CN103776595A - 一种管螺纹密封性能检测方法及检测工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管螺纹密封性能检测方法及装置，该方法在地面检测管柱螺纹的密封性能；先通过管螺纹将两根管柱连接起来，然后用检测护套将管螺纹外包裹起来，将氦气检漏仪的两个探头分别插入检测护套的小孔中；将检测工具用钢丝绳放入管柱内至需检测处，利用位于检测工具两端的胶筒将管柱内的密封螺纹连接部位两端封隔形成小空腔，由外部高压设备通过高压管线导入高压氦气进入检测工具，导入的高压氦气推动检测工具内的活塞压缩检测工具内预先充入的氮气，活塞移动到位打开中心孔，通过中心孔向小空腔内注入高压氦气；根据氦气检漏仪的检测结果判定管柱螺纹密封性能。本发明工具内的压缩氮气推动滑套复位，实现自动解封。达到全自动检测管螺纹密封性能，缩短检测时间、提高成功率、节约成本的目的。

Description

一种管螺纹密封性能检测方法及检测工具

技术领域

本发明涉及一种管螺纹密封性能检测方法及检测工具，属于管柱螺纹连接密封性能检漏技术领域。

背景技术

随着能源需求的不断增加和环保问题的日益突出，可燃气体在能源结构中的地位将越来越重要。我国天然气资源丰富，但是我国天然气资源探明程度远低于石油资源探明程度，天然气勘探尚处在勘探早期阶段，煤层气和页岩气的开发与利用已被我国纳入“十二五”规划重点项目。随着一大批大中型气田相继发现以及长输骨干管线的建成，我国可燃气体能源将迎来跨越式发展时期。而每一口油气井的油、管柱的每一个接箍都必需进行密封性能检测，而现有的螺纹密封性能检测工艺较复杂，先下多根管柱，然后再下封隔器进行此区域段的密封检测，很难确定具体的泄露点，效率低；有的干脆就不进行螺纹密封性能检测就下井，后续工程施工无法保障；如果采用密封性有问题的管柱勉强进行生产，不但产气量低，而且具有严重的安全隐患，极易造成严重事故，安全可靠性差。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有检测过程简单、检测效率高、泄露点位置判断准确的管螺纹密封性能检测方法及检测工具，以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案：

本发明的一种管螺纹密封性能检测方法为，该方法在地面检测管柱螺纹的密封性能；先通过管螺纹将两根管柱连接起来，然后用检测护套将管螺纹外包裹起来，将氦气检漏仪的两个探头分别插入检测护套的小孔中；将检测工具用钢丝绳等方法放入管柱内至需检测处，利用位于检测工具两端的胶筒将管柱内的密封螺纹连接部位两端封隔形成小空腔，由外部高压设备通过高压管线导入高压氦气进入检测工具，导入的高压氦气推动检测工具内的活塞来压缩检测工具内预先充入的氮气，活塞移动到位打开中心孔，通过中心孔向小空腔内注入高压氦气；根据氦气检漏仪的检测结果判定管柱螺纹密封性能。

本发明的一种用于上述方法的检测工具为，该工具包括设在检测工具两端的上胶筒和下胶筒，上胶筒和下胶筒由二个或多个组成，两个胶筒的外形为内孔一端为喇叭口或两端齐平，两个胶筒的喇叭口相对对称设置；两个胶筒的喇叭口处分别设有上滑套和下滑套；检测工具上设有检测气体通道。

前述检测工具中，所述检测工具包括连接体，连接体内孔两端分别与上芯轴和下芯轴密封滑动连接；上芯轴和下芯轴分别与关闭活塞和开启活塞密封滑动连接；连接体外圆两端分别与上气缸和下气缸螺纹连接，上气缸和下气缸分别与上活塞和下活塞转接；上活塞外圆与上活塞筒和上滑套密封滑动连接，上活塞筒与上滑套螺纹连接；下活塞外圆与下活塞筒和下滑套密封滑动连接，下活塞筒与下滑套螺纹连接；上活塞上端与上压帽螺纹转接，下活塞下端与下压帽螺纹连接。

