CN109358113B - 一种油管密封性井口快速检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油管密封性井口快速检测装置，其包括支撑结构和检测结构；所述支撑结构包括上盘、底盘、立柱和仪器托板；所述上盘与所述底盘之间间隔设置有若干所述立柱，位于所述上盘和底盘的一侧下端面均设置有所述仪器托板，信号采集箱及电源固定在两所述仪器托板之间；所述立柱设置有16根；所述检测结构设置在所述立柱和上盘上。本发明占用空间小，方便移动，可直接置于井口，下油管过程中完成上扣后直接对油管接头进行实时在线监测。

Description

一种油管密封性井口快速检测装置

技术领域

本发明涉及一种油管密封性快速检测技术领域，特别是关于一种用于快速检测高温高压油气井井口油管特殊螺纹接头气密封性的油管密封性井口快速检测装置。

背景技术

高温高压油气井的开发和发展，使得油管服役环境愈发苛刻与复杂。为保证油管在井下的安全作业，不仅要保证管材的连接强度，对密封性能也提出更高要求。相比API油管，特殊螺纹油管具有优良的使用性能及金属面与面过盈配合的密封设计，在高温高压井中得到广泛应用。为保证油管下井前具备足够的密封能力，需要对其进行密封性检测。

特殊螺纹接头采用金属面与面的接触密封，通过预紧力产生足够的接触压力并大于管内压力保证密封，预紧力通过上扣施加扭矩时形成，维持在一定范围内，但是不规范的上扣操作、丝扣的清洁程度等均会影响密封面实际的接触压力，不同程度造成密封失效，而上扣施加的预紧力由螺纹连接应力、密封面接触应力及台肩接触应力共同构成，仅通过保证上扣扭矩并不能准确保证密封面的接触应力。

目前，现场普遍采用氦气密封检测技术。该检测装置在油管接箍内壁处形成闭合空间，充入氦氮混合气达到一定压力后，在外壁检测氦气泄漏；该检测装置占用空间较大，检测操作复杂，检测工具伸入管内可能发生落鱼现象，且此方法无法判断油管下井前密封面是否完好。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种油管密封性井口快速检测装置，其基于金属磁记忆与超声相结合的检测技术，体积小、质量轻，且不影响下井操作，能够对油管接头密封性能实时在线检测。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种油管密封性井口快速检测装置，其包括支撑结构和检测结构；所述支撑结构包括上盘、底盘、立柱和仪器托板；所述上盘与所述底盘之间间隔设置有若干所述立柱，位于所述上盘和底盘的一侧下端面均设置有所述仪器托板，信号采集箱及电源固定在两所述仪器托板之间；所述立柱设置有16根；所述检测结构设置在所述立柱和上盘上。

进一步，所述上盘和底盘分别由三组圆弧开环构成；位于中间位置的所述圆弧开环为主环，位于所述主环两侧的所述圆弧开环为副环；所述主环上设置有六个立柱连接孔，所述主环与其他两组所述副环通过固定开合机构连接，两组所述副环通过手柄开合机构连接。

进一步，所述固定开合机构包括上开合板、下开合板和开合枢纽；在用于与所述主环连接一侧的两组所述副环上端面分别设置有所述上开合板，所述主环两端的下端面分别设置有所述下开合板，所述上开合板与所述下开合板之间通过所述开合枢纽活动连接。

进一步，所述手柄开合机构包括手柄连接杆、开合手柄和手柄转杆；所述开合手柄上设置有开槽，位于其中一所述副环端部设置有所述开合手柄，位于另一所述副环端部边缘处设置有用于与所述开槽配合的锁紧销；位于所述上盘和底盘的所述开合手柄内端部，设置有用于将两所述开合手柄内端连接在一起的所述手柄连接杆，外端部设置有用于将两所述开合手柄外端连接在一起的所述手柄转杆，由所述手柄转杆带动两所述开合手柄动作。

进一步，所述上盘和底盘内侧周向都均匀开设16个安装槽；所述立柱上下两端设有螺杆，与所述上盘和底盘通过螺栓固定并嵌入所述安装槽。

进一步，所述底盘下周设置有4组脚轮连接板，分别安装脚轮。

进一步，所述检测结构包括16组固定于所述立柱上的检测机构及2组固定在所述上盘上的推靠机构；每组所述检测机构都包括上摆杆、下摆杆、传感器销、封装有传感器的传感器盒、立柱销、拉簧和拉杆；所述上摆杆和下摆杆一端均通过所述传感器销与所述传感器盒铰接，另一端均通过所述立柱销与所述立柱铰接；所述下摆杆尾端设置有135°转角，且所述下摆杆尾端连所述接拉簧一端，所述拉簧另一端连接固定在所述底盘上的所述拉杆。

