一種用於高壓氣體檢漏方法中的檢漏工具的製作方法
2023-10-31 14:13:37 1
專利名稱：一種用於高壓氣體檢漏方法中的檢漏工具的製作方法
技術領域：
本發明屬於高壓管串密封性檢測領域，尤其是石油天然氣工業油管柱和套管 柱密封性檢測領域，提供一種可快速檢測油管柱和套管柱密封性的用於高壓氣體 檢漏方法中的檢漏工具。
背景技術：
高壓管路在管子連接起來或修復之後，往往需要對其連接或修復部位進行密 封性檢測，例如石油工業中需要用油管和套管及其輔助工具來完成油氣的輸送， 油管柱和套管柱就是連接在一起的油管和套管以及輔助工具，它們構成油氣流動 的通道，此管串合稱油管柱或套管柱。為了保證油井和氣井中的油氣按照設計要 求的通道安全流出油井或氣井，油管柱和套管柱就都需要很好的密封性。
現有技術中保證油管柱或套管柱密封的辦法是在實驗室內把每根油管或套 管或輔助工具的公扣和母扣，分別和標準的母和公扣接頭連接，建立密閉空間， 然後往油管或套管密閉空間內注入一定量的高壓檢測氣體，再用水浸沒油管或套 管或輔助工具，在一定時間內油管或套管或輔助工具不冒氣泡，說明油管或套管 或輔助工具絲扣密封。檢測合格後，再把油管或套管或輔助工具從接頭卸下，分 別運輸到施工現場使用。在油田施工現場，油管或套管或輔助工具是逐根連接在 一起形成管柱串的。上述檢測方法不能在現場使用，只是起到對於油管或套管上 的連接螺紋在設定高壓下是否可以滿足連接後的密封性的檢驗，即檢驗螺紋是否 合格，而沒有對現場實際連接起來的管柱連接處螺紋的密封性進行檢驗，實驗室 的檢測結論只能說明連接螺紋可以達到要求的密封程度，但是卻不能確保現場下 入油氣井中的油管或套管或輔助工具的絲扣的實際的密封情況是良好的。
發明內容
本發明的目的在於改進現有技術存在局限性的問題，提供一種可滿足現場需 要，在現場對於連接起來的管串等裝置進行密封性檢測的用於高壓氣體檢漏方法 中的檢漏工具。
本發明的目的是這樣實現的
本發明提供的用於高壓氣體檢漏方法中的檢漏工具，包括卡封工具和檢測集 氣套，所述卡封工具設置在油管柱或套管柱或輔助工具的內部，定位於待檢可能洩漏的連接螺紋扣部分的兩側，用來建立可充入檢測氣體的內密閉空間，或稱充 氣空間；所述檢測集氣套設置在油管柱或套管柱或輔助工具外部，定位於可能洩 漏的連接螺紋扣部位，並將該待檢漏部位罩於所述檢測集氣套中，建立可檢測洩 漏的外部密閉空間或稱檢測空間；該充氣空間設有高壓檢測氣體進口，用於與產 生高壓檢測氣體的裝置連接；使高壓的檢測氣體進入到所述充氣空間；在所述檢 測空間上連接檢測氣體檢測儀器。
使用本檢測工具，配合可以在現場快速產生高壓檢測氣體的裝置，其可以是 一個容器，先在其中注入設定量的檢測氣體，隨後，再向該容器中注入具有壓力 的液體，通過該液體壓縮檢測氣體，將檢測氣體的壓力提高到設定壓力值，變為 定壓檢測氣體。使用本檢測工具的所述檢測過程，是在被檢測設備或管路上待檢 測的連接部位，建立內外兩個密閉空間，在內密閉空間上設有進口，用來注入定 壓檢測氣體，在外密封空間上設有接口，用來連接可以感知檢測氣體的檢測器， 通過檢測器檢驗在外密閉空間上是否有來自在內密閉空間洩漏的檢測氣體。
還可以根據檢測氣體內示蹤元素參數的增加，定量分析連接螺紋扣洩漏的程度。
具體地，所述的快速產生高壓檢測氣體的裝置包括 一動力部分和一儲能器。 所述動力部分包括一水泵；
所述儲能器包括一個檢測氣體容器，即增壓容器，其上端有低壓檢測氣體進 入口和高壓檢測氣體排出口，低壓檢測氣體進入口通過進氣管與氣源連接，高壓 檢測氣體排出口通過高壓排氣管與檢測工具相連接，增壓容器下端設有一高壓液 進口和一排液口，該高壓液進口通過進液管連接所述水泵的高壓液出口，排液口 上連接排液管。在各個連接管路上設有相應的控制閥件，以控制高壓液進入和排 出該增壓容器，以及低壓氣體進入增壓容器和高壓氣體從增壓容器排出進入檢測 工具；
