CN108181182B - 油管头和套管头的性能检测方法 - Google Patents

油管头和套管头的性能检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油管头和套管头的性能检测方法，其步骤包括：a、将油管头或套管头作为被检测件，将被检测件送入环境试验箱；b、在加载装置上安装连接杆，下放加载装置为被检测件施加额定载荷；c、将被检测件内腔室空气温度加热到额定高温60℃—121℃或将环境的温度降低至额定低温‑18℃—‑60℃，并将温度保持在额定温度值；d、开启加压装置，将被检测件加压至额定工作压力1‑140MPa；e、进行三个压力温度的循环；f、每个循环稳压3‑8分钟，根据温度和压力值的波动值判断被检测件质量和性能是否合格，将压力降至0MPa，完成检测。采用本发明能保证油管头和套管头在实际使用时的可靠性，能有效防范安全事故的发生。

Description

油管头和套管头的性能检测方法
技术领域
本发明涉及一种石油钻采设备在高低温状态下的检测方法，尤其涉及一种井控装备及井口装置在加载状态下的高低温性能检测工艺，主要用于检测石油钻采设备中的油管头和套管头。
背景技术
在现有技术中，在实施石油天然气钻井工程施工过程中，井控装备及井口装置每天都在震动中运行，还要承受各种温度，压力，所以其性能也在不断变化，为了安全钻井的要求，按照规定，井控装备及井口装置在使用一段时间后，都要进行性能检测，目前这样的检测不但要耗费大量的时间，而且只能对井控装备及井口装置的承压能力进行简单的检测，对井控装备及井口装置本身的质量和性能还是不能做出量化的检测评价，因此，在工厂测试以后的井控产品及井口装置，在今后的使用中还是存在潜在的危险。
目前，在对油管头或套管头进行检测时，有两种方法可以对其的性能好坏做检测。一是：做该产品的承载能力检测，检测油管头或套管头中悬挂的悬挂器是否能承受额定的悬挂载荷。对于这项测试主要是验证油管头或套管头在实际生产中，是否能够悬挂足够的钻杆。二是：做该产品的密封性能检测，检测油管头或套管头中悬挂的悬挂器与钻杆之间连接的密封处，不能有渗漏，确保实际生产的安全可靠。但上述两种检测工作之前只能单独进行，且检测方法也没有考虑设备在不同的环境和内部介质条件下的差异。因此为了避免在特殊情况下因其他综合因素造成产品的故障，所带来的安全隐患，必须对产品的质量提出更高的要求。
目前，国标、行标、API、ISO标准均要求对井控装备及井口装置进行高温介质及低温环境的适应性试验，公开号为CN101281081，公开日为2008年10月8日的中国专利文献公开了一种井控产品及井口装置在低温环境状态的性能检测工艺，包括如下步骤：开启环境试验箱，将温度降低至额定低温-69℃--29℃，并将温度 保持在额定温度值；开启加压装置，将被检测件加压至额定工作压力1-140MPa； 稳压0.5-2小时，计算机测控系统根据被检测件的温度和压力值的波动值判断被 检测件质量和性能是否合格后，将压力降至0MPa，将温度升到常温，完成检测。 该发明通过在低温状态下的加压检测，对被检测件进行降温，在低温状态下，来模拟实际的工况检测出被检测件的质量和性能是否满足现场使用要求，能检测井控产品及井口装置的耐低温密封性能和非金属和金属材料的耐低温性能。
但是，标准中特别要求油管头和套管头应在其加载状态下进行高低温性能试验，以上述专利文献为代表的现有技术还没有能够对其实施该试验的检测装置，导致油管头和套管头使用时可靠性较低，大大增加了安全事故的发生率，降低了钻井过程中的安全性。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种油管头和套管头的性能检测方法，本发明通过在加载状态下并置于低温环境中或内部施加高温介质时进行加压检测，对油套管头施加设计载荷并进行升温和降温，经过在高温和低温下进行的反复试验后，能充分的模拟油套管头在加载状态下，处于环境低温和介质高温的条件下的密封性能和承载能力，来模拟实际的工况下，油套管头的质量和性能是否满足现场使用要求。从而保证了油管头和套管头在实际使用时的可靠性，有效防范安全事故的发生，增加了钻井过程中的安全性。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种油管头和套管头的性能检测方法，其特征在于步骤包括：