前述检测工具中，所述连接体上设有一组轴向连通孔和设在轴向连通孔处的单向阀。

前述检测工具中，所述上活塞和下活塞上均设有凸台，凸台两侧设有至少一组沿圆周均布的径向传压孔。

前述检测工具中，所述关闭活塞和开启活塞的一端为大活塞，另一端为小活塞；关闭活塞和开启活塞的大活塞分别位于上活塞和下活塞的中心孔内，关闭活塞和开启活塞的小活塞位于上芯轴和下芯轴的中心孔内。

前述检测工具中，所述上滑套和下滑套的外圆为大小头，小头上设有与上活塞筒或下活塞筒连接的螺纹，大头端外圆为圆弧面，圆弧面与上胶筒或下胶筒接触连接。

前述检测工具中，所述上芯轴和下芯轴与关闭活塞和开启活塞连接的一端设有一组沿圆周均布的轴向传压孔。

前述检测工具中，所述上压帽一端设有与钢丝绳连接的吊装孔，上压帽的另一端设有一组沿圆周均布的径向传压孔。

前述检测工具中，所述轴向连通孔、径向传压孔、轴向传压孔和中心孔8共同构成前述的检测气体通道。

与现有技术相比，本发明在检漏过程中，通过至少两个胶筒将管柱内的密封螺纹连接部位两端封隔形成一个小空腔，然后向小空腔内注入氦气高压气体进行管螺纹密封性能检测。检测用的氦气是惰性气体，比空气轻，使用安全、无腐蚀性、对人体和检测对象无损伤；氦气分子直径很小，故在气密封扣中易渗透；可在检测高压下，快速沿微细间隙通道渗滤，达到检测压力。本发明能实现开启活塞和关闭活塞自动开启和自动关闭传压。实现全自动检测管螺纹密封性能，达到缩短检测时间、提高成功率、节约成本的目的。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是检测工具的结构简图；

图3是检测工具的详细结构简图；

图4是连接体的结构示意图；

图5是上活塞和下活塞的结构示意图；

图6是关闭活塞和开启活塞的结构示意图；

图7是上芯轴和下芯轴的结构示意图；

图8是上压帽的结构示意图；

图9是上滑套和下滑套的结构示意图；

图10是上胶筒和下胶筒的结构示意图。

图中的标记为：1-接箍、2-管柱、3-检测护套、4-氦气检漏仪、5-探头、6-检测工具、7-小空腔、8-中心孔、9-轴向连通孔、10-连接体、11-上压帽、12-上活塞、13-关闭活塞、14-上胶筒、15-上滑套、16-上活塞筒、17-上芯轴、18-上气缸、19-径向传压孔、20-单向阀、21-下压帽、22-下活塞、23-开启活塞、24-下胶筒、25-下滑套、26-下活塞筒、27-下芯轴、28-下气缸、29-轴向传压孔、30-凸台、31-大活塞、32-小活塞、33-圆弧面、34-吊装孔、35-检测气体通道、36-喇叭口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

一种管螺纹密封性能检测方法，如图1所示。该方法在地面检测管柱螺纹的密封性能；先通过管螺纹将两根管柱2连接起来，然后用检测护套3将管螺纹外包裹起来，将氦气检漏仪4的两个探头5分别插入检测护套3的小孔中；将检测工具6用钢丝绳放入需检测处，利用位于检测工具6两端的胶筒将管柱2内的密封螺纹连接部位两端封隔形成小空腔7，由外部高压设备通过高压管线导入高压氦气进入检测工具6导入的高压氦气推动检测工具内的活塞压缩检测工具内预先充入的氮气，活塞移动到位打开中心孔8，通过中心孔8向小空腔7内注入高压氦气；根据氦气检漏仪4的检测结果判定管柱螺纹密封性能。