在儲能器的增壓容器中注入檢測氣體，啟動高壓水泵，使高壓液流從增壓容 器的高壓液進口進入增壓容器中，壓縮其中的檢測氣體至檢測所需的設定壓力； 讓增壓容器中的高壓檢測氣體進入充氣空間形成高壓，當充氣空間壓力達到設計 檢測壓力時，S卩完成定壓檢測氣體構建，停止送氣；通過與檢測空間連接的檢 測儀器檢測是否有檢測氣體從充氣空間通過待測部位的微細孔道進入到檢測空 間，從而判定出待測部位在設計檢測壓力下是否存在洩漏，同時，根據洩漏氣體 中的示蹤元素濃度變化，定量分析連接螺紋扣洩漏的程度；當一個檢測部位的檢 漏完成後，將所述檢測工具從該檢測部位卸下。卸下檢測工具的具體做法優選為打開增壓容器的排液口排液，排放其中的 液體，然後關閉排液控制閥，讓高壓檢測氣體自動從充氣空間返回到增壓容器， 降壓為低壓氣體，關閉增壓容器排氣口，打開自增壓容器排氣口至充氣空間之間 高壓管線上設置的放壓閥，排盡其內部多餘低壓檢測氣體；解除卡封工具的卡封， 將所述卡封工具從檢測部位取出。同時卸下集氣套。
當管串一個檢測部位的檢漏完成後，再將卡封工具和檢測集氣套移到另一個 檢漏部位，將檢測工具設置在該檢漏部位上構成所述的充氣空間和檢測空間，然 後重複上述方法。
所述卡封工具包括兩個通過通入流體即可膨脹而將所述檢測部位的管口封閉 起來構成所述充氣空間的卡封件。進一步地，所述卡封工具可以是通過注入流體 的壓力轉換為軸向推力，進而轉換為徑向力使之膨脹的卡封件。
具體地，所述卡封件可以是包括一彈性膠筒和一個通過通入流體而使得所述 彈性膠筒徑向膨脹而封閉管口的活塞缸裝置。
使用通過注入流體而膨脹的卡封件的所述卡封工具時，所述檢漏方法中，要 增加一個建立充氣空間的步驟，即將卡封工具設置在管柱內，兩套卡封件定位於 檢測部位的兩側，然後，向卡封件中注入流體，使得其中的膠筒徑向膨脹，直至 貼緊管壁，形成密閉的充氣空間。當管串一個檢測部位的檢漏完成後，將卡封件 中的流體放出，以卸下所述卡封工具。在將卡封工具移到另一檢測部位後，先要 向卡封件中充入流體，在檢漏部位建立起充氣空間，再向其內充入設定壓力的檢 測氣體。
一種較佳的卡封工具可以是
所述卡封工具包括兩套卡封件和一個中心柱，所述中心柱也可以是縱向具有 通孔的空心中心管。在此，中心柱和中心管是等同的。
兩套卡封件套裝在剛性中心柱上。每套卡封件包括一個剛性滑套和一組彈性
材質膠筒。每套卡封件中的所述膠筒和所述滑套套設在所述中心柱上，所述滑套 和膠筒的外端在中心柱上沿軸向限位，但可使得該滑套和膠筒沿中心柱外壁軸向 設定距離內位移，所述滑套和中心柱之間的配合間隙設成一個空腔，該空腔通過 分別固設在所述滑套內壁和所述中心柱上嵌裝的兩個密封圈封閉；在所述空腔對 應的中心柱上設有一個流體入口；兩套卡封件上的所述流體入口連通中心柱內的 輸入孔道。從所述流體輸入孔道向所述腔室中通入具有一定壓力的流體，使得滑 套在中心柱上滑動擠壓膠筒，使得膠筒在軸向壓力下發生徑向膨脹卡緊管壁形成 所述充氣空間，當檢漏結束要從油管柱上拆下卡封件時，排出空腔中的流體，膠位，恢復原狀，方便拆除。在兩卡封件之間的中心柱外壁上 還設有一個氣體進口，也即充氣空間檢測氣體進口，其連接中心柱或中心管內的 充氣孔道，該充氣孔道在卡封工具上設有埠作為卡封工具的檢測氣體進口，與 增壓容器上的高壓氣體排出管連接。
進一步地，在中心柱上所述膠筒一端緊靠滑套，另一端靠在中心柱上最好還 套設有的一彈性控制環上，在流體壓縮膠筒的同時，也壓縮所述彈性控制環。當 檢漏結束要拆下卡封件時，將流體從所述空腔中排出，所述控制環在滑套失去軸 向力的狀態下，可提供足夠的彈性力輔助膠筒軸向復位。
