CN103994863A - 一种油套管螺纹连接气密封检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油套管螺纹连接气密封检测方法，所述方法包括以下步骤：步骤100，将油套管螺纹连接气密封的检测工具进行定位；步骤200，加载示踪气体；步骤300，利用集气套和检漏仪探测所述示踪气体从而对油套管螺纹连接气密封进行检测。本发明所述检测方法，利用检测工具、集气套和检漏仪可以对井场下已上扣的油套管螺纹逐个进行气密封性检测，检测介质为示踪气体，及时对不密封螺纹做出预报，有效剔除泄露的螺纹，为现场检测油管及套管整体密封性提供安全保障，避免因螺纹泄漏引发的巨大损失，保证了气井长期的稳定开采，另外，本发明技术可靠，实施成本低，现场可操作性强，且作业迅速，不影响现场其他作业过程。

Description

一种油套管螺纹连接气密封检测方法

技术领域

本发明涉及石油天然气工程及储气库相关工程技术领域，特别涉及一种油套管螺纹连接气密封检测方法。

背景技术

随着深井、水平井勘探开发技术不断推广，以及天然气和储气库的大规模开发，对钻井完井、注采工艺等提出了更高的要求，进而对油套管的密封性要求也越来越高。为保障入井油管和套管的密封，特别是一些高压气井、H2S井、CO2井、注气井或是人口稠密的地区井、储气库井等，越来越广泛应用气密封扣油管和套管。对于特殊螺纹油管和套管的气密封检测在北美、墨西哥、及南美的大部分油田已成为强制性检测要求，特别是对于储气库注采井，由于其运行时间长，安全性要求高，整个井筒的气密性要求更加严格。

在气密封套管和油管出厂时，通常要求对其螺纹进行抽检，然而，由于油管和套管的加工公差、运输过程中的磕碰、微腐蚀等因素，特别是在高压气井下油管和套管作业过程中上扣扭矩不合理、以及油套管多次反复使用等，极易造成密封性能失效，有资料统计，油管和套管的管柱的损坏，90%左右由螺纹环节引起，因此及时检测油套管螺纹密封性，是杜绝安全隐患的必要手段，尤其对高压高含硫气田的开发和储气库注采生产非常重要。

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：

由于目前缺乏对油管和套管密封性进行及时的检测的方法，在油管和套管在入井过程中，难以对密封性能不好的螺纹及时做出预报，不能有效剔除泄露的螺纹，容易导致因油套管螺纹泄漏引发巨大损失，极大地影响了气井长期稳定的开采。

发明内容

为了解决现有技术缺乏对油管和套管密封性进行及时的检测的方法，容易导致因油套管螺纹泄漏引发巨大损失，影响气井长期稳定开采的问题，本发明实施例提供了一种油套管螺纹连接气密封检测方法。所述技术方案如下：

一种油套管螺纹连接气密封检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤100，将油套管螺纹连接气密封的检测工具进行定位；

步骤200，加载示踪气体；

步骤300，利用集气套和检漏仪探测所述示踪气体从而对油套管螺纹连接气密封进行检测。

具体地，作为优选，所述检测工具包括检测本体；固定于所述检测本体的至少一个中心管及固定套设在所述至少一个中心管外的对应的封隔器胶筒；所述检测本体上设有与待测油套管贯通的通孔，所述通孔内安装有出气阀总成。

作为优选，所述步骤100具体包括以下步骤：

步骤101，用钢丝绳挂接在所述检测工具上，将所述检测工具沿所述管的外壁下放，直至所述检测工具中的封隔器胶筒的中部到达所述待测油套管的接箍的中间位置，此时对所述钢丝绳长度进行标记；

