CN103278380B - 一种用于石油管材全尺寸评价的高温外压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于石油管材全尺寸评价的高温外压装置，包括釜体、挡板、卡环、密封组件、卡环、压板、感应加热设备和介质增压单元，所述釜体两端设有端盖，端盖与釜体之间用高强度螺栓连接，密封组件环绕在试样外壁；所述釜体和介质增压单元之间连接有高压软管，在釜体表面缠绕有感应加热软线圈，感应加热软线圈与感应加热设备连接。本发明专利可进行同时模拟管材在压力和温度工况条件的评价试验，更加逼真的模拟管材服役环境条件，有效的提高了管材评价实验的准确性。

Description

一种用于石油管材全尺寸评价的高温外压装置

技术领域：

本发明涉及工程管材及其配套构件的测试装置技术领域，具体涉及一种用于石油管材全尺寸评价的高温外压装置，尤其是一种用于石油管材全尺寸评价试验高温外压装置。

背景技术：

随着我国石油工业的发展，深井、超深井、高气压井等苛刻工况条件的油气井越来越多，这些井对石油管材的性能和质量要求越来越高，也迫切需要开发更多适用不同井况的新型管材。在新型管材研发中，为了准确反映管材服役条件和失效工况，科学的评价出管材的极限承载能力和适用性，需要建立一套全尺寸复合载荷力学实验系统，用于模拟实际载荷条件，包括内压、外压、轴向拉伸和压缩、横向力和温度等单个或复合载荷。据资料显示地层深度每下降100米其温度升高3℃，所以管材在井下(尤其是深井、超深井)不但要承受拉、压、弯曲和内、外压载荷作用，环境温度也是影响管材服役安全的重要因素；目前温度对服役中管材性能影响的研究较少，没有一套理论体系能够准确说明温度对管材安全服役性能的影响，因此必须采用模拟实际井况条件的实物试验对管材性能进行评价和验证。然而目前国内外已应用的复合加载试验系统，仅能完成管材在常温条件下的外压复合载荷实验；高温环境条件的施加一直无法实现，针对此类缺憾， 为更准确的反应出管材的实际服役状况，本实验系统研究开发了一种能够评价管材在高温、外压复合载荷条件下管材性能的实验装置。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于石油管材全尺寸评价的高温外压装置，能够模拟管材在井下承受高温和外压条件时的服役状况，准确的测试出相关的试验数据，为管材的服役安全提供保障，完善管材服役工况的模拟实验种类。

现有技术的复合加载实验系统中仅能够完成管材常温下的外压试验，与管材的实际服役状况有所差别，为克服现有技术的不足，更准确的模拟、评价管材在井下的实际服役状况，建立了可对管材施加温度和外压条件的试验装置，包括(高温和高压)釜体、卡环、(高温和高压)密封组件、感应加热系统和介质增压单元。本发明专利可进行同时模拟管材在压力和温度工况条件的评价试验，更加逼真的模拟管材服役环境条件，有效的提高了管材评价实验的准确性。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种用于石油管材全尺寸评价的高温外压装置，包括釜体、挡板、卡环、密封组件、卡环、压板、感应加热设备和介质增压单元，所述釜体两端设有端盖，端盖与釜体之间用高强度螺栓连接，密封组件环绕在试样外壁；所述釜体和介质增压单元之间连接有高压软管，在釜体表面缠绕有感应加热软线圈，感应加热软线圈与感应加热设备连接。

所述高温外压装置还包括应变测试单元和应变采集单元，在釜体上设置有信号线引出口；所述信号线引出口与应变测试单元和应变采集单元连接。

所述挡板、密封组件、卡环和压板通过内六角螺栓依次连接。

所述挡板、密封组件、卡环和压板环绕在试样表面，并在釜体内部自由浮动。

所述釜体与端盖通过高强度螺栓紧密连接。

所述高温外压装置的工作温度最高为260℃。

所述高温外压装置的工作压力最高为300MPa。

与现有试验装置相比，本发明的优点是：

1.现有的实验装置仅能完成常温下的外压实验，与管材实际服役状况有所差别，本试验装置的高温外压试验更加接近管材在井下的实际服役工况。

2.本实验装置也能够完成常温外压条件下的实验，而且高温密封圈在常温下的使用比原有常温密封圈具有更长的寿命。

3.本实验装置的高温密封圈同时承受高压和高温载荷，其变形量很大，卡环的结构设计有效的避免了高温密封圈由于变形挤压造成的损坏，增长了高温密封圈的使用寿命，节省了成本。

附图说明：

图1为本发明实验装置的结构示意图；

图2为本发明实验装置立体结构图；

其中：1为高强度螺栓；2为端盖；3为内六角螺栓；4为釜体；5为感应加热软线圈；6为挡板；7为密封组件；8为卡环；9为压板；10为试样；11为信号线引出口；12为感应加热设备；13为介质增压单元；14为高压软管。 

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1、2，一种用于石油管材全尺寸评价的高温外压装置，高强度螺栓，端盖，内六角螺栓，(高温和高压)釜体，感应加热软线圈，挡板，(高温和高压)密封组件，卡环，压板，所述装置挡板、(高温和高压)密封组件、卡环和压板用内六角螺栓依次相连，装入试样使密封组件环绕于试样外表面，然后用高强度螺栓连接端盖与(高温和高压)釜体；缠好感应加热软线圈，连接增压单元，釜体内增压后密封组件受压向外移动，在被端盖阻止时，双向压力促使高温密封圈膨胀，形成密封压力腔，同时试样处于自由伸长状态，不对试样产生附加载荷，试验过程更贴近于真实工况。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (3)

1.一种用于石油管材全尺寸评价的高温外压装置，其特征在于：包括釜体、挡板、卡环、密封组件、压板、感应加热设备和介质增压单元，所述釜体两端设有端盖，端盖与釜体之间用高强度螺栓连接，密封组件环绕在试样外壁；所述釜体和介质增压单元之间连接有高压软管，在釜体表面缠绕有感应加热软线圈，感应加热软线圈与感应加热设备连接；所述挡板、密封组件、卡环和压板环绕在试样表面，并在釜体内部自由浮动；所述釜体与端盖通过高强度螺栓紧密连接；所述高温外压装置的工作温度最高为260℃。

2.如权利要求1所述的高温外压装置，其特征在于：所述高温外压装置还包括应变测试单元和应变采集单元，在釜体上设置有信号线引出口；所述信号线引出口与应变测试单元和应变采集单元连接。

3.如权利要求1或2所述的高温外压装置，其特征在于：所述挡板、密封组件、卡环和压板通过内六角螺栓依次连接。