CN112326439B - 一种石油套管水压试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石油套管水压试验机，涉及石油套管试验设备技术领域；包括机座、两个L型固定台和支架；L型固定台上滑移设置承压座，承压座面向支架的一侧依次活动设置有压头和压环，压头周侧铰接连接有多个定位爪脚，压环厚度从外沿向中心逐渐变小，压环一侧插接设置有密封圈；任一一个压头上连通有进水管，另一个压头上连通有出水管。本发明中石油套管被多个定位爪脚精准夹持定位，压环在弹力作用下对石油套管端部起到压紧作用，同时密封圈对石油套管端部实现密封，适用于多种不同管径的石油套管，从而提高本发明的适用性，多重密封的方式提高了密封性，保障了试验结果的准确率。

Description

一种石油套管水压试验机
技术领域
本发明涉及石油套管试验设备技术领域，尤其涉及一种石油套管水压试验机。
背景技术
随着我国经济的持续发展，拉动了石油天然气等能源工业的快速发展，同时也带动了管道运输业和石油套管工业的蓬勃发展，石油套管的需求度也越来越高。石油套管是用于支撑油、气井井壁的钢管，以保证钻井过程进行和完井后整个油井的正常运行。每一口井根据不同的钻井深度和地质情况，要使用几层套管，因而其对质量要求更高，每一根石油套管均需通过水压试验和焊缝探伤的检测。
静水压试验主要有3个优点:可以将更多的大尺寸缺陷扩展至临界尺寸，从而被暴露而返修或清除，石油套管进行静水压试验首先要求有良好的端部密封形式。目前，石油套管静水压试验端部密封主要有端面密封和径向密封2种形式。一般来说，当石油套管直径较小时，采用外径密封为主，当石油套管外径较大时，采用端面密封和内径密封为主。
但是，由于石油套管的口径类型较多，不同型号石油套管更换密封件都需要定制与其适配的密封件进行密封配合，这就导致实际石油套管生产厂商需要多种种类的密封件作为准备，而且还需要有备用密封件进行储备，更换麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种石油套管水压试验机，具有精准定位、快速密封、通用性高的特点。
本发明是通过以下技术方案得以实现的：
一种石油套管水压试验机，包括机座、分别置于机座两端的两个L型固定台、以及置于两个L型固定台中间的支架；L型固定台上滑移设置承压座且承压座面向支架的一侧内弹性嵌设有压头，压头周侧铰接连接有多个用于定位石油套管的定位爪脚且定位爪脚受固设于承压座上的推板推动；压头背离承压座的一侧内弹性嵌设有压环且压环与压头之间形成有压力腔，压环厚度从外沿向中心逐渐变小，压环背离压力腔的一侧插接设置有密封圈；任一一个压头上连通有进水管，另一个压头上连通有出水管。
通过采用上述技术方案，石油套管送入机座内后位于两个L型固定台之间，两个承压座向石油套管靠拢过程中多个定位爪脚同时抵紧在石油套管外壁，使得石油套管被精准夹持定位，此时的承压座和压头相对位置固定，承压座进一步靠拢过程中，密封圈也抵紧在石油套管的端部，压环在弹力作用下对石油套管端部起到压紧作用，同时密封圈对石油套管端部实现密封；试验过程中，进水管的水进入到压力腔和石油套管内部，压力腔内的水压对石油套管端部的密封圈再次压紧，从而保障石油套管与密封圈之间接触的密封性。由于采用环形锥状的密封圈，因而可适用于多种不同管径的石油套管，从而提高本发明的适用性，采用多重压紧的方式可对试压时的石油套管端部的密封性起到有效保障，确保试验的精准性。
进一步设置为：L型固定台的上端面开设有移动槽，承压座的底部固设有与移动槽滑移适配的支撑脚，L型固定台内固设有驱动承压座平移的驱动油缸，两个承压座相向设置。
通过采用上述技术方案，驱动油缸直接推动承压座在L型固定台上移动，两个承压座可同时对石油套管夹紧，从而实现精准夹持。
进一步设置为：承压座朝向压头的一侧呈与压头配合的开口结构且承压座开口的底部固设有复位弹簧。
通过采用上述技术方案，复位弹簧的弹力只需使得压头与承压座之间能够保持最大间距，当石油套管水压试验结束后，两个承压座先分离，此时复位弹簧推动压头，使得定位爪脚从石油套管周侧离开，便于石油套管的进出。
