JPS61275634A - 油井管継手の気密性評価試験機 - Google Patents
油井管継手の気密性評価試験機Info
- Publication number
- JPS61275634A JPS61275634A JP11654085A JP11654085A JPS61275634A JP S61275634 A JPS61275634 A JP S61275634A JP 11654085 A JP11654085 A JP 11654085A JP 11654085 A JP11654085 A JP 11654085A JP S61275634 A JPS61275634 A JP S61275634A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- test body
- test
- airtightness
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は円筒状試験体（以下単に試験体という）内に高
圧ガスを負荷し、試験体に熱サイクルと同時に試験体温
度に対応した軸力あるいは軸変位を繰り返し負荷するこ
とにより、試験体内の高圧ガスの外部への漏洩有無によ
り油井管等の気密性を評価する試験機に関するものであ
る。
圧ガスを負荷し、試験体に熱サイクルと同時に試験体温
度に対応した軸力あるいは軸変位を繰り返し負荷するこ
とにより、試験体内の高圧ガスの外部への漏洩有無によ
り油井管等の気密性を評価する試験機に関するものであ
る。
（従来の技術）
油の二・三次回収技術の１つにスチームインジェクショ
ン法があり、この目的に用いられる油井はサーマルウェ
ルと呼ばれる。サーマルウェルでは、油井管は油井完成
時自重にょる引張荷重を受ける（第１図（ａ））、油井
管はセメンティングにより地層に固定されるため、スチ
ームインジェクションにより加熱され圧縮力を受ける。
ン法があり、この目的に用いられる油井はサーマルウェ
ルと呼ばれる。サーマルウェルでは、油井管は油井完成
時自重にょる引張荷重を受ける（第１図（ａ））、油井
管はセメンティングにより地層に固定されるため、スチ
ームインジェクションにより加熱され圧縮力を受ける。
このスチームインジェクションは約１週間〜１年の期間
にわたって行われ、この間油井管は約３５０℃に加熱さ
れるため応カリラクゼーションが生じ、圧縮力は減少す
るが永久変形が発生する（第１図（ｂ））。
にわたって行われ、この間油井管は約３５０℃に加熱さ
れるため応カリラクゼーションが生じ、圧縮力は減少す
るが永久変形が発生する（第１図（ｂ））。
スチームインジェクション終了後のスチームの油層への
浸透期間は約１〜２週間乃至１年であり。
浸透期間は約１〜２週間乃至１年であり。
油井管は周囲温度まで下がり、引張軸力が作用する。こ
の引張軸力は、圧縮軸力時に発生した永久歪のため自重
のみの引張力よりも大巾に増加する（第１図（Ｃ））、
この後、油の生産は約１年間行われるが、引張力はほと
んど変形せず推移する（第１図（ｄ））、油の生産性が
低下すると再度スチームインジェクションが行われ、油
の回収が不可能となるまで、第１図の（ａ）〜（ｄ）の
サイクルが数〜士数回繰り返される。
の引張軸力は、圧縮軸力時に発生した永久歪のため自重
のみの引張力よりも大巾に増加する（第１図（Ｃ））、
この後、油の生産は約１年間行われるが、引張力はほと
んど変形せず推移する（第１図（ｄ））、油の生産性が
低下すると再度スチームインジェクションが行われ、油
の回収が不可能となるまで、第１図の（ａ）〜（ｄ）の
サイクルが数〜士数回繰り返される。
第２図は上記状況を模式的に温度と荷重の関係で記した
グラフであり、図中■′→■→■がリラクゼーションを
示したもので、１サイクル目に大きな塑性歪を油井管は
受ける。２サイクル以降はほぼ一定の関係を示すが、油
井管はかなりの塑性歪を受けていることを示す。
グラフであり、図中■′→■→■がリラクゼーションを
示したもので、１サイクル目に大きな塑性歪を油井管は
受ける。２サイクル以降はほぼ一定の関係を示すが、油
井管はかなりの塑性歪を受けていることを示す。
このような大巾な永久歪を受ける苛酷な使用条件下でも
、油井管を接合する継手において気密性は確保されねば
ならず、サーマルウェル用継手の開発は石油資源開発に
おいて不可欠な要素である。
、油井管を接合する継手において気密性は確保されねば
ならず、サーマルウェル用継手の開発は石油資源開発に
おいて不可欠な要素である。
従来この種の試験体の疲労試験機としては、例えば「金
属材料強度試験機便覧」（日本材料学会１ｍ）養賢堂発
行（１９７７年）３７７頁（図８．７３） ニ示すもの
が知られるが、一定の内圧を負荷し、標点距離一定、荷
重一定、標点距離、荷重の温度に対応したコントロール