a、将油管头或套管头作为被检测件，在被检测件内部装入带有试验芯轴的悬挂器，下部安装试压法兰，然后吊放在移动小车上，送入环境试验箱，退出小车；
b、在加载装置上安装连接杆，下放加载装置为被检测件施加额定载荷；
c、将被检测件内腔室空气温度加热到额定高温60℃—121℃或将环境的温度降低至额定低温-18℃— -60℃，并将温度保持在额定温度值；
d、开启加压装置，将被检测件加压至额定工作压力1-140MPa；
e、进行三个压力温度的循环；
f、每个循环稳压3-8分钟，采集被检测件的温度和压力值，根据温度和压力值的波动值判断被检测件质量和性能是否合格，将压力降至0MPa，完成检测。
所述b步骤中，向被检测件施加的额定载荷为被检测件的设计最大载荷。
所述e步骤中，按照最高温度—室温-最低温度-室温-最高温度的方式进行反复加压和温度循环试验，并如此进行三个循环试验。
所述f步骤中，将采集到的温度和压力值与额定温度和额定压力对比，温度波动在±0.5℃内，施加的压力无渗漏，判断被检测件质量和性能为合格。
所述环境试验箱温度范围为-70℃～+180℃，辅助进行被检测件的升温要求，并配有确保温度均匀的风循环系统。
所述悬挂器上预先安装了实心的试验芯轴，模拟油管或套管。
所述加载装置为液压机原理，最高可以施加400t可调载荷，经连接杆与被检测件的悬挂器接触，连接杆上安装有力传感器。
所述移动小车上设有升降机构可以升高或降低小车车体。
所述加压装置为空气压缩机组，空气压缩机组的高压出口端经高压金属硬管与阀门上连接的试压法兰的试压孔连接。
所述空气压缩机组经手动阀、单向阀、压力传感器与试压孔连接。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
一、与公开号为CN101281081专利文献相比，本发明采用的a、b、e、f等步骤，实现了油管头和套管头在加载状态下的压力温度循环试验，通过在加载状态下并置于低温环境中或内部施加高温介质时进行加压检测，对油套管头施加设计载荷并进行升温和降温，经过在高温和低温下进行的反复试验后，能充分的模拟油套管头在加载状态下，处于环境低温和介质高温的条件下的密封性能和承载能力，来模拟实际的工况下，油套管头的质量和性能是否满足现场使用要求。从而保证了油管头和套管头在实际使用时的可靠性，有效防范安全事故的发生，增加了钻井过程中的安全性。
二、本发明中试压法兰上设有对被检测件进行加热的加热器，检测是在环境试验箱中进行，不需要移动装置就可对被检测件进行升温和降温，经过在高温和低温下进行的反复交替后，能充分的模拟被检测件在环境低温和介质高温的状态下的密封性能，来模拟实际的工况下，油管头和套管头的质量和性能是否满足现场使用要求。
三、本发明不仅填补了国内对钻采装置整机高低温试验的空白，而且可为相关装置在各种高低温环境条件使用的适应性提供室内评价依据，对相关装置在设计选材及现场使用时提供参考，以确保相关装置的使用可靠性。
四、通过本发明检测后的油管头和套管头，在高低温状态下的使用中大大减少了安全事故的发生率，提高了钻井过程中的安全性。
五、本发明中，不仅满足了进行油管头和套管头两种产品的试验，还能完成各总尺寸和从单级油套管头到多级油套管头的试验。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1为油管头和套管头的性能检测结构原理示意图。