进一步设置为：承压座开口内的环形壁上开设有多个滑槽，压头周侧固设有多个与滑槽移动配合的滑块。
通过采用上述技术方案，压头可在承压座的开口内滑动，通过滑槽和滑块的配合，使得压头的移动更加平稳，并且两者都在同一轴线上移动，确保定位爪脚的精准夹持。
进一步设置为：推板背离承压座的一端固设有卡轴，定位爪脚的外壁开设有用于卡轴滑动的T型槽，定位爪脚远离其铰接点的一端转设有托辊。
通过采用上述技术方案，推板移动过程中，通过卡轴和T型槽的配合，推板可直接带动多个定位爪脚的同步翻转，从而确保石油套管的轴线与密封圈的中心线重合，石油套管位于精确的试验位置。
进一步设置为：压头朝向压环的一次呈与压环配合的凹口结构，压环于压头凹口的端部固设有内密封环，压头凹口处嵌设有外密封圈。
通过采用上述技术方案，压环可以在压头内活动，压力腔与压环的中心连通，压环周壁通过内密封环和外密封圈进行密封。
进一步设置为：压头凹口的底部固设有支撑弹簧。
通过采用上述技术方案，支撑弹簧的弹力对压环起到推动作用，当压环抵紧在石油套管的端部时，压环也有一定缓冲能力。
进一步设置为：压环朝向密封圈的一侧开设有多个环形安装槽，密封圈的一侧一体设置有多个与环形安装槽一一插接配合的环形凸起。
通过采用上述技术方案，密封圈采用插接方式与压环表面实现可拆卸安装，一方面便于密封圈的更换，另一方面避免密封圈的脱落。
进一步设置为：机座包括底板、以及端部相互插接配合的定横杆和动横杆，动横杆上沿其结构方向开设有多个定位孔，定横杆的端部固设有与定位孔插接配合的定位柱。
通过采用上述技术方案，定横杆和动横杆之间的长度可进行调节，从而适应不同长度石油套管的检测。
进一步设置为：进水管和出水管均连接于水压控制系统。
通过采用上述技术方案，水压控制系统直接调控进水管进水量和进水压力，出水管起到排气和排水作用。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
（1）采用环形锥状的密封圈，同时通过支撑弹簧和外部水压压紧的双重方式，提高石油套管试压过程中的两端密封性，保障试验效果的精准性；
（2）通过定位爪脚的自动夹紧方式，使得石油套管可快速得到精准定位，从而与其两端的密封圈进行配合，从而准确进入试压位置；
（3）自动上料夹紧以及试压的方式，提高了设备的自动化程度，密封圈也拆装便捷，节省材料，同时设备可适用于不同管径不同长度的石油套管，通用性高。
附图说明
图1是本发明的正视图；
图2是沿图1中A-A线的剖视图；
图3是图2中C部局部放大图；
图4是沿图1中B-B线的剖视图。
附图标记：1、机座；2、L型固定台；3、支架；4、承压座；5、压头；6、定位爪脚；7、推板；8、压环；9、压力腔；10、密封圈；11、进水管；12、出水管；13、移动槽；14、支撑脚；15、驱动油缸；16、复位弹簧；17、滑槽；18、滑块；19、卡轴；20、T型槽；21、托辊；22、内密封环；23、外密封圈；24、支撑弹簧；25、环形安装槽；26、环形凸起；30、底板；31、定横杆；32、动横杆；33、定位孔；34、定位柱；35、石油套管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参照图1和图2，为本发明公开的一种石油套管35水压试验机，包括机座1，机座1的两端均设置有L型固定台2，两个L型固定台2的低处端相向设置。机座1包括底板30、定横杆31和动横杆32，两个L型固定台2分别位于底板30的两端，其中一个L型固定台2顶端固定有定横杆31，另一个L型固定台2顶端固定有动横杆32，定横杆31和动横杆32位于同一直线上且相互插接配合，动横杆32上沿其结构方向等间距开设有多个定位孔33，定横杆31的端部固定有与定位孔33插接配合的定位柱34，定位柱34集中位于定横杆31的端部。根据所需试压石油套管35长度的不同，定横杆31和动横杆32之间组合形成的长度可进行长短调节，从而改变两个L型固定台2之间的间距。底板30上端面固定有多个支架3，支架3均位于两个L型固定台2且位于上述两者的直线上，支架3顶端呈“V”字型，支架3可承载石油套管35。