步骤102，待所述待测油套管螺纹上扣以后，将所述检测工具提起并放入所述待测油套管的内部，直至所述钢丝绳达到所述步骤101中所述钢丝绳标记的长度；

步骤103，将所述集气套安装在所述待检测油套管的接箍的外周面，所述检漏仪与所述集气套连接。

作为优选，所述步骤200具体包括以下步骤：

步骤201，启动高压柱塞泵和发动机，确认设备各部分可以正常运行；

步骤202，在储能器中充入一定量混合气体，启动高压柱塞泵对所述储能器进行打压，将所述储能器接入所述检测工具中的封隔器胶筒，使所述封隔器胶筒在所述待测油套管内坐封；

步骤203，继续对所述储能器进行打压，直至所述检测工具中的封隔器胶筒达到检测所需压力。

进一步地，所述混合气体为氮气和氦气的混合气体。

作为优选，所述步骤300中利用所述集气套和所述检漏仪进行探测具体包括：所述集气套收集从所述待测油套管螺纹泄露出的所述混合气体，通过所述检漏仪探测所述混合气体中所述氦气泄露的泄漏率，根据探测到的所述氦气泄漏率和标准的所述氦气泄漏率比较，来判断所述油套管螺纹的气密封性是否合格。

进一步地，所述检测方法还包括步骤400，卸掉所述检测工具内的压力，使所述封隔器胶筒解封，将所述检测工具从所述待测油套管内取出，准备下次检测。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明提供的一种油套管螺纹连接气密封检测方法，利用检测工具、集气套和检漏仪可以对井场下已上扣的油套管螺纹逐个进行气密封性检测，检测介质为示踪气体，及时对不密封螺纹做出预报，有效剔除泄露的螺纹，为现场检测油管及套管整体密封性提供安全保障，避免因螺纹泄漏引发的巨大损失，保证了气井长期的稳定开采，另外，本发明技术可靠，实施成本低，现场可操作性强，且作业迅速，不影响现场其他作业过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的油套管螺纹连接气密封检测方法的流程图；

图2是本发明又一实施例提供的油套管螺纹连接气密封检测方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的油套管螺纹连接气密封检测装置的结构示意图；

图4是图3中的检测工具的结构示意图。

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3，本发明实施例提供了一种油套管螺纹连接气密封检测装置用于对现场油套管螺纹副及地面输送管线、采气树等设备，在入井和使用前进行验封检测，以保证油套管及地面输送管线、采气树的气密性。该油套管螺纹连接气密封检测装置包括控制系统1、与控制系统1电连接的液气动力系统3、与控制系统1电连接的检测气源系统5、与检测气源系统5连接的储能器7及与控制系统1电连接的检测执行系统9。

储能器7上设有液体入口71及气体入口73。

控制系统1包括控制台11及与控制台11电连接的绞车13。通过控制台11来控制液气动力系统3、检测气源系统5及检测执行系统9的运作。优选地，在本实施方式中，控制台11设有操作屏，通过选择操作屏上的选择按钮，来控制液气动力系统3、检测气源系统5及检测执行系统9的运动。

液气动力系统3包括不锈钢水箱31、低压离心泵33及高压柱塞泵35。不锈钢水箱31的入口与储能器7的液体入口71连接贯通，且在不锈钢水箱31和液体入口71之间设有第一高压卸压阀37。第一高压卸压阀37电连接控制台11，通过控制台11来控制第一高压卸压阀37的通断，从而控制液体在储能器7与不锈钢水箱31之间的流通或关断。优选地，在本实施方式中，第一高压卸压阀37与液体入口71之间还设有一个起监测作用的高压表39，且该高压表39电连接控制台11。高压表39及时地将监测到的储能器7中的压强信号发送至控制台11。低压离心泵33与高压柱塞泵35相互串接，且均电连接控制台11；低压离心泵33与不锈钢水箱31的入口连接；高压柱塞泵35与液体入口71连接贯通。优选地，在本实施方式中，低压离心泵33与不锈钢水箱31的入口之间串接有过滤器32；高压柱塞泵35与液体入口71之间串接有高压单向阀34。

