一種管螺紋密封性能檢測方法及檢測工具的製作方法

2023-11-01 07:06:52 3

一種管螺紋密封性能檢測方法及檢測工具的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種管螺紋密封性能檢測方法及裝置，該方法在地面檢測管柱螺紋的密封性能；先通過管螺紋將兩根管柱連接起來，然後用檢測護套將管螺紋外包裹起來，將氦氣檢漏儀的兩個探頭分別插入檢測護套的小孔中；將檢測工具用鋼絲繩放入管柱內至需檢測處，利用位於檢測工具兩端的膠筒將管柱內的密封螺紋連接部位兩端封隔形成小空腔，由外部高壓設備通過高壓管線導入高壓氦氣進入檢測工具，導入的高壓氦氣推動檢測工具內的活塞壓縮檢測工具內預先充入的氮氣，活塞移動到位打開中心孔，通過中心孔向小空腔內注入高壓氦氣；根據氦氣檢漏儀的檢測結果判定管柱螺紋密封性能。本發明工具內的壓縮氮氣推動滑套復位，實現自動解封。達到全自動檢測管螺紋密封性能，縮短檢測時間、提高成功率、節約成本的目的。
【專利說明】一種管螺紋密封性能檢測方法及檢測工具
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種管螺紋密封性能檢測方法及檢測工具，屬於管柱螺紋連接密封性能檢漏【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著能源需求的不斷增加和環保問題的日益突出，可燃氣體在能源結構中的地位將越來越重要。我國天然氣資源豐富，但是我國天然氣資源探明程度遠低於石油資源探明程度，天然氣勘探尚處在勘探早期階段，煤層氣和頁巖氣的開發與利用已被我國納入「十二五」規劃重點項目。隨著一大批大中型氣田相繼發現以及長輸骨幹管線的建成，我國可燃氣體能源將迎來跨越式發展時期。而每一口油氣井的油、管柱的每一個接箍都必需進行密封性能檢測，而現有的螺紋密封性能檢測工藝較複雜，先下多根管柱，然後再下封隔器進行此區域段的密封檢測，很難確定具體的洩露點，效率低；有的乾脆就不進行螺紋密封性能檢測就下井，後續工程施工無法保障；如果採用密封性有問題的管柱勉強進行生產，不但產氣量低，而且具有嚴重的安全隱患，極易造成嚴重事故，安全可靠性差。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在於，提供一種具有檢測過程簡單、檢測效率高、洩露點位置判斷準確的管螺紋密封性能檢測方法及檢測工具，以克服現有技術的不足。
[0004]本發明的技術方案:
本發明的一種管螺紋密封性能檢測方法為，該方法在地面檢測管柱螺紋的密封性能；先通過管螺紋將兩根管柱連接起來，然後用檢測護套將管螺紋外包裹起來，將氦氣檢漏儀的兩個探頭分別插入檢測護套的小孔中；將檢測工具用鋼絲繩等方法放入管柱內至需檢測處，利用位於檢測工具兩端的膠筒將管柱內的密封螺紋連接部位兩端封隔形成小空腔，由外部高壓設備通過高壓管線導入高壓氦氣進入檢測工具，導入的高壓氦氣推動檢測工具內的活塞來壓縮檢測工具內預先充入的氮氣，活塞移動到位打開中心孔，通過中心孔向小空腔內注入高壓氦氣；根據氦氣檢漏儀的檢測結果判定管柱螺紋密封性能。
[0005]本發明的一種用於上述方法的檢測工具為，該工具包括設在檢測工具兩端的上膠筒和下膠筒，上膠筒和下膠筒由二個或多個組成，兩個膠筒的外形為內孔一端為喇叭口或兩端齊平，兩個膠筒的喇叭口相對對稱設置；兩個膠筒的喇叭口處分別設有上滑套和下滑套；檢測工具上設有檢測氣體通道。
