碗狀密封總成的試壓裝置的製作方法

2023-11-01 05:11:38 3

本實用新型涉及石油、天然氣技術領域，是指一種試壓裝置，具體是適用於油套管用的碗狀密封總成的試壓裝置。

背景技術：

在石油、天然氣工業中，鑽井是打通從地面到油氣儲層通道的過程，該作業過程在油氣資源勘探和開發的過程中發揮著重要的作用，正所謂「鑽頭不到，油氣不冒」；在鑽井過程中，鑽井液發揮著平衡井筒壓力、保持井壁穩定、攜砂排出、冷卻潤滑鑽具等作用，其中，在套管鑽井、下套管作業中為了方便鑽井液的循環，業界多使用簡單快捷的碗狀密封總成，以實現套管的密封，從而實現鑽井液的灌注和循環。

在工程應用中，一般泥漿循環壓力為35MPa，更高一級為52MPa，而油套管的密封測試壓力高達70MPa，為了保證井筒的完整性，特別是氣體井，需要對油套管的密封性能進行測試，對於採用碗狀密封總成實現油套管密封而言，油套管用碗狀密封總成的性能就尤為重要，因此如何快捷方便的對其密封性能和承壓能力進行檢測就顯得尤為關鍵。

有鑑於上述現有技術存在的問題，本發明人從鑽井生產安全和提高效率角度出發，並結合相關製造領域多年的設計及使用經驗，輔以過強的專業知識，提供一種碗狀密封總成的試壓裝置，來克服上述缺陷。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種碗狀密封總成的試壓裝置，其能實現對碗狀密封總成的性能測試，安全方便。

本實用新型的上述目的可採用下列技術方案來實現：

本實用新型提供一種碗狀密封總成的試壓裝置，其包括：

內筒，其外壁設有限位臺階，所述內筒上密封套裝有待測試的碗狀密封總成，所述碗狀密封總成的下端抵接於所述限位臺階；

外筒，其密封套設於所述內筒外，所述碗狀密封總成的上端位於所述內筒與所述外筒之間並密封於所述外筒的內壁，所述內筒的外壁、所述外筒的內壁和所述碗狀密封總成之間形成容納腔，所述外筒上設有與所述容納腔連通的試壓口和排氣孔。

在優選的實施方式中，所述限位臺階上沿所述內筒的圓周方向設有多個軸向貫通的第一螺紋孔，所述第一螺紋孔內螺接第一緊固螺釘，所述第一緊固螺釘能抵接於所述碗狀密封總成的下端。

在優選的實施方式中，所述內筒的外壁卡設有限位卡環，所述限位卡環位於所述外筒的上方，所述限位卡環上套設有固定套。

在優選的實施方式中，所述限位卡環為由多個限位卡塊拼接組成的圓環，所述固定套套接在多個所述限位卡塊上。

在優選的實施方式中，所述外筒的上端徑向向內設有密封凸環，所述外筒通過所述密封凸環密封於所述內筒的外壁，所述外筒的下端與所述內筒之間形成有開口。

在優選的實施方式中，所述密封凸環上設有所述排氣孔和與所述排氣孔相連通的第二螺紋孔，所述容納腔通過所述排氣孔和所述第二螺紋孔與外部相連通，所述第二螺紋孔內能螺接第二緊固螺釘。

在優選的實施方式中，所述第二螺紋孔內設有鋼球，所述鋼球的直徑大於所述排氣孔的直徑，所述第二緊固螺釘能抵接於所述鋼球。

在優選的實施方式中，所述內筒的外壁設有多個密封溝槽，所述密封溝槽內設有密封圈，所述碗狀密封總成通過所述密封圈密封套設於所述內筒，所述外筒通過所述密封圈密封套設於所述內筒。

在優選的實施方式中，所述內筒的上端連接有吊環螺釘。

本實用新型碗狀密封總成的試壓裝置的特點及優點是：

本實用新型將待測試的碗狀密封總成密封安裝於內筒與外筒之間，由內筒的外壁、外筒的內壁和待測試的碗狀密封總成組成容納腔，並通過試壓泵經試壓口向容納腔內注入流體介質，以進行碗狀密封總成的性能測試(或者其他類似碗狀的形狀，例如杯狀等)，特別是密封性能和承壓性能的測試，以保障碗狀密封總成的密封質量和作業安全，可極大地降低勞動強度，提高作業效率，結構簡單，操作方便，安全可靠，適用範圍廣。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型的碗狀密封總成的試壓裝置的結構示意圖；