前述方法所用的检测工具，如图2所示。包括设在检测工具6两端的上胶筒14和下胶筒24，上胶筒14和下胶筒24由二个或多个组成，两个胶筒的外形为内孔一端为喇叭口36或两端齐平，两个胶筒的喇叭口相对对称设置；两个胶筒的喇叭口处分别设有上滑套15和下滑套25；检测工具6上设有检测气体通道。所述检测工具6如图3所示。包括连接体10，连接体10内孔两端分别与上芯轴17和下芯轴27密封滑动连接；上芯轴17和下芯轴27分别与关闭活塞13和开启活塞23密封滑动连接；连接体10外圆两端分别与上气缸18和下气缸28螺纹连接，上气缸18和下气缸28分别与上活塞12和下活塞22转接；上活塞12外圆与上活塞筒16和上滑套15密封滑动连接，上活塞筒16与上滑套15螺纹连接；下活塞22外圆与下活塞筒26和下滑套25密封滑动连接，下活塞筒26与下滑套25螺纹连接；上活塞12上端与上压帽11螺纹转接，下活塞22下端与下压帽21螺纹连接。所述连接体10如图4所示，连接体10上设有一组轴向连通孔9和设在轴向连通孔处的单向阀20。所述上活塞12和下活塞22如图5所示，上活塞12和下活塞22上均设有凸台30，凸台两侧设有至少一组沿圆周均布的径向传压孔19。所述关闭活塞13和开启活塞23如图6所示，关闭活塞13和开启活塞23的一端为大活塞31，另一端为小活塞32；关闭活塞13和开启活塞23的大活塞31分别位于上活塞12和下活塞22的中心孔内，关闭活塞13和开启活塞23的小活塞32位于上芯轴17和下芯轴27的中心孔内。所述上滑套15和下滑套25如图9所示，上滑套15和下滑套25的外圆为大小头，小头上设有与上活塞筒16或下活塞筒26连接的螺纹，大头端外圆为圆弧面33，圆弧面33与上胶筒14或下胶筒24接触连接。所述上芯轴17和下芯轴27如图7所示，上芯轴17和下芯轴27与关闭活塞13和开启活塞23连接的一端设有一组沿圆周均布的轴向传压孔29。所述上压帽11如图8所示，上压帽11一端设有与钢丝绳连接的吊装孔34，上压帽11的另一端设有一组沿圆周均布的径向传压孔19。所述上胶筒14和下胶筒24如图10所示，上胶筒14和下胶筒24内孔为锥面形成喇叭口36，另一端是直面，喇叭口36形成的唇边具有结构密封性能好，承受压力高的特点。所述轴向连通孔9、径向传压孔19、轴向传压孔29和中心孔8共同构成前述的检测气体通道35。

本发明的工作原理

本发明的检测工具通过钢丝下放送入或提出管柱；在进行管柱螺纹密封性能检测时，检测工具将管柱内部密封螺纹连接部位封隔成一个小空腔，工具密封段长度于3倍于管柱接箍长度，工具密封段中部有4个导压孔，能够实现压力传递。通过高压管线向工具内导入高压氦气，滑套推动胶筒使其座封。继续打压导入高压氦气，当胶筒完全座封后工具密封段中的导压孔自动打开，实现压力传递，氦气进入检测工具与管柱之间的密闭环形空间，氦气分子直径很小，故在气密封扣中易渗透；可在检测高压下，快速沿微细间隙通道渗滤，达到检测压力，用检测护套把接箍包起来，检测护套上下有两个小眼，用氦气检漏仪的探头分别放入护套的上下小眼中，如果检漏仪报警，说明丝扣泄露，如果检漏仪没有报警，说明丝扣无泄露，管螺纹合格。检验完成后，放掉高压气体，工具内的压缩氮气推动滑套复位，实现自动解封。达到全自动检测管螺纹密封性能，缩短检测时间、提高成功率、节约成本的目的。