图中标记：
1、液压油缸，2、力传感器，3、液压活塞杆，4、连接杆，5、被检测件，6、悬挂器，7、环境试验箱，8、称重平台，9、传力柱体，10、支撑立柱，11、加载装置底座。
具体实施方式
实施例1
一种油管头和套管头在加载状态下的高低温性能检测工艺，包括a、将油管头或套管头内部装入带有试验芯轴的悬挂器6，下部安装试压法兰，然后吊放在移动小车上，送入环境试验箱7，退出小车；b、在加载装置上安装连接杆4，下放加载装置为油管头或套管头施加额定载荷；c、开启检测装置的加热器，将被检测件5内腔室空气温度加热到额定高温60℃或利用环境试验箱7将温度降低至额定低温-18℃，并利用计算机控制系统将温度保持在额定温度值；d、开启加压装置，将被检测件5加压至额定工作压力140MPa；e、进行三个压力温度的循环；f、每个循环稳压3分钟，采集被检测件5的温度和压力值，根据温度和压力值的波动值判断被检测件5质量和性能是否合格，若波动值不在此范围内，则判断被检测件5质量和性能为不合格，开启与试压法兰连通的连通管上的泄压阀将压力降至0MPa，完成检测。
本发明主要是用于油管头或套管头加载状态下在低温环境和高温介质中悬挂器6的密封能力和承载能力的检测。本发明采用的检测装置包括环境试验箱7和与环境试验箱7内的被检测件5接触的加载装置，环境试验箱7内设置有试压法兰，被检测件5的下部连接在试压法兰上，在试压法兰上设有对被检测件5进行加热的加热器和用于采集温度的温度传感器。加压装置为空气压缩机组，空气压缩机组的高压出口端经高压金属硬管与被检测件5试压法兰的连接口连接。
实施例2
一种油管头和套管头在加载状态下的高低温性能检测工艺，包括a、将油管头或套管头内部装入带有试验芯轴的悬挂器6，下部安装试压法兰，然后吊放在移动小车上，送入环境试验箱7，退出小车；b、在加载装置上安装连接杆4，下放加载装置为油管头或套管头施加额定载荷；c、开启检测装置的加热器，将被检测件5内腔室空气温度加热到额定高温121℃或利用环境试验箱7将温度降低至额定低温-60℃，并利用计算机控制系统将温度保持在额定温度值；d、开启加压装置，将被检测件5加压至额定工作压力140MPa；e、进行三个压力温度的循环；f、每个循环稳压5分钟，采集被检测件5的温度和压力值，根据温度和压力值的波动值判断被检测件5质量和性能是否合格，若波动值不在此范围内，则判断被检测件5质量和性能为不合格，开启与试压法兰连通的连通管上的泄压阀将压力降至0MPa，完成检测。
实施例3
一种油管头和套管头在加载状态下的高低温性能检测工艺，包括a、将油管头或套管头内部装入带有试验芯轴的悬挂器6，下部安装试压法兰，然后吊放在移动小车上，送入环境试验箱7，退出小车；b、在加载装置上安装连接杆4，下放加载装置为油管头或套管头施加额定载荷；c、开启检测装置的加热器，将被检测件5内腔室空气温度加热到额定高温80℃或利用环境试验箱7将温度降低至额定低温-30℃，并利用计算机控制系统将温度保持在额定温度值；d、开启加压装置，将被检测件5加压至额定工作压力50MPa；e、进行三个压力温度的循环；f、每个循环稳压5分钟，采集被检测件5的温度和压力值，根据温度和压力值的波动值判断被检测件5质量和性能是否合格，若波动值不在此范围内，则判断被检测件5质量和性能为不合格，开启与试压法兰连通的连通管上的泄压阀将压力降至0MPa，完成检测。
实施例4
一种油管头和套管头在加载状态下的高低温性能检测工艺，包括a、将油管头或套管头内部装入带有试验芯轴的悬挂器6，下部安装试压法兰，然后吊放在移动小车上，送入环境试验箱7，退出小车；b、在加载装置上安装连接杆4，下放加载装置为油管头或套管头施加额定载荷；c、开启检测装置的加热器，将被检测件5内腔室空气温度加热到额定高温100℃或利用环境试验箱7将温度降低至额定低温-40℃，并利用计算机控制系统将温度保持在额定温度值；d、开启加压装置，将被检测件5加压至额定工作压力100MPa；e、进行三个压力温度的循环；f、每个循环稳压8分钟，采集被检测件5的温度和压力值，根据温度和压力值的波动值判断被检测件5质量和性能是否合格，若波动值不在此范围内，则判断被检测件5质量和性能为不合格，开启与试压法兰连通的连通管上的泄压阀将压力降至0MPa，完成检测。