进一步，自然状态下，控制16个所述传感器盒所围圆周最小直径达到88mm，小于被检测油管接箍最小直径。

进一步，每组所述推靠机构都包括对接环、用于安装超声波探头的声波探头架、环轮架、环轮和圆形导轨；所述对接环卡扣在所述上盘上部，且所述对接环向内侧设置有所述圆形导轨，所述环轮安装在所述圆形导轨内；所述环轮上部通过所述环轮架与所述声波探头架连接。

进一步，所述对接环由两个半环构成，每个半环向外侧均布置有通孔，可固定于所述上盘与所述立柱的连接螺栓上。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明以磁记忆检测及超声波检测两种无损检测技术为依据，用于高温高压油气井油管井口密封性检测，方便移动至井口，在油管上扣完成后及时快速对油管接箍螺纹及密封面的应力接触情况进行实时在线检测，为保证油管下井前密封性能的判断提供可靠依据，且不影响油管下井速度。2、本发明采用的16组磁记忆检测机构相互独立，互不影响，传感器依托拉簧可紧靠管壁，保证检测质量，2组声波检测推靠机构相互独立、互不影响。3、本发明传感器盒上下两端采用圆弧过渡，油管接箍外径突变位置处可减小摩擦对装置的损害，提高耐用性。4、本发明用于油管接箍接触应力检测，反映密封性能，磁记忆检测及超声检测两种方式相互印证，相互补充。综上，本发明成本低，易安装，易操作，检测速度快，检测结果可靠。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的仰视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是本发明检测时支撑结构打开示意图；

图5是本发明检测时锁紧示意图；

图6是本发明检测组件中检测机构结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1～图3所示，本发明提供一种油管密封性井口快速检测装置，其包括支撑结构和检测结构。支撑结构包括上盘1、底盘2、立柱3和仪器托板4；上盘1与底盘2之间间隔设置有若干立柱3，位于上盘1和底盘2的一侧下端面均设置有仪器托板4，油管密封性井口检测装置为方便携带信号采集箱及电源，将信号采集箱及电源将固定在两仪器托板4之间；在本实施例中，立柱3设置有16根。检测结构设置在立柱3和上盘1上。

上述实施例中，优选的，如图4、图5所示，上盘1和底盘2分别由三组圆弧开环5构成。位于中间位置的圆弧开环5为主环，位于主环两侧的圆弧开环5为副环；主环上设置有六个立柱连接孔，主环与其他两组副环通过固定开合结构连接，两组副环通过手柄开合结构连接，能够灵活快速切换锁紧与打开状态。

优选的，固定开合机构包括上开合板6、下开合板7和开合枢纽8。在用于与主环连接一侧的两组副环上端面分别设置有上开合板6，主环两端的下端面分别设置有下开合板7，上开合板6与下开合板7之间通过开合枢纽8活动连接。其中，上盘1和底盘2之间的共用两个开合枢纽8。

优选的，手柄开合机构包括开合手柄9、手柄连接杆10和手柄转杆11。开合手柄9上设置有开槽，位于其中一副环端部设置有开合手柄9，位于另一副环端部边缘处设置有用于与开槽配合的锁紧销12。位于上盘1和底盘2的开合手柄9内端部，设置有用于将上盘1和底盘2的开合手柄9内端连接在一起的手柄连接杆10，外端部设置有用于将上盘1和底盘2的开合手柄9外端连接在一起的手柄转杆11，由手柄转杆11带动上盘1和底盘2的开合手柄9动作。使用时，旋转手柄转杆11，开合手柄9开槽与锁紧销12固定或分开。

上述各实施例中，优选的，上盘1和底盘2内侧周向都均匀开设16个安装槽，立柱3上下两端设有螺杆，与上盘1、底盘2通过螺栓固定并嵌入安装槽，以限制立柱3不同方向转动。

上述各实施例中，优选的，底盘2下周设置有4组脚轮连接板13，分别安装脚轮14。

上述各实施例中，优选的，检测结构包括16组固定于立柱3上的检测机构及2组固定在上盘1上的推靠机构。

如图6所示，每组检测机构都包括上摆杆15、下摆杆16、传感器销17、传感器盒(其内封装有传感器)18、立柱销19、拉簧20和拉杆21。上摆杆15和下摆杆16一端均通过传感器销17与传感器盒18铰接，另一端均通过立柱销19与立柱3铰接。下摆杆16尾端设置有135°转角，且下摆杆16尾端连接拉簧20一端，拉簧20另一端连接固定在底盘2上的拉杆21。自然状态下，控制16个传感器盒18所围圆周最小直径达到88mm，小于被检测油管接箍最小直径。

如图3所示，每组推靠机构都包括对接环22、圆形导轨23、环轮24、环轮架25和声波探头架(用于安装超声波探头)26。对接环22卡扣在上盘1上部，且对接环22向内侧设置有圆形导轨23，环轮24安装在圆形导轨23内，可在圆形导轨23中作周向运动；环轮24上部通过环轮架25与声波探头架26连接。其中，对接环22由两个半环构成，每个半环向外侧均布置有通孔，可固定于上盘1与立柱3的连接螺栓上。