所述中心柱為其中心具有豎向通孔的中心管，所述輸入孔道設置在該豎向通 孔中，所述充氣通道也設置在該豎向通孔中。
使用卡封工具，通入其卡封件中的流體可以液體，優選水。通過水泵將帶壓 水注入卡封件中。如果是利用向增壓容器中提供高壓液的水泵向卡封件中輸入高 壓水，則水流經的管路路徑為自增壓容器的高壓液進口接出的一高壓液體管路， 到卡封件的進口，在向增壓容器輸入高壓水提高其中檢測氣體壓力至設計壓力時， 同時或先後通過所述的高壓液管向卡封件內充水，直至卡封件膠筒貼緊管壁，形 成充氣空間，通過控制閥停止向卡封件供水。向增壓容器提供高壓水的步驟不變。
通入卡封件中的流體也可以是氣體，通過氣泵將氣體輸入卡封件中。如果是 利用增壓容器中的檢測氣體使得卡封件中的膠簡膨脹，則可以在增壓容器的高壓 氣體輸出管路上增設一支路，連接卡封件的進口，該管路上設置控制閥；在增壓 過程中，當增壓容器中檢測氣體的氣壓達到卡封件卡封所需的壓力時，將該檢測 氣體通入卡封件，直至卡封件中的壓力達到貼緊管壁，形成充氣空間為止。然後 再向充氣空間輸入檢測氣體致其中壓力達到檢漏需要的設定壓力。
使用所述卡封工具並使用檢測氣體作為卡封件中的卡封流體為一個較佳的方 案，這樣可以使得設備簡單、操作方便。在該方案中，用於卡封件的檢測氣體的 流經路徑為自增壓容器上的高壓排氣管到高壓管路，到卡封工具的卡封流體進 口端，再到所述空腔的流體接管口。在增壓過程中，先壓縮增壓容器中的檢測氣 體，氣壓達到卡封件卡封管路形成充氣空間所需的壓力，通過連接管路上的控制 閥件使得檢測氣體先進入卡封件中；待充氣空間建立之後，再繼續完成增壓，使 得增壓容器中的氣壓達到檢漏所需的壓力。
在該優選方案中，當一個檢漏部位檢漏完成後，先通過所述控制閥使增壓容 器中至少一部分液體排出，降低增壓容器內壓力，再打開高壓排氣管上的控制閥 件，使得所述充氣空間或者連同所述卡封件中的檢測氣體流回增壓容器中。通過釋放掉卡封件中的氣體，將卡封件取下。如果需要對另一個部位檢漏時，將該卡 封件設置在該處，重複上述步驟，如果增壓容器中的氣壓為設定壓力，則將其中 氣體充入卡封件滑套中，在檢測部位建立充氣空間，再在充氣空間中充入檢測氣 體進行檢漏。如果增壓容器中氣壓較低，則需要開動水泵，使得增壓容器中的氣 壓提高直到充氣空間內的氣壓達到設定壓力。 所述檢測氣體優選氦氣。
當採用上述優選方案時，檢測結束後，可以通過連接所述卡封件和增壓容器 之間的管路將卡封件中和充氣空間中的檢測氣體送回增壓容器中。具體地，可以 先通過控制閥使增壓容器中的液體排出，降低增壓容器內壓力，這樣，充氣空間 或者連同卡封件中的檢測氣體就會流回增壓容器中。
操作時應該先放充氣空間的檢測氣體，直到充氣空間的壓力和大氣壓平衡， 再釋放卡封件中的氣體。
所述儲能器上的增壓容器中的高壓氣體排出口和高壓液回液口上分別設置一 組控制閥件。
在所述增壓容器中的進液口和進氣口上分別設置有單向閥。 可以將一鋼絲繩固定在卡封工具上，以便把工具提出和放入待測管串內部；
檢測集氣套用於罩在待測部位外面，收集從檢測部位洩露的檢測氣體。
所述動力部分包括提供動力的發動機或電機，還可以包括使用中可能需要的
液壓泵和空氣泵。
本檢漏方法中的設備還可以包括控制臺。控制臺集束各控制元件，連接檢漏
設備中的各控制閥及動力部分的電源開關元件。
檢測儀器是能靈敏地檢測出檢測氣體濃度變化的高敏度儀器。 本發明提供的檢漏方法中所涉及檢測氣體可以是氦氣、氬氣和其他惰性氣體，
優選氦氣。為節約成本，可用氦氣和氮氣的混合氣體，氦氣濃度不低於5%，氦氣
