气密性检测加压装置，其特征在于，所述环状本体沿轴向平均分成四瓣。

5.根据权利要求3所述的套管气密性检测加压装置，其特征在于，所述环状本体由金属制成。

6.根据权利要求3所述的套管气密性检测加压装置，其特征在于，所述弹性圈为橡胶圈。

7.根据权利要求1所述的套管气密性检测加压装置，其特征在于，所述管体上具有连通管体内外的第一阀腔和第二阀腔，所述第一阀腔内由内至外依次设置第一阀座、第一阀球、第一阀球托、第一密封弹簧和第一压盖，其中第一阀座与管体密封连接，第一阀球托的一部分插入第一密封弹簧内，第一阀球托具有容置第一阀球的凹槽，第一压盖与管体螺纹连接；第二阀腔的端部形成有台肩，所述第二阀腔内由内至外依次设置第二密封弹簧、第二阀球托、第二阀球、第二阀座和第二压盖，其中第二压盖与管体螺纹连接，第二压盖将第二阀座固定于台肩处，第二阀座与管体之间密封连接，第二阀球托的一部分插入第二密封弹簧内，第二阀球托具有容置第二阀球的凹槽。

8.权利要求1-7任一所述的套管气密性检测加压装置的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.制造第一套管，提供一中心管，并选择不同外径的套管与中心管焊接，套管与中心管之间具有环空，并在适当的部位开设第一通气孔，在两端形成外螺纹；

b.制造第二套管，在与第一套管连接的一端形成内螺纹和与第一套管的中心管的内径相同的盲孔，在另一端具有外螺纹并沿轴向开有空腔，在适当的部位开设第二通气孔；

c.将第一套管和第二套管通过螺纹连接，并在两者的连接部之间设置密封圈；

d.将第一滑套、第一硬环、第一胶筒、第二硬环、第一锥环、第一压力蓄能环和第二锥环依次套在第一套管上，并将第一并帽和吊环依次螺纹连接于第一套管；将第二滑套、第三硬环、第二胶筒、第四硬环、第三锥环、第二压力蓄能环和第四锥环依次套在第二套管上，并将第二并帽和引鞋依次螺纹连接于第一套管。