[0006]前述檢測工具中，所述檢測工具包括連接體，連接體內孔兩端分別與上芯軸和下芯軸密封滑動連接；上芯軸和下芯軸分別與關閉活塞和開啟活塞密封滑動連接；連接體外圓兩端分別與上氣缸和下氣缸螺紋連接，上氣缸和下氣缸分別與上活塞和下活塞轉接；上活塞外圓與上活塞筒和上滑套密封滑動連接，上活塞筒與上滑套螺紋連接；下活塞外圓與下活塞筒和下滑套密封滑動連接，下活塞筒與下滑套螺紋連接；上活塞上端與上壓帽螺紋轉接，下活塞下端與下壓帽螺紋連接。[0007]前述檢測工具中，所述連接體上設有一組軸向連通孔和設在軸向連通孔處的單向閥。
[0008]前述檢測工具中，所述上活塞和下活塞上均設有凸臺，凸臺兩側設有至少一組沿圓周均布的徑向傳壓孔。
[0009]前述檢測工具中，所述關閉活塞和開啟活塞的一端為大活塞，另一端為小活塞；關閉活塞和開啟活塞的大活塞分別位於上活塞和下活塞的中心孔內，關閉活塞和開啟活塞的小活塞位於上芯軸和下芯軸的中心孔內。
[0010]前述檢測工具中，所述上滑套和下滑套的外圓為大小頭，小頭上設有與上活塞筒或下活塞筒連接的螺紋，大頭端外圓為圓弧面，圓弧面與上膠筒或下膠筒接觸連接。
[0011]前述檢測工具中，所述上芯軸和下芯軸與關閉活塞和開啟活塞連接的一端設有一組沿圓周均布的軸向傳壓孔。
[0012]前述檢測工具中，所述上壓帽一端設有與鋼絲繩連接的吊裝孔，上壓帽的另一端設有一組沿圓周均布的徑向傳壓孔。
[0013]前述檢測工具中，所述軸向連通孔、徑向傳壓孔、軸向傳壓孔和中心孔8共同構成前述的檢測氣體通道。
[0014]與現有技術相比，本發明在檢漏過程中，通過至少兩個膠筒將管柱內的密封螺紋連接部位兩端封隔形成一個小空腔，然後向小空腔內注入氦氣高壓氣體進行管螺紋密封性能檢測。檢測用的氦氣是惰性氣體，比空氣輕，使用安全、無腐蝕性、對人體和檢測對象無損傷；氦氣分子直徑很小，故在氣密封扣中易滲透；可在檢測高壓下，快速沿微細間隙通道滲濾，達到檢測壓力。本發明能實現開啟活塞和關閉活塞自動開啟和自動關閉傳壓。實現全自動檢測管螺紋密封性能，達到縮短檢測時間、提高成功率、節約成本的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的原理圖；
圖2是檢測工具的結構簡圖；
圖3是檢測工具的詳細結構簡圖；
圖4是連接體的結構示意圖；
圖5是上活塞和下活塞的結構示意圖；
圖6是關閉活塞和開啟活塞的結構示意圖；
圖7是上芯軸和下芯軸的結構示意圖；
圖8是上壓帽的結構示意圖；
圖9是上滑套和下滑套的結構示意圖；
圖10是上膠筒和下膠筒的結構示意圖。
[0016]圖中的標記為:1_接箍、2-管柱、3-檢測護套、4-氦氣檢漏儀、5-探頭、6_檢測工具、7-小空腔、8-中心孔、9-軸向連通孔、10-連接體、11-上壓帽、12-上活塞、13-關閉活塞、14-上膠筒、15-上滑套、16-上活塞筒、17-上芯軸、18-上氣缸、19-徑向傳壓孔、20-單向閩、21_下壓帽、22~下活塞、23_開啟活塞、24_下I父筒、25_下滑套、26_下活塞筒、27—下芯軸、28-下氣缸、29-軸向傳壓孔、30-凸臺、31-大活塞、32-小活塞、33-圓弧面、34-吊裝孔、35-檢測氣體通道、36-喇叭口。【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明，但不作為對本發明的任何限制。
[0018]一種管螺紋密封性能檢測方法，如圖1所示。該方法在地面檢測管柱螺紋的密封性能；先通過管螺紋將兩根管柱2連接起來，然後用檢測護套3將管螺紋外包裹起來，將氦氣檢漏儀4的兩個探頭5分別插入檢測護套3的小孔中；將檢測工具6用鋼絲繩放入需檢測處，利用位於檢測工具6兩端的膠筒將管柱2內的密封螺紋連接部位兩端封隔形成小空腔7，由外部高壓設備通過高壓管線導入高壓氦氣進入檢測工具6導入的高壓氦氣推動檢測工具內的活塞壓縮檢測工具內預先充入的氮氣，活塞移動到位打開中心孔8，通過中心孔8向小空腔7內注入高壓氦氣；根據氦氣檢漏儀4的檢測結果判定管柱螺紋密封性能。