检测气源系统5包括检测气源51、第一高压截止阀53及第二高压截止阀55。检测气源51与储能器7的气体入口73贯通连接，以向储能器7中注入检测气体，且在检测气源51与气体入口73之间还依次串接有气体截止阀511和高压单向阀513。气体截止阀51和检测气源5之间还串接有气体卸压阀57。优选地，在本实施方式中，检测气源51为氦氮混气装置、氦气瓶和氮气瓶或氦氮混合气瓶。

第一高压截止阀53及第二高压截止阀55均电连接控制台11。第一高压截止阀53与高压单向阀513的出口连接后，一并连接于储能器7的气体入口73。第二高压截止阀55与第一高压截止阀53串接。

检测执行系统9包括检测工具91、集气套93及检漏仪95。检测工具91通过一个第二高压泄压阀97电连接于控制台11，从而由控制台11控制检测工具91的运动。检测工具91用于将检测气体注入到待检测的油套管内。集气套93用于罩在待检测的油套管接箍的外面，用于收集从待检测的油套管接箍内沿螺纹副泄漏出来的检测气体。集气套93为密闭的套子，且只设有一个微小的开口。检漏仪95用于检测的油套管泄漏气体的含量，其通过一条管线（图未示）与集气套93连接。管线穿过集气套93的微小开口，且管线的管线探头（图未示）位于集气套93内。检漏仪95还包括一个显示泄漏值的显示屏（图未示）。

请结合参照图4，检测工具91包括中空的检测本体911、固定于检测本体911的第一中心管912、固定于检测本体911的第二中心管913、固定套在第一中心管912外的第一封隔器胶筒914、两个联接套910及固定套在第二中心管913外的第二封隔器胶筒915。

检测本体911上设有与外界贯通的通孔20，且该通孔20内安装有出气阀总成21。出气阀总成21包括滑动安装于通孔20内的阀杆24及套在阀杆24上的复位弹簧23，且阀杆24上设有一个可操作地关闭或打开通孔20的堵头25。当检测本体911进入了检测气体时，检测本体911内的气体压强迫使阀杆24向外运动，而打开通孔20，从而使检测工具91内的检测气体通过通孔20进入到待检测的油套管内；当检测本体911内的气体压力达到坐封压力时，出气阀总成21随即关闭，此时，阀杆24的堵头25堵塞通孔20。

第一中心管912的第一端的外周固定有上接头916，且上接头916内固定有与第二高压泄压阀97连接的气管接头917。气管接头917还与检测气源系统5的第二高压截止阀55连接，优选地，在本实施方式中，气管接头917与第二高压截止阀55之间串接有高压表22，且该高压表22电连接控制台11，以便于控制台11及时地将监测到的检测本体911内的压强信号发送至控制台11。第一中心管912的第二端通过一个联接套910固定于检测本体911的第一端。第二中心管913的第一端通过另外一个联接套910固定于检测本体911的第二端，该第二中心管913的第二端固定有一个导向块918。优选地，在本实施方式中，该导向块918外露于第二中心管913的部位的呈锥形，以便于在检测工具91放入待检测的油套管的过程中，引导检测工具91快速进入待检测的油套管内。优选地，在本实施方式中，为了防止第一封隔器胶筒914及第二封隔器胶筒915脱离，第一封隔器胶筒914和第二封隔器胶筒915的两端分别设有一个胶筒座919，通过对应的胶筒座919将第一封隔器胶筒914和第二封隔器胶筒915抵紧在对应的第一中心管912和第二中心管913的外周。优选地，在本实施方式中，为了提高密封效果，上述气管接头917与上接头916之间、联接套910与第一中心管912之间及联接套910与第二中心管913之间均设有密封圈（未标号）。优选地，为了便于操作，检测工具91上设有一个可操作地与绞车13固定的操作环6，具体地，在本实施方式中，操作环6设置在上接头916上。