を行なうことについての機能がなく、サーマルウェルを
シュミレーシ厘ンして継手の気密特性を評価する装置と
して適さない。
属材料強度試験機便覧」（日本材料学会１ｍ）養賢堂発
行（１９７７年）３７７頁（図８．７３） ニ示すもの
が知られるが、一定の内圧を負荷し、標点距離一定、荷
重一定、標点距離、荷重の温度に対応したコントロール
を行なうことについての機能がなく、サーマルウェルを
シュミレーシ厘ンして継手の気密特性を評価する装置と
して適さない。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明の試験機は、温度・軸力・内圧についてサーマル
ウェル状況をシュミレートし、継手に実使用で生じるも
のと同一の繰り返し歪を与え、その気密性を評価するこ
とによって継手がサーマルウェルに使用されても充分使
用に耐えるか否かを試験する装置を供することを目的と
する。
ウェル状況をシュミレートし、継手に実使用で生じるも
のと同一の繰り返し歪を与え、その気密性を評価するこ
とによって継手がサーマルウェルに使用されても充分使
用に耐えるか否かを試験する装置を供することを目的と
する。
（問題点を解決するための手段）
以下本発明の詳細な説明する。
第３図は、本発明による装置図である。試験体１を、フ
レーム２および軸力発生油圧シリンダー３にて構成され
る引張・圧縮試験機に配置し、試験体温度設定装置４に
て囲う、軸力発生油圧シリンダー３は、例えば電動機及
びメカニカルな機構を用いたものでもよく、容易に荷重
あるいは変位を設定出来るものであればよい、温度設定
装置４は、例えば加熱ヒーターおよび冷却用ファンの組
合等、容易に試験体温度を均一に任意に設定出来ればよ
い、５および６は試験体軸方向（同図にては左右方向）
変位計測装置であり、目的によって試験体の適当な場所
に固定される。試験体取付部７および７′はガタのない
構造とすることが必須である。
レーム２および軸力発生油圧シリンダー３にて構成され
る引張・圧縮試験機に配置し、試験体温度設定装置４に
て囲う、軸力発生油圧シリンダー３は、例えば電動機及
びメカニカルな機構を用いたものでもよく、容易に荷重
あるいは変位を設定出来るものであればよい、温度設定
装置４は、例えば加熱ヒーターおよび冷却用ファンの組
合等、容易に試験体温度を均一に任意に設定出来ればよ
い、５および６は試験体軸方向（同図にては左右方向）
変位計測装置であり、目的によって試験体の適当な場所
に固定される。試験体取付部７および７′はガタのない
構造とすることが必須である。
時間との関係において与えられた温度サイクルに基づい
て、計算機８からの指令および試験体に取付けた熱電対
９及び増巾器ｌＯにより測定された試験体温度信号を用
いて温度コントローラー１１により加熱ヒーターあるい
は冷却ファンを制御し試験体゛温度を設定する。第４図
の（ｂ）は温度パターンの１例である。このとき試験体
１の特定任意の２点間距離りは、ΔＬだけ変化するが、
変位計測装置５および６の変位量をそれぞれδ５ 、δ
６とすると次式にて容易に求められる。
て、計算機８からの指令および試験体に取付けた熱電対
９及び増巾器ｌＯにより測定された試験体温度信号を用
いて温度コントローラー１１により加熱ヒーターあるい
は冷却ファンを制御し試験体゛温度を設定する。第４図
の（ｂ）は温度パターンの１例である。このとき試験体
１の特定任意の２点間距離りは、ΔＬだけ変化するが、
変位計測装置５および６の変位量をそれぞれδ５ 、δ
６とすると次式にて容易に求められる。
ΔＬ＝δ５−δ６ ・・・（１）第３図
に示すとおり、（１）式によれば変位計測装置５．６を
試験機と完全に独立にしておくと試験機自体の熱膨張あ
るいは剛性不足による変位を完全にキャンセルして純粋
に試験体２点間距離の変化即ち伸びを与える。
に示すとおり、（１）式によれば変位計測装置５．６を
試験機と完全に独立にしておくと試験機自体の熱膨張あ
るいは剛性不足による変位を完全にキャンセルして純粋
に試験体２点間距離の変化即ち伸びを与える。
従って、位置コントロール装置１２によって、あらかじ
め与えられたΔＬ０ （サーマルウェルでは油井完成時
の自重による伸びに相当）に常に等しくするように、こ
の例においてはサーボアンプ１３を通じてサーボバルブ
１４によって油圧シリンダー３を動かすことにより完全
拘束条件が試験体の特定２点間において成立する。油圧
シリンダー３と試験体１の間に設置したロードセル１７
の出力により加えた軸力が測定される。一方このサイク
ルの間に、試験体ｌに加えられた高圧ガス内圧の圧力測
定は圧力センサー１４にて行われており、この圧力の値
は、試験体１の温度、ロードセル出力とともに計算機８
に読み込まれ内圧力による軸力補正を計算機８にて行っ
た上第２図に相当する曲線が求められる。第４図の（ａ