圖2為圖1中的A部的局部放大圖。

附圖標號說明：

1內筒，11第一螺紋孔，12第一緊固螺釘，13限位臺階，14環形槽，15中心通孔，16螺紋孔，17吊環螺釘，18密封溝槽，19密封圈；

2外筒，21開口，22試壓口，23密封凸環，24排氣孔，25鋼球，26第二緊固螺釘，27第二螺紋孔；

3限位卡環，31固定溝槽，32臺階環；

4固定套，41第三緊固螺釘，42第三螺紋孔；

5碗狀密封總成；

6容納腔；

d1外徑(也即外筒2的密封凸環23的內徑)，d2外徑(也即碗狀密封總成5與內筒1接觸處的內徑)，d3內徑(也即碗狀密封總成5與外筒2接觸處的外徑)。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

除非單獨定義指出的方向以外，本文中涉及到的上、下等方向均是以本實用新型所示的圖1中的上、下等方向為準，在此一併說明。

如圖1和圖2所示，本實用新型提供一種碗狀密封總成的試壓裝置，其包括：內筒1，其外壁設有限位臺階13，所述內筒1上密封套裝有待測試的碗狀密封總成5，所述碗狀密封總成5的下端抵接於所述限位臺階13；外筒2，其密封套設於所述內筒1外，所述碗狀密封總成5的上端位於所述內筒1與所述外筒2之間並密封於所述外筒2的內壁，所述內筒1的外壁、所述外筒2的內壁和所述碗狀密封總成5之間形成容納腔6，所述外筒2上設有與所述容納腔6連通的試壓口22和排氣孔24。

具體的，如圖1所示，內筒1為一筒狀臺階件，其內部具有中心通孔15，內筒1上端面設有螺紋孔16，所述內筒1的上端連接有吊環螺釘17，吊環螺釘17螺接於螺紋孔16，以方便內筒1的吊起、固定和運移，其中吊環螺釘17和螺紋孔16均可為多個，二者數量相等，吊環螺釘17和螺紋孔16的數量和位置可以根據需要設置，在此不做限制，例如，在本實用新型中，於內筒1的上端面直徑方向相對的兩側分別設有一個吊環螺釘17；所述限位臺階13上沿所述內筒1的圓周方向設有多個軸向貫通的第一螺紋孔11，所述第一螺紋孔11內螺接第一緊固螺釘12，所述第一緊固螺釘12能抵接於待測試的所述碗狀密封總成5的下端，當對碗狀密封總成5進行性能測試時，通過第一緊固螺釘12的抵接，使碗狀密封總成5更穩固的設於內筒1與外筒2之間，當測試完成後需要對碗狀密封總成5拆卸時，通過在第一螺紋孔11內向上旋轉第一緊固螺釘12，使第一緊固螺釘12向上推頂碗狀密封總成5，可以輕鬆實現拆卸，其中，多個第一螺紋孔11可以沿內筒1的圓周方向均勻設置，以使碗狀密封總成5受力均勻，較佳的，第一螺紋孔11為2～6個。

進一步的，如圖1和圖2所示，所述內筒1的外壁卡設有限位卡環3，所述限位卡環3位於所述外筒2的上方，所述限位卡環3上套設有固定套4；具體的，內筒1的外壁凹設有環形槽14，限位卡環3的內環側卡設於環形槽14中，限位卡環3的外環側凸出於內筒1的外壁，限位卡環3凸出內筒1外壁的一側凸設有一臺階環32，即限位卡環3為臺階狀圓環，固定套4套設於限位卡環3並位於臺階環32的上方，較佳的，固定套4為一圓環，固定套4沿圓周方向設有多個徑向貫通的第三螺紋孔42，限位卡環3對應每個第三螺紋孔42處凹設有固定溝槽31，即第三螺紋孔42的數量與固定溝槽31的數量相同，通過第三緊固螺釘41螺接於第三螺紋孔42並固定於固定溝槽31，進而可通過固定套4將限位卡環3緊固於內筒1上，且通過凸出於內筒1外壁的限位卡環3，對外筒2進行定位和限位，保證外筒2安裝過程中的準確定位，並防止在測試過程中，外筒2在壓力作用下向上移動而影響測試精度，其中，多個第三螺紋孔42可以在固定套4的圓周方向上均勻設置，使限位卡環3的固定更加牢固。

更進一步的，所述限位卡環3為由多個限位卡塊拼接組成的圓環，所述固定套4套接在多個所述限位卡塊上，較佳的，限位卡塊的數量為2～6塊，在此不做限制，其中當限位卡塊的數量為兩個時，限位卡環3為對開件，較佳的，每個限位卡塊上設有至少一個固定溝槽31，並對應各固定溝槽31的位置在固定套4上設置供第三緊固螺釘41穿設的第三螺紋孔42，以固定由多個限位卡塊拼接成的限位卡環3，當然，限位卡環3也可由多個間隔的弧形限位卡塊組成，多個弧形限位卡塊通過固定套4緊固於內筒1，並實現對外筒2的限位。