在其它实施方式中，根据待检测油套管的长度需要，上述检测工具91可以设一个或多个中心管和对应的封隔器胶筒。

当使用本发明的油套管螺纹连接气密封检测装置时，先通过控制台11将第二高压泄压阀97调节为开启状态；并同时开启检测气源系统5中的气体截止阀511，使检测气源51内的检测气体注入至储能器7中；当高压表39测试的储能器7中的气体压强达到第一压强P1时，关闭气体截止阀511停止向储能器7中注入气体。此时，通过控制台11启动高压柱塞泵35，使不锈钢水箱31内的高压水源进入储能器7中，以对储能器7中的检测气体增压至压强第二压强P2。这时，通过控制台11控制绞车13钩住检测工具91的操作环6，吊起检测工具91并将检测工具91下放至待检油套管内，并调整检测工具91正对待检油套管的接箍。将集气套93安装在待测油套管接箍的外面，并将检漏仪95连接于集气套93。

当检测工具91、集气套93及检漏仪95安装完毕后，通过控制台11关闭第二高压泄压阀97，并同时开启第一高压截止阀53和第二高压截止阀55。此时，储能器7的检测气通过检测工具91的气管接头917进入该检测工具91内，且该检测工具91内的气体通过通孔20进入带检测的油套管内。接着，通过控制台11启动低压离心泵33，使不锈钢水箱31内的高压水源进入储能器7中，以对储能器7中的检测气体增压至需要的检测压力P3，并保持该检测压力P3一段时间后，观察检漏仪95的显示屏中记录的泄漏数据。当检漏仪95检测的泄露值高于预先设定的泄漏值时，则说明待检测油套管漏气，需要对待检测油套管螺纹进行整改；当检漏仪95检测的泄露值低于预先设定的泄漏值时，则说明待检测油套管合格，满足密封要求，可以入井使用。

检测完毕后，通过控制台11开启第一高压卸压阀37和第二高压卸压阀97。这时，通过第一高压卸压阀37卸掉储能器7中的压力，便于检测气源51中的检测气体在下一个检测周期内进入储能器7；与此同时，储能器7的增加水源回流至不锈钢水箱31。第二高压卸压阀97一打开，检测工具91的出气阀总成21打开，第一封隔器胶筒914和第二封隔器胶筒915解封，检测工具中91的高压检测气体通过检测工具91与待测油套管之间的环空排出的。

由上述叙述可知：本发明的油套管螺纹的密封性检测装置通过储能器7将检测气体增加后输送给检测工具91，并通过检测91将检测气体排放至待测油套管内；再利用收集套93收集待测油套管的接箍处泄漏的检测气体，并通过检漏仪95对现场或入井过程中油套管的进行检测，操作方便、技术可靠，且实施成本低。通过检漏仪95的显示屏中记录的泄漏数据及时对不密封螺纹做出预报，有效剔除泄露的螺纹，为现场检测油管及套管整体密封性提供安全保障，避免因螺纹泄漏引发的巨大损失，保证了气井长期的稳定开采。本发明的油套管螺纹的密封性检测装置利用控制台11自动操作，现场可操作性强，且作业迅速，不影响现场其他作业过程。

如图1所示，本发明实施例提供了一种油套管螺纹连接气密封检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤100，将油套管螺纹连接气密封的检测工具91（参见图3）进行定位；

步骤200，加载示踪气体；

步骤300，利用集气套93（参见图3）和检漏仪95（参见图3）探测所述示踪气体从而对油套管螺纹连接气密封进行检测。

其中，本发明实施例提供了一种油套管螺纹连接气密封检测方法，检测介质为示踪气体，利用检测工具91（参见图3）、集气套93（参见图3）和检漏仪95（参见图3）探测示踪气体，根据探测到失踪气体的泄漏量确定井场下已上扣的油套管螺纹逐个进行气密封性，可以及时对不密封螺纹做出预报，有效剔除泄露的螺纹，为现场检测油管及套管整体密封性提供安全保障，避免因螺纹泄漏引发的巨大损失，保证了气井长期的稳定开采。另外，本发明技术可靠，实施成本低，现场可操作性强，评价方法科学准确，且作业迅速，不影响现场其他作业过程。