上压帽11外径有大小头，小头端有一个导入气体用的中心孔和可以穿钢丝绳用的吊装孔34，中心孔与导入气体用的高压管线通过螺纹连接；外径大头端均匀分布有4个卸压小孔，上压帽11上装有密封件，大头端与上活塞12通过螺纹联接。上活塞12有8个卸压孔和8个传压孔，上活塞12上面装有密封件。上胶筒14、上滑套15和上活塞筒16套在上活塞12上。胶筒一端设计有唇边，内孔有锥面，另一端是直面，这种结构密封性能好，承受压力高。上滑套15上有4个传压孔并且与上活塞筒16通过螺纹联接，上滑套15和上活塞筒16上均装有密封件。通过压差可以推动上滑套15和上活塞筒16在上活塞12上滑动，从而压缩上胶筒14使其座封。关闭活塞13外径有大小头，大头外径穿入上活塞12中心内孔径形成一个活塞面；小头外径穿入上芯轴17内径，也形成一个活塞面；二个活塞面有面积差。可以通过控制不同的压力来控制关闭活塞13的开启与关闭。上芯轴17上有定位台和传压槽，还有4个传压孔；有传压孔端穿入上活塞12的中心孔内，另一端穿入连接体10的内孔；与上气缸18和上活塞12形成一个气腔。上气缸18上有台，还装有密封件，装有密封件的一端与上活塞12通过螺纹联接，另一端与连接体10通过螺纹联接。本发明设有两套对称的气动系统，连接体10下部是与上部相对的气动系统，只是下部封口的下压帽21与上压帽11不同，下压帽21为未设通孔的封闭体。连接体10上有3个轴向传压孔，连接体10上装有一个导入氮气用的单向阀20，还装有密封件。下端与下气缸28通过螺纹联接；与下芯轴27和下活塞22形成另一个气腔，起到能装入更多氦气的作用。开启活塞23有4个径向传压孔和一个轴向中心孔，外径也有大小头；小头端穿入下芯轴27内孔形成一个较小的活塞面，大头端穿入下活塞22也形成一个较大的活塞面。可以控制气体的不同压力来推这两个不等大的活塞面，从而控制开启活塞23的开启与关闭。本发明实现了自动座封，自动打开传压，自动开始检测，检测完后自动关闭传压，活塞自动复位，自动解封。基本整个检测过程实现全自动化。

本发明的方法在井口管螺纹连接时进行螺纹密封性能检测，通过钢丝下放送入或提出管柱；在进行管柱螺纹密封性能检测时，从管柱内部密封螺纹连接部位封隔成一个小空腔，工具密封段长度大于3倍接箍长度，工具密封段中部有4个导压孔，能够实现压力传递。通过高压管线向工具内导入高压氦气，滑套推动胶筒使其座封。继续打压导入高压氦气，当胶筒完全座封后工具密封段中的导压孔自动打开，实现压力传递，氦气进入检测工具与管柱之间的密闭环形空间，检测用的氦气是惰性气体，比空气轻，使用安全、无腐蚀性、对人体和检测对象无损伤；氦气分子直径很小，故在气密封扣中易渗透；可在检测高压下，快速沿微细间隙通道渗滤，达到检测压力，此时胶筒还能保持继续坐封，用检测护套把接箍包起来，检测护套上下有两个小眼，用氦气检漏仪的探头分别放入护套的上下小眼中，如果检漏仪报警，说明丝扣泄露，可以急时发现泄露点。检验完成后，放掉高压气体，工具内的压缩氮气推动滑套复位，实现自动解封。目前国内还没有类似于此结构类型的检测工具，具有施工时间短 ､ 成功率高 ､ 成本低等优点，因此本发明天然气的开采有着十分重要的实际意义 。

本发明能把管柱内部密封螺纹连接部位封隔成一个小空腔便于检测的作用。胶筒一端设计有唇边，内孔有锥面，另一端是直面，这种结构密封性能好，承受压力高。该管螺纹密封性能检测工具还设计有二个独立的气腔，其中一个是在工具使用前先充入一定压力的氮气，起气体弹簧的作用，主要作用于胶筒复位。另一个气腔是在工具使用时充入检测所需压力的氦气，起检测管螺纹密封性能用。可以通过控制充入或放泄氦气腔内压力的高低，来实现二个胶筒自动座封和自动复位，还能实现开启活塞和关闭活塞自动开启和自动关闭传压。实现全自动检测管螺纹密封性能，达到缩短检测时间、提高成功率、节约成本的目的。