参照图3和图4，L型固定台2上沿试压石油套管35的轴线方向滑移设置承压座4，L型固定台2的低处端平面上开设有移动槽13，承压座4的底部固定有与移动槽13滑移适配的支撑脚14，L型固定台2内固定有驱动油缸15，驱动油缸15的活塞杆直接与驱动承压座4外壁固定，两个L型固定台2上的两个承压座4相向运动。通过驱动油缸15直接推动承压座4在L型固定台2上移动，两个承压座4可同时对石油套管35夹紧，从而实现精准夹持。
参照图3，承压座4面向支架3的竖直表面呈开口结构，承压座4的开口结构内活动设置有压头5，压头5沿试压石油套管35的轴线方向滑动，承压座4开口内的环形壁上开设有多个滑槽17，滑槽17优选为六个且等间距设置，压头5周侧固设有多个与滑槽17移动配合的滑块18。通过滑槽17和滑块18的配合，使得压头5的移动更加平稳。承压座4的开口底部固定有复位弹簧16，复位弹簧16与压头5端面固定。压头5周侧铰接连接有多个用于定位石油套管35的定位爪脚6，定位爪脚6优选为三个，定位爪脚6呈两段折角设置，定位爪脚6的一个铰接点嵌入于压头5外壁内部，另一个端部指向石油套管35外壁且该端转动设置有托辊21。承压座4的开口结构处还固定有多个推板7，推板7优选为三个且与定位爪脚6的位置一一对应。推板7背离承压座4的一端固定有卡轴19，定位爪脚6的外壁开设有用于卡轴19滑动的T型槽20，卡轴19卡入T型槽20内且只能沿着T型槽20的开设方向滑动。
当石油套管35水压试验开始时，两个承压座4相互靠拢，压头5被推入承压座4内部的过程中，推板7推动多个定位爪脚6同时同步同速收拢，从而对石油套管35起到夹持作用，直至定位爪脚6上的托辊21抵紧在石油套管35外壁，此时的石油套管35与压头5位于同一轴线上，从而实现石油套管35的精准定位。当石油套管35精准定位后，压头5和承压座4之间的位置发生相对固定，压头5不再相对承压座4发生运动。当石油套管35水压试验结束后，两个承压座4相互分离，此时复位弹簧16的弹力正好足够推动压头5移动到承压座4的开口处，压头5移动过程中带动定位爪脚6从石油套管35周侧离开，从而方便石油套管35的下料。
参照图3，压头5背离承压座4的一侧呈凹口结构，压头5的凹口结构内活动设置有压环8，压头5沿试压石油套管35的轴线方向滑动，压环8厚度从外沿向中心逐渐变小。压环8于压头5凹口的端部固定有内密封环22，内密封环22的周壁抵接在凹口的环形内壁上，压头5凹口处嵌入固定有外密封圈23，外密封圈23的内壁抵接在压环8的周壁上。压环8与压头5之间通过内密封环22和外密封圈23进行密封。压头5的凹口底壁固定有支撑弹簧24，支撑弹簧24与压环8端面固定。压环8与压头5之间形成有压力腔9，压力腔9通过压环8的中心与试压石油套管35的内部连通。压环8背离压力腔9的一侧插接设置有密封圈10，压环8朝向密封圈10的一侧开设有多个环形安装槽25，密封圈10的一侧一体设置有多个与环形安装槽25一一插接配合的环形凸起26。密封圈10采用插接方式与压环8表面实现可拆卸安装，一方面便于密封圈10的更换，另一方面避免密封圈10的脱落。
当石油套管35水压试验开始时，两个承压座4相互靠拢，当定位爪脚6将石油套管35固定到试压位置时，承压座4继续靠拢，直至石油套管35的端部完全抵紧在密封圈10上，支撑弹簧24的弹力对压环8起到压紧作用，从而实现有效密封。
参照图1，两个L型固定台2上，任一一个压头5上连通有进水管11，另一个压头5上连通有出水管12，进水管11和出水管12均连接于水压控制系统。通过水压控制系统直接调控进水管11进水量和进水压力，出水管12起到排气和排水作用，方便水压测试控制。
石油套管35水压试验的工作原理为：
驱动油缸15启动后直接推动承压座4移动，两个承压座4逐步向石油套管35的两端同步靠拢，石油套管35先抵接到密封圈10表面；在驱动油缸15推力作用下，压头5先被推入至承压座4内，在承压座4和压头5发生相对位移过程中，定位爪脚6同时转动并对石油套管35起到夹持作用，使得石油套管35位于试压位置（石油套管35与压环8位于同一轴线上）；当石油套管35被精准夹持后，此时的承压座4和压头5相对位置固定；在驱动油缸15推力的再次作用下，压环8被推入压头5内部，压环8在弹力作用下对石油套管35端部起到压紧作用，同时密封圈10对石油套管35端部实现密封，预备工作完成。试验过程中，进水管11的水进入到压力腔9和石油套管35内部，当水压加压后，压环8通过水压压力和支撑弹簧24弹力的双重支撑力，有效保障了石油套管35与密封圈10之间接触的密封性。