如图3所示，也可参见图4，具体地，作为优选，所述检测工具91（参见图3）91包括检测本体911；固定于所述检测本体911的至少一个中心管及固定套设在所述至少一个中心管外的对应的封隔器胶筒；所述检测本体911上设有与待测油套管贯通的通孔20，所述通孔20内安装有出气阀总成21。

其中，封隔器胶筒为现有技术，本领域技术人员可知，封隔器胶筒可对接箍上下两侧螺纹进行坐封，即对接箍上下两侧螺纹进行密封，使其封闭在密闭空间内，检验集气套93（参见图3）扣于管的外壁和封隔器胶筒对应位置，收集由接箍处螺纹泄露的气体，再通过检漏仪95（参见图3）进行检测即可。

如图2所示，具体地，作为优选，所述步骤100具体包括以下步骤：

步骤101，用钢丝绳挂接在所述检测工具91（参见图3）上，将所述检测工具91（参见

图3）沿所述管的外壁下放，直至所述检测工具91（参见图3）中的封隔器胶筒的中部到达所述待测油套管的接箍的中间位置，此时对所述钢丝绳长度进行标记；

步骤102，待所述待测油套管螺纹上扣以后，将所述检测工具91（参见图3）提起并放入所述待测油套管的内部，直至所述钢丝绳达到所述步骤101中所述钢丝绳标记的长度；

步骤103，将所述集气套93（参见图3）安装在所述待检测油套管的接箍的外周面，所述检漏仪95（参见图3）与所述集气套93（参见图3）连接。

其中，钢丝绳一般是缠绕在绞车13（参见图3）上的，把检测工具91（参见图3）挂在钢丝绳上，并沿着待测油套管外壁下放，让检测工具91（参见图3）的封隔器胶筒中部位置对应于待测油套管接箍中部，然后在绞车13（参见图3）钢丝绳上做好记号，待测油套管上扣完成后，将检测工具91（参见图3）放入到待测油套管内，上提待测油套管直到待测油套管的接箍高出钻台面适当高度，约为0.5m，调整检测工具91（参见图3）的位置，将其定位在待测油套管内接箍对应位置，将集气套93（参见图3）扣在待测油套管接箍外壁上，将检漏仪95（参见图3）探测头和集气套93（参见图3）相连。

如图2所示，具体地，作为优选，所述步骤200具体包括以下步骤：

步骤201，启动高压柱塞泵35（参见图3）和发动机，确认设备各部分可以正常运行；

步骤202，在储能器7（参见图3）中充入一定量混合气体，启动高压柱塞泵35（参见图3）对所述储能器7（参见图3）进行打压，将所述储能器7（参见图3）接入所述检测工具91（参见图3）中的封隔器胶筒，使所述封隔器胶筒在所述待测油套管内坐封；

步骤203，继续对所述储能器7（参见图3）进行打压，直至所述检测工具91（参见图3）中的封隔器胶筒达到检测所需压力。

其中，把高压柱塞泵35（参见图3）与供水管线连接好，运转发动机，按标准检查高压柱塞泵35（参见图3）和发动机等设备各部分，确认其正常后开始施工，向储能器7（参见图3）注入混合气体，压力达到相应设置的程度后停止注入，启动高压柱塞泵35（参见图3）对混合气体增压，由于储能器7（参见图3）和封隔器胶筒连接，混合气体的增压使检测工具91（参见图3）的封隔器胶筒坐封，当达到一定值后停止加压，此时绞车13（参见图3）吊装检测工具91（参见图3），当检测工具91（参见图3）安装好后启动高压柱塞泵35（参见图3）继续增压，增压到需要的检测压力后停止增压进入稳压状态，稳压时间15s～20s，等待下一步进行检测。