优选的，声波探头架26为声波探头使用夹具，底部开设有梯形槽，用于装卡环轮架25，可根据检测构件外径调节装卡位置。

综上所述，本发明在使用时，能够实现对不同管径油管(3 1/2，2’7)接头连接部位接触应力情况的检测，该油管密封性井口快速检测装置工作具体方式为：将打开状态的磁记忆检测装置部分置于井口，旋转开合手柄9至锁紧销12锁紧装置，将对接环22卡扣在上盘1上，此处10根立柱3的顶端螺栓与对接环22通孔一一对应，声波检测装置部分由环轮24安装在对接环22的圆形导轨23中；调整装置中心位置，使装置传感器盒18围成圆周与油管同心，固定脚轮14，防止装置打滑，下油管过程中，被测油管通过传感器盒18围成圆周，被测接箍通过时将传感器盒18向外挤压，拉簧20承受拉力，传感器盒18抱紧被测接箍，传感器盒18中封装自发设计巨磁阻传感器，灵敏度高，性能稳定，启动磁记忆数据采系统及时实现数据采集，声波探头经过油管接箍接触面，启动声波数据采集系统，环向旋转一周，对密封面反射回波数据进行采集，采集信号经过处理，能够直观反映被检测位置接触应力分布云图以判断被检测油管密封性能是否达到标准。在油管下井前最后一步操作后进行检测，检测结果对被检测油管密封性进行早期的诊断和预测，避免所有操作可能对油管密封性产生的不利影响，对油管下井服役可靠性提供更充足的保障。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种油管密封性井口快速检测装置，其特征在于：包括支撑结构和检测结构；所述支撑结构包括上盘、底盘、立柱和仪器托板；所述上盘与所述底盘之间间隔设置有若干所述立柱，位于所述上盘和底盘的一侧下端面均设置有所述仪器托板，信号采集箱及电源固定在两所述仪器托板之间；所述立柱设置有16根；所述检测结构设置在所述立柱和上盘上；

所述上盘和底盘分别由三组圆弧开环构成；位于中间位置的所述圆弧开环为主环，位于所述主环两侧的所述圆弧开环为副环；所述主环上设置有六个立柱连接孔，所述主环与其他两组所述副环通过固定开合机构连接，两组所述副环通过手柄开合机构连接；

所述检测结构包括16组固定于所述立柱上的检测机构及2组固定在所述上盘上的推靠机构；每组所述检测机构都包括上摆杆、下摆杆、传感器销、封装有传感器的传感器盒、立柱销、拉簧和拉杆；所述上摆杆和下摆杆一端均通过所述传感器销与所述传感器盒铰接，另一端均通过所述立柱销与所述立柱铰接；所述下摆杆尾端设置有135°转角，且所述下摆杆尾端连接 所述拉簧一端，所述拉簧另一端连接固定在所述底盘上的所述拉杆；

所述固定开合机构包括上开合板、下开合板和开合枢纽；在用于与所述主环连接一侧的两组所述副环上端面分别设置有所述上开合板，所述主环两端的下端面分别设置有所述下开合板，所述上开合板与所述下开合板之间通过所述开合枢纽活动连接；

自然状态下，控制16个所述传感器盒所围圆周最小直径达到88mm，小于被检测油管接箍最小直径；

每组所述推靠机构都包括对接环、用于安装超声波探头的声波探头架、环轮架、环轮和圆形导轨；所述对接环卡扣在所述上盘上部，且所述对接环向内侧设置有所述圆形导轨，所述环轮安装在所述圆形导轨内；所述环轮上部通过所述环轮架与所述声波探头架连接；

适用于下油管过程中，在油管上扣完成后及时快速对油管接箍螺纹及密封面的应力接触情况进行实时在线检测，进而判断密封性能。

2.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述手柄开合机构包括手柄连接杆、开合手柄和手柄转杆；所述开合手柄上设置有开槽，位于其中一所述副环端部设置有所述开合手柄，位于另一所述副环端部边缘处设置有用于与所述开槽配合的锁紧销；位于所述上盘和底盘的所述开合手柄内端部，设置有用于将两所述开合手柄内端连接在一起的所述手柄连接杆，外端部设置有用于将两所述开合手柄外端连接在一起的所述手柄转杆，由所述手柄转杆带动两所述开合手柄动作。

3.如权利要求1至2任一项所述装置，其特征在于：所述上盘和底盘内侧周向都均匀开设16个安装槽；所述立柱上下两端设有螺杆，与所述上盘和底盘通过螺栓固定并嵌入所述安装槽。

4.如权利要求1至2任一项所述装置，其特征在于：所述底盘下周设置有4组脚轮连接板，分别安装脚轮。

5.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述对接环由两个半环构成，每个半环向外侧均布置有通孔，可固定于所述上盘与所述立柱的连接螺栓上。

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