实施例5
一种油管头和套管头在加载状态下的高低温性能检测工艺，包括a、将油管头或套管头内部装入带有试验芯轴的悬挂器6，下部安装试压法兰，然后吊放在移动小车上，送入环境试验箱7，退出小车；b、在加载装置上安装连接杆4，下放加载装置为油管头或套管头施加额定载荷；c、开启检测装置的加热器，将被检测件5内腔室空气温度加热到额定高温110℃或利用环境试验箱7将温度降低至额定低温-55℃，并利用计算机控制系统将温度保持在额定温度值；d、开启加压装置，将被检测件5加压至额定工作压力100MPa；e、进行三个压力温度的循环；f、每个循环稳压5分钟，采集被检测件5的温度和压力值，根据温度和压力值的波动值判断被检测件5质量和性能是否合格，若波动值不在此范围内，则判断被检测件5质量和性能为不合格，开启与试压法兰连通的连通管上的泄压阀将压力降至0MPa，完成检测。
显然，本领域的普通技术人员根据所掌握的技术知识和惯用手段，根据以上所述内容，还可以作出不脱离本发明基本技术思想的多种形式，这些形式上的变换均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种油管头和套管头的性能检测方法，其特征在于步骤包括：
a、将油管头或套管头作为被检测件（5），在被检测件（5）内部装入带有试验芯轴的悬挂器（6），下部安装试压法兰，然后吊放在移动小车上，送入环境试验箱（7），退出小车；
b、在加载装置上安装连接杆（4），下放加载装置为被检测件（5）施加额定载荷；
所述加载装置为液压机，经连接杆（4）与被检测件（5）的悬挂器（6）接触，连接杆（4）上安装有力传感器（2）；
c、将被检测件（5）内腔室空气温度加热到额定高温60℃—121℃或将环境的温度降低至额定低温-18℃— -60℃，并将温度保持在额定温度值；
d、开启加压装置，将被检测件（5）加压至额定工作压力1-140MPa；
所述加压装置为空气压缩机组，空气压缩机组的高压出口端经高压金属硬管与阀门上连接的试压法兰的试压孔连接；
e、进行三个压力温度的循环；
f、每个循环稳压3-8分钟，采集被检测件（5）的温度和压力值，根据温度和压力值的波动值判断被检测件（5）质量和性能是否合格，将压力降至0MPa，完成检测。
2.根据权利要求1所述的一种油管头和套管头的性能检测方法，其特征在于：所述b步骤中，向被检测件（5）施加的额定载荷为被检测件（5）的设计最大载荷。
3.根据权利要求1所述的一种油管头和套管头的性能检测方法，其特征在于：所述e步骤中，按照最高温度—室温-最低温度-室温-最高温度的方式进行反复加压和温度循环试验，并如此进行三个循环试验。
4.根据权利要求1或3所述的一种油管头和套管头的性能检测方法，其特征在于：所述f步骤中，将采集到的温度和压力值与额定温度和额定压力对比，温度波动在±0.5℃内，施加的压力无渗漏，判断被检测件（5）质量和性能为合格。
5.根据权利要求4所述的一种油管头和套管头的性能检测方法，其特征在于：所述环境试验箱（7）温度范围为-70℃～+180℃，配有风循环系统。
6.根据权利要求1所述的一种油管头和套管头的性能检测方法，其特征在于：所述移动小车上设有升降机构。
7.根据权利要求1所述的一种油管头和套管头的性能检测方法，其特征在于：所述空气压缩机组经手动阀、单向阀、压力传感器（2）与试压孔连接。
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