[0019]前述方法所用的檢測工具，如圖2所示。包括設在檢測工具6兩端的上膠筒14和下膠筒24，上膠筒14和下膠筒24由二個或多個組成，兩個膠筒的外形為內孔一端為喇叭口36或兩端齊平，兩個膠筒的喇叭口相對對稱設置；兩個膠筒的喇叭口處分別設有上滑套15和下滑套25;檢測工具6上設有檢測氣體通道。所述檢測工具6如圖3所示。包括連接體10，連接體10內孔兩端分別與上芯軸17和下芯軸27密封滑動連接；上芯軸17和下芯軸27分別與關閉活塞13和開啟活塞23密封滑動連接；連接體10外圓兩端分別與上氣缸18和下氣缸28螺紋連接，上氣缸18和下氣缸28分別與上活塞12和下活塞22轉接；上活塞12外圓與上活塞筒16和上滑套15密封滑動連接，上活塞筒16與上滑套15螺紋連接；下活塞22外圓與下活塞筒26和下滑套25密封滑動連接，下活塞筒26與下滑套25螺紋連接；上活塞12上端與上壓帽11螺紋轉接，下活塞22下端與下壓帽21螺紋連接。所述連接體10如圖4所示，連接體10上設有一組軸向連通孔9和設在軸向連通孔處的單向閥20。所述上活塞12和下活塞22如圖5所示，上活塞12和下活塞22上均設有凸臺30，凸臺兩側設有至少一組沿圓周均布的徑向傳壓孔19。所述關閉活塞13和開啟活塞23如圖6所示，關閉活塞13和開啟活塞23的一〗而為大活塞31，另一〗而為小活塞32 ;關閉活塞13和開啟活塞23的大活塞31分別位於上活塞12和下活塞22的中心孔內，關閉活塞13和開啟活塞23的小活塞32位於上芯軸17和下芯軸27的中心孔內。所述上滑套15和下滑套25如圖9所示，上滑套15和下滑套25的外圓為大小頭，小頭上設有與上活塞筒16或下活塞筒26連接的螺紋，大頭端外圓為圓弧面33，圓弧面33與上膠筒14或下膠筒24接觸連接。所述上芯軸17和下芯軸27如圖7所示，上芯軸17和下芯軸27與關閉活塞13和開啟活塞23連接的一端設有一組沿圓周均布的軸向傳壓孔29。所述上壓帽11如圖8所示，上壓帽11 一端設有與鋼絲繩連接的吊裝孔34，上壓帽11的另一端設有一組沿圓周均布的徑向傳壓孔19。所述上膠筒14和下膠筒24如圖10所示，上膠筒14和下膠筒24內孔為錐面形成喇叭口 36，另一端是直面，喇叭口 36形成的唇邊具有結構密封性能好，承受壓力高的特點。所述軸向連通孔9、徑向傳壓孔19、軸向傳壓孔29和中心孔8共同構成前述的檢測氣體通道35。
[0020]本發明的工作原理
本發明的檢測工具通過鋼絲 下放送入或提出管柱；在進行管柱螺紋密封性能檢測時，檢測工具將管柱內部密封螺紋連接部位封隔成一個小空腔，工具密封段長度於3倍於管柱接箍長度，工具密封段中部有4個導壓孔，能夠實現壓力傳遞。通過高壓管線向工具內導入高壓氦氣，滑套推動膠筒使其座封。繼續打壓導入高壓氦氣，當膠筒完全座封后工具密封段中的導壓孔自動打開，實現壓力傳遞，氦氣進入檢測工具與管柱之間的密閉環形空間，氦氣分子直徑很小，故在氣密封扣中易滲透；可在檢測高壓下，快速沿微細間隙通道滲濾，達到檢測壓力，用檢測護套把接箍包起來，檢測護套上下有兩個小眼，用氦氣檢漏儀的探頭分別放入護套的上下小眼中，如果檢漏儀報警，說明絲扣洩露，如果檢漏儀沒有報警，說明絲扣無洩露，管螺紋合格。檢驗完成後，放掉高壓氣體，工具內的壓縮氮氣推動滑套復位，實現自動解封。達到全自動檢測管螺紋密封性能,縮短檢測時間、提高成功率、節約成本的目的。