）は荷重一時間の１例である。ガス検出装置１５により
、試験体１の内部に負荷したガスの漏洩を常に監視して
おき、サーマルウェルをシュミレートしたテスト下での
継手の気密性を評価することが可能となる。
め与えられたΔＬ０ （サーマルウェルでは油井完成時
の自重による伸びに相当）に常に等しくするように、こ
の例においてはサーボアンプ１３を通じてサーボバルブ
１４によって油圧シリンダー３を動かすことにより完全
拘束条件が試験体の特定２点間において成立する。油圧
シリンダー３と試験体１の間に設置したロードセル１７
の出力により加えた軸力が測定される。一方このサイク
ルの間に、試験体ｌに加えられた高圧ガス内圧の圧力測
定は圧力センサー１４にて行われており、この圧力の値
は、試験体１の温度、ロードセル出力とともに計算機８
に読み込まれ内圧力による軸力補正を計算機８にて行っ
た上第２図に相当する曲線が求められる。第４図の（ａ
）は荷重一時間の１例である。ガス検出装置１５により
、試験体１の内部に負荷したガスの漏洩を常に監視して
おき、サーマルウェルをシュミレートしたテスト下での
継手の気密性を評価することが可能となる。
本試験機によれば、完全拘束されたパイプ等に温度サイ
クルが与えられる場合での気密性評価テストが実現され
る。これは厳しい条件下での評価となる可能性もある。
クルが与えられる場合での気密性評価テストが実現され
る。これは厳しい条件下での評価となる可能性もある。
第５図に示すようにＡ、Ｂ部で完全拘束されている部材
の一部に歪の集中しやすい所があれば、この部分を含む
ＣＤ間についてこれまでの完全拘束テストは無意味とな
る。即ちＣ，Ｄ部では完全拘束ではなく軸力あるいは軸
方向変位境界条件となる。
の一部に歪の集中しやすい所があれば、この部分を含む
ＣＤ間についてこれまでの完全拘束テストは無意味とな
る。即ちＣ，Ｄ部では完全拘束ではなく軸力あるいは軸
方向変位境界条件となる。
本試験機を用いればこのようなテストも可能となる。第
１に、本試験機を用いたＣ、Ｄ部の完全拘束試験結果、
第２に単純な高温圧縮あるいは引張テスト結果を用いれ
ば、試験片温度Ｔ （”０）を用いてＣ，Ｄ部の境界条
件は次のとおり与えられる。
１に、本試験機を用いたＣ、Ｄ部の完全拘束試験結果、
第２に単純な高温圧縮あるいは引張テスト結果を用いれ
ば、試験片温度Ｔ （”０）を用いてＣ，Ｄ部の境界条
件は次のとおり与えられる。
軸力 Ｆ＝Ｆ（Ｔ） ・・・（２）
変位 ΔＬ＝δＧ−６０＝ΔＬ（Ｔ） −（３）（２
）式の場合、Ｆ （Ｔ）の関係を計算機８に記憶させて
おき、試験体１の温度に対応して内圧補正を行った油圧
シリンダー荷重を求め、荷重制御器１Ｂに設定値を計算
機８より与えることにより実現可能である。（３）式の
場合は、同じくΔＬ（Ｔ）の関係を計算機８に記憶させ
ておき、試験体ｌ温度に対応したΔＬの設定値を、変位
コントローラ１２へ与えることにより可能である。計算
機よりの指令値と比較する測定値ΔＬ′は、次式で与え
られる試験体上２点の変位である。
変位 ΔＬ＝δＧ−６０＝ΔＬ（Ｔ） −（３）（２
）式の場合、Ｆ （Ｔ）の関係を計算機８に記憶させて
おき、試験体１の温度に対応して内圧補正を行った油圧
シリンダー荷重を求め、荷重制御器１Ｂに設定値を計算
機８より与えることにより実現可能である。（３）式の
場合は、同じくΔＬ（Ｔ）の関係を計算機８に記憶させ
ておき、試験体ｌ温度に対応したΔＬの設定値を、変位
コントローラ１２へ与えることにより可能である。計算
機よりの指令値と比較する測定値ΔＬ′は、次式で与え
られる試験体上２点の変位である。
ΔＣ＝δ０−δ０＋δち一δ；
δ；、δ■：初期値
尚、このときも当然試験体ｌ内には、高圧ガスを負荷し
ておき、ガス検出器１５にて常時リークガスを監視する
ことにより、継手等の気密性を評価することが出来る。
ておき、ガス検出器１５にて常時リークガスを監視する
ことにより、継手等の気密性を評価することが出来る。
（発明の効果）
このようにして本発明の試験装置によれば、実使用状態
に近似した条件で油井管等の高精度な気密性を試験する
ことができる。
に近似した条件で油井管等の高精度な気密性を試験する
ことができる。
第１図はサーマルウェルにおける油井管の荷重変化の状
況を説明する図、第２図は第１図の状況を模式的に温度
と荷重の関係で記したグラフであり、第３図は本発明に
よる試験機とブロック線図を示す、第４図は試験機をコ
ントロールする荷重、温度圧力等の制御パターン例を示
し、第５図は試験体の境界条件を説明するための図であ
る。 １・・・試験体、３・・・油圧シリンダー、４・・・温
度設定装置、５．６・・・変位計測装置、８・・・計算
機、９・・・熱電対、１１・・・温度コントローラー、
１２・・・位置コントロール装置、１４・・・サーボバ