进一步地，所述混合气体为氮气和氦气的混合气体。工业上一般可以采用氮气和氦气的混合气体，氮气和氦气的混合摩尔比例一般为9:1或者7:1，也可根据实际情况进行调配。

如图2所示，作为优选，所述步骤300中利用集气套93（参见图3）和检漏仪95（参见图3）进行探测具体为：所述集气套93（参见图3）收集从所述待测油套管螺纹泄露出的所述混合气体，通过所述检漏仪95（参见图3）探测所述混合气体中氦气泄露的泄漏率，根据探测到的氦气泄漏率和标准的氦气泄漏率比较，来判断所述油套管螺纹的气密封性是否合格。

如图2所示，进一步地，所述检测方法还包括步骤400，卸掉所述检测工具91（参见图3）内的压力，使所述封隔器胶筒解封，将所述检测工具91（参见图3）从所述待测油套管内取出，准备下次检测。

其中，高压柱塞泵35（参见图3）继续打压，直至检测工具91（参见图3）达到检测压力，停止高压柱塞泵35（参见图3）、关闭阀门，稳压一定时间，封隔器胶筒内部的气体会通过待测油套管螺纹泄露一些出来，泄露出的气体进入集气套93（参见图3）中被检漏仪95（参见图3）探测到，根据检漏仪95（参见图3）探测到的氦气泄露率来判断螺纹密封性能是否合格，若泄漏率超过1.0×10^-6mbar.l/s，则表明螺纹密封性不合格，需采取相应的整改措施，若检漏仪95（参见图3）检测到的泄漏率低于1.0×10^-6mbar.l/s，则表明螺纹密封性能合格，用于比较的标准泄漏率可根据实际需要设定。

最后，将各种阀门打开，卸掉储能器7（参见图3）和检测工具91（参见图3）内压力，取出检测工具（参见图3），准备下次检测，重复以上操作步骤，直到所有待测油套管螺纹全部检测完毕。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

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 (7)

1.一种油套管螺纹连接气密封检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤100，将油套管螺纹连接气密封的检测工具进行定位；

步骤200，加载示踪气体；

步骤300，利用集气套和检漏仪探测所述示踪气体从而对油套管螺纹连接气密封进行检测。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述检测工具包括检测本体；固定于所述检测本体的至少一个中心管及固定套设在所述至少一个中心管外的对应的封隔器胶筒；所述检测本体上设有与待测油套管贯通的通孔，所述通孔内安装有出气阀总成。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述步骤100具体包括以下步骤：

步骤101，用钢丝绳挂接在所述检测工具上，将所述检测工具沿所述管的外壁下放，直至所述检测工具中的所述封隔器胶筒的中部到达所述待测油套管的接箍的中间位置，此时对所述钢丝绳长度进行标记；

步骤102，待所述待测油套管螺纹上扣以后，将所述检测工具提起并放入所述待测油套管的内部，直至所述钢丝绳达到所述步骤101中所述钢丝绳标记的长度；

步骤103，将所述集气套安装在所述待检测油套管的接箍的外周面，所述检漏仪与所述集气套连接。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述步骤200具体包括以下步骤：

步骤201，启动高压柱塞泵和发动机，确认设备各部分可以正常运行；

步骤202，在储能器中充入一定量混合气体，启动高压柱塞泵对所述储能器进行打压，将所述储能器接入所述检测工具中的所述封隔器胶筒，使所述封隔器胶筒在所述待测油套管内坐封；

步骤203，继续对所述储能器进行打压，直至所述检测工具中的所述封隔器胶筒达到检测所需压力。

5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述混合气体为氮气和氦气的混合气体。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述步骤300中利用所述集气套和所述检漏仪进行探测具体包括：所述集气套收集从所述待测油套管螺纹泄露出的所述混合气体，通过所述检漏仪探测所述混合气体中所述氦气泄露的泄漏率，根据探测到的所述氦气泄漏率和标准的氦气泄漏率比较，来判断所述油套管螺纹的气密封性是否合格。

7.根据权利要求1-6任一项权利要求所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括步骤400，卸掉所述检测工具内的压力，使所述封隔器胶筒解封，将所述检测工具从所述待测油套管内取出，准备下次检测。