Claims (10)

1. 一种管螺纹密封性能检测方法，其特征在于：该方法在地面检测管柱螺纹的密封性能；先通过管螺纹将两根管柱连接起来，然后用检测护套将管螺纹外包裹起来，将氦气检漏仪的两个探头分别插入检测护套的小孔中；将检测工具用钢丝绳放入管柱内至需检测处，利用位于检测工具两端的胶筒将管柱内的密封螺纹连接部位两端封隔形成小空腔，由外部高压设备通过高压管线导入高压氦气进入检测工具，导入的高压氦气推动检测工具内的活塞压缩检测工具内预先充入的氮气，活塞移动到位打开中心孔，通过中心孔向小空腔内注入高压氦气；根据氦气检漏仪的检测结果判定管柱螺纹密封性能。

2.一种用于权利要求1所述方法的检测工具，其特征在于：包括设在检测工具（6）两端的上胶筒（14）和下胶筒（24），上胶筒（14）和下胶筒（24）由二个或多个组成，两个胶筒的外形为内孔一端为喇叭口（36）或两端齐平，两个胶筒的喇叭口相对对称设置；两个胶筒的喇叭口处分别设有上滑套（15）和下滑套（25）；检测工具（6）上设有检测气体通道（35）。

3.根据权利要求2所述检测工具，其特征在于：前述检测工具（6）包括连接体（10），连接体（10）内孔两端分别与上芯轴（17）和下芯轴（27）密封滑动连接；上芯轴（17）和下芯轴（27）分别与关闭活塞（13）和开启活塞（23）密封滑动连接；连接体（10）外圆两端分别与上气缸（18）和下气缸（28）螺纹连接，上气缸（18）和下气缸（28）分别与上活塞（12）和下活塞（22）转接；上活塞（12）外圆与上活塞筒（16）和上滑套（15）密封滑动连接，上活塞筒（16）与上滑套（15）螺纹连接；下活塞（22）外圆与下活塞筒（26）和下滑套（25）密封滑动连接，下活塞筒（26）与下滑套（25）螺纹连接；上活塞（12）上端与上压帽（11）螺纹转接，下活塞（22）下端与下压帽（21）螺纹连接。

4.根据权利要求3所述检测工具，其特征在于：前述连接体（10）上设有一组轴向连通孔（9）和设在轴向连通孔处的单向阀（20）。

5.根据权利要求4所述检测工具，其特征在于：前述上活塞（12）和下活塞（22）上均设有凸台（30），凸台两侧设有至少一组沿圆周均布的径向传压孔（19）。

6.根据权利要求5所述检测工具，其特征在于：前述关闭活塞（13）和开启活塞（23）的一端为大活塞（31），另一端为小活塞（32）；关闭活塞（13）和开启活塞（23）的大活塞（31）分别位于上活塞（12）和下活塞（22）的中心孔内，关闭活塞（13）和开启活塞（23）的小活塞（32）位于上芯轴（17）和下芯轴（27）的中心孔内。

7.根据权利要求6所述检测工具，其特征在于：前述上滑套（15）和下滑套（25）的外圆为大小头，小头上设有与上活塞筒（16）或下活塞筒（26）连接的螺纹，大头端外圆为圆弧面（33），圆弧面（33）与上胶筒（14）或下胶筒（24）接触连接。

8.根据权利要求7所述检测工具，其特征在于：前述上芯轴（17）和下芯轴（27）与关闭活塞（13）和开启活塞（23）连接的一端设有一组沿圆周均布的轴向传压孔（29）。

9.根据权利要求8所述检测工具，其特征在于：前述上压帽（11）一端设有与钢丝绳连接的吊装孔（34），上压帽（11）的另一端设有一组沿圆周均布的径向传压孔（19）。

10.根据权利要求9所述检测工具，其特征在于：前述轴向连通孔（9）、径向传压孔（19）、轴向传压孔（29）和中心孔8共同构成前述的检测气体通道。

Images