進一步的，如圖1所示，所述外筒2的上端徑向向內設有密封凸環23，所述外筒2通過所述密封凸環23密封於所述內筒1的外壁，所述外筒2的下端與所述內筒1之間形成有開口21，供待測試的碗狀密封總成5安裝於內筒1與外筒2之間，使內筒1、外筒2和待測試的碗狀密封總成5之間形成容納腔6，以對碗狀密封總成5進行密封性能測試和承壓能力測試。

更進一步的，如圖2所示，所述密封凸環23上設有所述排氣孔24和與所述排氣孔24相連通的第二螺紋孔27，所述容納腔6通過所述排氣孔24和所述第二螺紋孔27與外部相連通，所述第二螺紋孔27內能螺接第二緊固螺釘26，所述第二螺紋孔27內設有鋼球25，所述鋼球25的直徑大於所述排氣孔24的直徑，所述第二緊固螺釘26能抵接於所述鋼球25，具體的，第二螺紋孔27設置於密封凸環23的頂面，排氣孔24設置於密封凸環23的底面，第二螺紋孔27和排氣孔24在密封凸環23上相連通且同軸線設置，第二螺紋孔27的直徑大於排氣孔24的直徑，鋼球25的直徑大於排氣孔24的直徑且小於第二螺紋孔27的直徑，使鋼球25既可以在自身重力和/或第二緊固螺釘26的壓力下封住排氣孔24，又可在容納腔6中的流體介質的作用下於第二螺紋孔27內向上移動，以打開排氣孔24。

進一步的，如圖1所示，所述內筒1的外壁設有多個密封溝槽18，所述密封溝槽18內設有密封圈19，待測試的所述碗狀密封總成5通過所述密封圈19密封套設於所述內筒1，所述外筒2通過所述密封圈19密封套設於所述內筒1，具體的，內筒1的外壁對應與待測試的碗狀密封總成5接觸處設有至少一密封溝槽18，並於其內設置密封圈19，以使待測試的碗狀密封總成5安裝於內筒1與外筒2之間時，保證內筒1外壁與待測試的碗狀密封總成5之間的密封，同時，內筒1的外壁對應密封凸環23處設置至少一密封溝槽18，並於其內設置密封圈19，保證外筒2的密封凸環23與內筒1外壁之間的密封，保證碗狀密封總成5進行密封性能測試和承壓能力測試時的準確性。

在一實施例中，內筒1的外壁與外筒2的密封凸環23之間為間隙配合，具體配合尺寸可依據待測試的碗狀密封總成5的尺寸確定，二者之間通過設於密封溝槽18內的密封圈19實現密封，內筒1的外壁與待測試的碗狀密封總成5之間也為間隙配合，二者之間也是通過設於密封溝槽18內的密封圈19實現密封，以保證待測試的碗狀密封總成5安裝的可行性，待測試的碗狀密封總成5與外筒2內壁之間為過盈配合，以通過外筒2和限位臺階13將待測試的碗狀密封總成5卡設於內筒1與外筒2之間。

在另一實施例中，外筒2的密封凸環23與內筒1外壁接觸的一端可由具有彈性的橡膠製成，且外筒2的密封凸環23的內徑等於內筒1的外徑d1，既方便內筒1與外筒2的安裝，又能保證外筒2的密封凸環23與內筒1外壁的配合，保證了密封凸環23與內筒1的密封。

下面對本實用新型碗狀密封總成的試壓裝置的具體操作方法進行說明，具體的，其在試壓時包括如下步驟：

a)將所述碗狀密封總成5密封套設於所述內筒1，並將所述碗狀密封總成5的下端抵接於所述內筒1的限位臺階13，將所述外筒2密封套設於所述內筒1外，所述碗狀密封總成5的上端位於所述內筒1與所述外筒2之間並密封於所述外筒2的內壁；

b)在所述外筒2的試壓口22處連接試壓泵，打開所述試壓泵向所述容納腔6中泵入流體介質，直至所述容納腔6內壓力升至測試壓力；

c)關閉所述試壓泵，觀測所述試壓泵上的壓力表是否有壓降。

具體的，在進行步驟a)之前，需要進行檢查，確保外筒2與待測試的碗狀密封總成5尺寸匹配，即外筒2能模擬安裝待測試的碗狀密封總成5的油管或套管，也即能實現外筒2的內壁與碗狀密封總成5的外壁呈過盈配合，並確保試壓泵管線接口與外筒2上的試壓口22的螺紋規格一致，保證能準確安裝，以進行密封性能測試，檢查合格後即可按上述步驟a)進行安裝。