[0021]上壓帽11外徑有大小頭，小頭端有一個導入氣體用的中心孔和可以穿鋼絲繩用的吊裝孔34，中心孔與導入氣體用的高壓管線通過螺紋連接；外徑大頭端均勻分布有4個卸壓小孔，上壓帽11上裝有密封件，大頭端與上活塞12通過螺紋聯接。上活塞12有8個卸壓孔和8個傳壓孔，上活塞12上面裝有密封件。上膠筒14、上滑套15和上活塞筒16套在上活塞12上。膠筒一端設計有唇邊，內孔有錐面，另一端是直面，這種結構密封性能好，承受壓力高。上滑套15上有4個傳壓孔並且與上活塞筒16通過螺紋聯接，上滑套15和上活塞筒16上均裝有密封件。通過壓差可以推動上滑套15和上活塞筒16在上活塞12上滑動，從而壓縮上膠筒14使其座封。關閉活塞13外徑有大小頭,大頭外徑穿入上活塞12中心內孔徑形成一個活塞面；小頭外徑穿入上芯軸17內徑，也形成一個活塞面；二個活塞面有面積差。可以通過控制不同的壓力來控制關閉活塞13的開啟與關閉。上芯軸17上有定位臺和傳壓槽，還有4個傳壓孔；有傳壓孔端穿入上活塞12的中心孔內，另一端穿入連接體10的內孔；與上氣缸18和上活塞12形成一個氣腔。上氣缸18上有臺，還裝有密封件，裝有密封件的一端與上活塞12通過螺紋聯接，另一端與連接體10通過螺紋聯接。本發明設有兩套對稱的氣動系統，連接體10下部是與上部相對的氣動系統，只是下部封口的下壓帽21與上壓帽11不同，下壓帽21為未設通孔的封閉體。連接體10上有3個軸向傳壓孔，連接體10上裝有一個導入氮氣用的單向閥20，還裝有密封件。下端與下氣缸28通過螺紋聯接；與下芯軸27和下活塞22形成另一個氣腔，起到能裝入更多氦氣的作用。開啟活塞23有4個徑向傳壓孔和一個軸向中心孔，外徑也有大小頭；小頭端穿入下芯軸27內孔形成一個較小的活塞面，大頭端穿入下活塞22也形成一個較大的活塞面。可以控制氣體的不同壓力來推這兩個不等大的活塞面，從而控制開啟活塞23的開啟與關閉。本發明實現了自動座封，自動打開傳壓，自動開始檢測，檢測完後自動關閉傳壓，活塞自動復位，自動解封。基本整個檢測過程實現全自動化。
[0022]本發明的方法在井口管螺紋連接時進行螺紋密封性能檢測，通過鋼絲下放送入或提出管柱；在進行管柱螺紋密封性能檢測時，從管柱內部密封螺紋連接部位封隔成一個小空腔，工具密封段長度大於3倍接箍長度，工具密封段中部有4個導壓孔，能夠實現壓力傳遞。通過高壓管線向工具內導入高壓氦氣，滑套推動膠筒使其座封。繼續打壓導入高壓氦氣，當膠筒完全座封后工具密封段中的導壓孔自動打開，實現壓力傳遞，氦氣進入檢測工具與管柱之間的密閉環形空間，檢測用的氦氣是惰性氣體，比空氣輕，使用安全、無腐蝕性、對人體和檢測對象無損傷；氦氣分子直徑很小，故在氣密封扣中易滲透；可在檢測高壓下，快速沿微細間隙通道滲濾，達到檢測壓力，此時膠筒還能保持繼續坐封，用檢測護套把接箍包起來，檢測護套上下有兩個小眼，用氦氣檢漏儀的探頭分別放入護套的上下小眼中，如果檢漏儀報警，說明絲扣洩露，可以急時發現洩露點。檢驗完成後，放掉高壓氣體，工具內的壓縮氮氣推動滑套復位，實現自動解封。目前國內還沒有類似於此結構類型的檢測工具，具有施工時間短、成功率高、成本低等優點，因此本發明天然氣的開採有著十分重要的實際意義。
[0023]本發明能把管柱內部密封螺紋連接部位封隔成一個小空腔便於檢測的作用。膠筒一端設計有唇邊，內孔有錐面，另一端是直面，這種結構密封性能好，承受壓力高。該管螺紋密封性能檢測工具還設計有二個獨立的氣腔，其中一個是在工具使用前先充入一定壓力的氮氣，起氣體彈簧的作用，主要作用於膠筒復位。另一個氣腔是在工具使用時充入檢測所需壓力的氦氣，起檢測管螺紋密封性能用。可以通過控制充入或放洩氦氣腔內壓力的高低，來實現二個膠筒自動座封和自動復位，還能實現開啟活塞和關閉活塞自動開啟和自動關閉傳壓。實現全自動檢測管螺紋密封性能，達到縮短檢測時間、提高成功率、節約成本的目的。
【權利要求】