通过观察石油套管35焊缝处是否出现渗水判断石油套管35的成品质量，试验结束后，两个承压座4逐步分离，在复位弹簧16和支撑弹簧24作用下，定位爪脚6打开，压环8复位，石油套管35掉落在支架3上，试验结束。
本发明的有益效果：
石油套管35两端采用环形锥状的密封圈10进行密封，从而可适用于多种不同管径的石油套管35的试验，同一种密封件适应多种石油套管35的密封，提高了试验机的通用性，大大降低了因为更换密封件而导致的时间消耗和材料折损；试验机对石油套管35起到精准定位作用，并且设备自动化程度高，无需人工干预，同时密封圈10自身可快速拆装，便于操作；采用多重压紧的方式可对试压时的石油套管35端部的密封性起到有效保障，确保水压试验结果的精准性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种石油套管水压试验机，其特征在于：包括机座（1）、分别置于机座（1）两端的两个L型固定台（2）、以及置于两个L型固定台（2）中间的支架（3）；
L型固定台（2）上滑移设置承压座（4）且承压座（4）面向支架（3）的一侧内弹性嵌设有压头（5），压头（5）周侧铰接连接有多个用于定位石油套管（35）的定位爪脚（6）且定位爪脚（6）受固设于承压座（4）上的推板（7）推动；
推板（7）背离承压座（4）的一端固设有卡轴（19），定位爪脚（6）的外壁开设有用于卡轴（19）滑动的T型槽（20），定位爪脚（6）远离其铰接点的一端转设有托辊（21）；
压头（5）背离承压座（4）的一侧内弹性嵌设有压环（8）且压环（8）与压头（5）之间形成有压力腔（9），压环（8）厚度从外沿向中心逐渐变小，压环（8）背离压力腔（9）的一侧插接设置有呈环形锥状的密封圈（10）；压头（5）朝向压环（8）的一侧呈与压环（8）配合的凹口结构，压头（5）凹口的底部固设有支撑弹簧（24）；
任意一个压头（5）上连通有进水管（11），另一个压头（5）上连通有出水管（12）。
2.根据权利要求1所述的一种石油套管水压试验机，其特征在于：L型固定台（2）的上端面开设有移动槽（13），承压座（4）的底部固设有与移动槽（13）滑移适配的支撑脚（14），L型固定台（2）内固设有驱动承压座（4）平移的驱动油缸（15），两个承压座（4）相向设置。
3.根据权利要求1所述的一种石油套管水压试验机，其特征在于：承压座（4）朝向压头（5）的一侧呈与压头（5）配合的开口结构且承压座（4）开口的底部固设有复位弹簧（16）。
4.根据权利要求3所述的一种石油套管水压试验机，其特征在于：承压座（4）开口内的环形壁上开设有多个滑槽（17），压头（5）周侧固设有多个与滑槽（17）移动配合的滑块（18）。
5.根据权利要求1所述的一种石油套管水压试验机，其特征在于：压环（8）于压头（5）凹口的端部固设有内密封环（22），压头（5）凹口处嵌设有外密封圈（23）。
6.根据权利要求1所述的一种石油套管水压试验机，其特征在于：压环（8）朝向密封圈（10）的一侧开设有多个环形安装槽（25），密封圈（10）的一侧一体设置有多个与环形安装槽（25）一一插接配合的环形凸起（26）。
7.根据权利要求1所述的一种石油套管水压试验机，其特征在于：机座（1）包括底板（30）、以及端部相互插接配合的定横杆（31）和动横杆（32），动横杆（32）上沿其结构方向开设有多个定位孔（33），定横杆（31）的端部固设有与定位孔（33）插接配合的定位柱（34）。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种石油套管水压试验机，其特征在于：进水管（11）和出水管（12）均连接于水压控制系统。
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