進一步的，在進行所述步驟b)之前還需打開所述排氣孔24，只要將第二緊固螺釘26拆下，使鋼球25在容納腔6內的壓力作用下可以向上移動，使排氣孔24呈敞開狀態即可，隨著所述試壓泵向所述容納腔6中泵入流體介質，所述容納腔6內的氣體通過所述排氣孔24排出，當所述排氣孔24處有所述流體介質排出時，即容納腔6內的氣體被排乾淨後，通過第二緊固螺釘26螺接於所述外筒2上的第二螺紋孔27，並抵接鋼球25以封住所述排氣孔24，使容納腔6不再與外界大氣連通而成封閉狀態。

接著繼續進行步驟b)和步驟c)，通過試壓泵經試壓口22向容納腔6中繼續泵入試壓介質，直至容納腔6內壓力升至測試壓力，即試壓泵上的壓力表顯示為測試壓力值時即可，關閉所述試壓泵，觀測所述試壓泵上的壓力表是否有壓降，以判斷碗狀密封總成5的密封性能及承壓性能，如果存在壓降，說明存在洩露，就可以依據壓降的高低以及碗狀密封總成5的技術要求(例如密封等級要求)確定該碗狀密封總成5是否合格。

完成性能測試後(例如完成試壓作業後)，可以對碗狀密封總成5進行拆卸，將第三緊固螺釘41拆卸，以解除固定套4對限位卡環3的固定，進而取消限位卡環3對外筒2的限位，在第一螺紋孔11中繼續旋進第一緊固螺釘12，使第一緊固螺釘12凸出於限位臺階13，以通過第一緊固螺釘12向上推抵碗狀密封總成5，使外筒2和碗狀密封總成5向上移動，拆卸方便，操作省力。

進一步的，所述流體介質為水或液壓油，當然其也可為其他流體狀的介質，只要能夠完成碗狀密封總成5的密封性能和承壓性能測試即可，在此不做限制，當流體介質為液壓油時，可在容器(例如油盤)中進行拆卸，以便於自動收集液壓油，防止汙染，當流體介質為水時，可直接在水池邊進行拆卸即可。

本實用新型的碗狀密封總成的試壓裝置可應用於鑽井、固井即完井技術領域，特別適合用於油管、套管的碗狀密封總成5的性能測試，例如套管鑽井、下套管作業、油套管試壓作業用的碗狀密封總成5的密封性能測試，以如下的一具體實施例進行說明：

選用國際標準ISO 11960:2001《石油天然氣工業-油氣井套管或油管用鋼管》中規定的規格為508毫米(mm)的套管，該套管的外徑為508毫米(mm)，內徑為485.70毫米(mm)，壁厚為11.13毫米(mm)，即相當於外筒2的內徑d3為485.70毫米(mm)，碗狀密封總成5外徑較大的一端緊密抵接於外筒2的內壁，即外筒2的內壁與碗狀密封總成5的接觸處為過盈配合；外筒2的密封凸環23與內筒1之間的接觸處為間隙配合，具體為H8/f7的配合，且該接觸處的內筒1的外徑d1(也即外筒2的密封凸環23的內徑)為395毫米(mm)；內筒1與碗狀密封總成5的接觸處為間隙配合，具體為H8/f7的配合，且該接觸處的內筒1的外徑d2為402毫米(mm)；同時，試壓口22的接口螺紋為M30，排氣孔24的直徑為5毫米(mm)，鋼球25的直徑為7毫米(mm)，密封圈19為O形密封圈；

當試壓泵經試壓口22向容納腔6中泵入流體介質，流體介質將容納腔6內的氣體經排氣孔24排出，待氣體完全排出後，通過第二緊固螺釘26和鋼球25封閉排氣孔24，繼續泵入流體介質，直至容納腔6內為35Mpa的壓力後停止泵入流體介質，觀察試壓泵上的壓力表是否有壓降，以判斷碗狀密封總成5的密封性能及承壓性能，本實用新型的碗狀密封總成的試壓裝置能承受2195.80kN的力，約為220噸的力，能模擬油管或套管，且完全能夠滿足碗狀密封總成5的性能測試。當然，在實際應用中，根據油管、套管規格不同，對應的本實用新型的碗狀密封總成的試壓裝置的尺寸也可調整，且根據試驗壓力等級可選用包括O形密封圈在內的各種密封件。

本實用新型將待測試的碗狀密封總成5密封安裝於內筒1與外筒2之間，由內筒1的外壁、外筒2的內壁和待測試的碗狀密封總成5組成容納腔6，並通過試壓泵經試壓口22向容納腔6內注入流體介質，以進行碗狀密封總成5的性能測試(或者其他類似碗狀的形狀，例如杯狀等)，特別是密封性能和承壓性能的測試，以保障碗狀密封總成5的密封質量和作業安全，可極大地降低勞動強度，提高作業效率，結構簡單，操作方便，安全可靠，適用範圍廣。

以上所述僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型做任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本實用新型，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本實用新型技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。