1.一種管螺紋密封性能檢測方法，其特徵在於:該方法在地面檢測管柱螺紋的密封性能；先通過管螺紋將兩根管柱連接起來，然後用檢測護套將管螺紋外包裹起來，將氦氣檢漏儀的兩個探頭分別插入檢測護套的小孔中；將檢測工具用鋼絲繩放入管柱內至需檢測處，利用位於檢測工具兩端的膠筒將管柱內的密封螺紋連接部位兩端封隔形成小空腔，由外部高壓設備通過高壓管線導入高壓氦氣進入檢測工具，導入的高壓氦氣推動檢測工具內的活塞壓縮檢測工具內預先充入的氮氣，活塞移動到位打開中心孔，通過中心孔向小空腔內注入高壓氦氣；根據氦氣檢漏儀的檢測結果判定管柱螺紋密封性能。
2.一種用於權利要求1所述方法的檢測工具，其特徵在於:包括設在檢測工具(6)兩端的上膠筒(14)和下膠筒(24)，上膠筒(14)和下膠筒(24)由二個或多個組成，兩個膠筒的外形為內孔一端為喇叭口(36)或兩端齊平，兩個膠筒的喇叭口相對對稱設置；兩個膠筒的喇叭口處分別設有上滑套(15 )和下滑套(25 );檢測工具(6 )上設有檢測氣體通道(35 )。
3.根據權利要求2所述檢測工具，其特徵在於:前述檢測工具(6)包括連接體(10)，連接體(10)內孔兩端分別與上芯軸(17)和下芯軸(27)密封滑動連接；上芯軸(17)和下芯軸(27)分別與關閉活塞(13)和開啟活塞(23)密封滑動連接；連接體(10)外圓兩端分別與上氣缸(18)和下氣缸(28)螺紋連接，上氣缸(18)和下氣缸(28)分別與上活塞(12)和下活塞(22)轉接；上活塞(12)外圓與上活塞筒(16)和上滑套(15)密封滑動連接，上活塞筒(16)與上滑套(15)螺紋連接；下活塞(22)外圓與下活塞筒(26)和下滑套(25)密封滑動連接，下活塞筒(26)與下滑套(25)螺紋連接；上活塞(12)上端與上壓帽(11)螺紋轉接，下活塞(22)下端與下壓帽(21)螺紋連接。
4.根據權利要求3所述檢測工具，其特徵在於:前述連接體(10)上設有一組軸向連通孔(9)和設在軸向連通孔處的單向閥(20)。
5.根據權利要求4所述檢測工具，其特徵在於:前述上活塞(12)和下活塞(22)上均設有凸臺(30)，凸臺兩側設有至少一組沿圓周均布的徑向傳壓孔(19)。
6.根據權利要求5所述檢測工具，其特徵在於:前述關閉活塞(13)和開啟活塞(23)的一端為大活塞(31)，另一端為小活塞(32);關閉活塞(13)和開啟活塞(23)的大活塞(31)分別位於上活塞(12)和下活塞(22)的中心孔內，關閉活塞(13)和開啟活塞(23)的小活塞(32)位於上芯軸(17)和下芯軸(27)的中心孔內。
7.根據權利要求6所述檢測工具，其特徵在於:前述上滑套(15)和下滑套(25)的外圓為大小頭，小頭上設有與上活塞筒(16)或下活塞筒(26)連接的螺紋，大頭端外圓為圓弧面(33)，圓弧面(33)與上膠筒(14)或下膠筒(24)接觸連接。
8.根據權利要求7所述檢測工具，其特徵在於:前述上芯軸(17)和下芯軸(27)與關閉活塞(13)和開啟活塞(23)連接的一端設有一組沿圓周均布的軸向傳壓孔(29)。
9.根據權利要求8所述檢測工具，其特徵在於:前述上壓帽(11)一端設有與鋼絲繩連接的吊裝孔(34)，上壓帽(11)的另一端設有一組沿圓周均布的徑向傳壓孔(19)。
10.根據權利要求9所述檢測工具，其特徵在於:前述軸向連通孔(9)、徑向傳壓孔(19)、軸向傳壓孔(29)和中心孔8共同構成前述的檢測氣體通道。
【文檔編號】G01M3/20GK103776595SQ201310013170
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年1月15日 優先權日:2013年1月15日
【發明者】唐紅, 補聲軍, 沈赤衛, 王木樂, 楊庭華, 王輝, 楊傑, 張永唯, 黃佐澤, 彭官洪, 張發貴, 蘭鍵 申請人:貴州高峰石油機械股份有限公司