ルブ、１５・・・ガス検出装置。
況を説明する図、第２図は第１図の状況を模式的に温度
と荷重の関係で記したグラフであり、第３図は本発明に
よる試験機とブロック線図を示す、第４図は試験機をコ
ントロールする荷重、温度圧力等の制御パターン例を示
し、第５図は試験体の境界条件を説明するための図であ
る。 １・・・試験体、３・・・油圧シリンダー、４・・・温
度設定装置、５．６・・・変位計測装置、８・・・計算
機、９・・・熱電対、１１・・・温度コントローラー、
１２・・・位置コントロール装置、１４・・・サーボバ
ルブ、１５・・・ガス検出装置。
Claims (1)
- 円筒状の試験体に圧縮及び引張の軸力を付与する装置、
試験体内部に高圧ガス圧を付与する装置、及び試験体の
温度を任意に設定する加熱・冷却装置を有する試験機に
おいて、試験体上の特定の２点間距離を測定する計測器
、試験体上任意点の温度を測定する計測器、試験体内部
に負荷したガス圧力を計測する測定器、試験体内へ負荷
したガスの外部への漏洩を検知するガス検知装置及び試
験体に負荷した軸力を測定する測定器を備え且つ、試験
体温度と任意２点間距離との間に与えられた一定の関係
に基づいて、計測された試験体温度に対応して任意２点
間の距離を制御する位置制御器を具備することを特徴と
する油井管継手の気密性評価試験機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11654085A JPS61275634A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 油井管継手の気密性評価試験機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11654085A JPS61275634A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 油井管継手の気密性評価試験機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61275634A true JPS61275634A (ja) | 1986-12-05 |
Family
ID=14689645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11654085A Pending JPS61275634A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 油井管継手の気密性評価試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61275634A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997009597A1 (en) * | 1995-09-02 | 1997-03-13 | Weatherford/Lamb, Inc. | Method and apparatus for testing threaded joints and threaded members |
| JP2014016306A (ja) * | 2012-07-11 | 2014-01-30 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 油井管継手の気密性評価試験装置 |
| WO2019028952A1 (zh) * | 2017-08-10 | 2019-02-14 | 南通耀龙金属制造有限公司 | 一种管道水下气密性试验装置 |
-
1985
- 1985-05-31 JP JP11654085A patent/JPS61275634A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997009597A1 (en) * | 1995-09-02 | 1997-03-13 | Weatherford/Lamb, Inc. | Method and apparatus for testing threaded joints and threaded members |
| JP2014016306A (ja) * | 2012-07-11 | 2014-01-30 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 油井管継手の気密性評価試験装置 |
| WO2019028952A1 (zh) * | 2017-08-10 | 2019-02-14 | 南通耀龙金属制造有限公司 | 一种管道水下气密性试验装置 |
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