為示蹤氣體。與之相匹配，通過檢測儀器探查檢測空間中的氦氣濃度是否超過空 氣中正常的氦氣濃度，依此可判定待測部位有無洩漏，並根據氦氣濃度的變化量， 定量分析洩漏的程度。
本發明提供的用於高壓氣體檢漏方法中的檢漏工具，結構簡單、檢測可靠性 高，現場操作簡便易行，與可快速產生高壓檢測氣體的裝置配合，可以快速、高
效地在現場對油管等每個連接部位進行檢漏，每次檢測所用時間可以在1-2分鐘內 完成。而現有其它檢測技術每次檢測所用時間不少於IO分鐘。 下面通過附圖和實施例對本發明做進一步說明。
圖1為本發明提供的高效的高壓氣體檢漏方法中所用儲能器和動力裝置的結 構示意圖2為包括有如圖1所述的儲能器、動力裝置和氣源及檢測工具的一個實施 例的結構示意圖3為本發明提供的高效的高壓氣體檢漏方法中所用卡封工具的一種實施例 的結構示意圖4為本發明提供的檢漏方法中利用檢測氣體通過如圖3所示的卡封件中構 成充氣空間時儲能器的管路結構示意圖5為本發明提供的檢漏方法中利用產生高壓檢測氣體的高壓水泵向卡封件 中充入液體構成充氣空間是儲能器的管路結構示意圖。
具體實施例方式
本發明提供的用於高壓氣體檢漏方法中的檢漏工具，其包括卡封工具和檢測 集氣套，所述卡封工具設置在油管柱或套管柱或輔助工具的內部，定位於待檢可 能洩漏的連接螺紋扣部分的兩側，用來建立可充入檢測氣體的內密閉空間，或稱 充氣空間；所述檢測集氣套設置在油管柱或套管柱或輔助工具外部，定位於可能 洩漏的連接螺紋扣部位，並將該待檢漏部位罩於所述檢測集氣套中，建立可檢測 洩漏的外部密閉空間或稱檢測空間；該充氣空間設有高壓檢測氣體進口，用於與 產生高壓檢測氣體的裝置連接；使高壓的檢測氣體進入到所述充氣空間；在所述 檢測空間上連接檢測氣體檢測儀器。
與之配合使用的可快速產生高壓檢測氣體的裝置包括一動力部分和一儲能器 動力部分，其包括一臺水泵，水泵通過發動機或電機驅動，使用發動機適合 於在野外現場作業；
儲能器，包括一增壓容器，其上有高壓檢測氣體排出口和低壓檢測氣體進入 口，高壓檢測氣體排出口通過高壓排氣管與檢測工具連接，低壓檢測氣體進入口 通過進氣管與氣源連接；增壓容器下端設有一高壓液體進口和一排液口，該高壓 液進口通過進液管連接動力部分水泵的高壓液出口，排液口連接排液管。在各個 連接管路上設有相應的控制閥件，以控制高壓液進入和排出該增壓容器以及低壓 氣體進入增壓容器和高壓氣體從增壓容器排出進入檢測工具；如果卡封工具是用 檢測氣體來卡封，則高壓排氣管上控制閥後插連一個三通，通過三通增加一個接 口，來連接卡封工具上的卡封進口；如果卡封工具是用液體來卡封，則在進液管 上插連一個三通，增加的一個接口連接卡封液體管線，其上設控制閥和洩壓閥。具體的設備如圖l所示，該設備中的儲能器包括一增壓容器1，其為一管體， 由優質鋼材製成，機械性能好，具有較高承壓性能。使用所述管體做所述增壓容 器，該管體的一埠構成所述低壓檢測氣體進入口和高壓檢測氣體排出口，另一 埠構成所述高壓液進口和一排液口，為了確保所述低壓檢測氣體進入口和高壓 檢測氣體排出口在上而所述高壓液進口和一排液口在下，則所述管體為，和水平
面有一定傾角斜向放置。所述傾斜角度優選10-60° 。
具體的，如圖1所示，該增壓容器1上包括一進出氣口 11和一高壓液進排液
口 12，該高壓液進排液口 12上連接一個三通件120的一個接口，其餘兩個接口， 其中一個為高壓液進液口 121，連接進液管L1，其上設置有從增壓容器向水泵方 向截止的單向閥F1並通過管路L1連接水泵2的高壓出液口，第二個接口為回液 口 122，連接排液管L2，其上連接控制閥D1並通過排液管L2與水箱21的回液口 連接。增壓容器1上的進出氣口 11上連接一三通13的一個接口；該三通的另外 兩個接口， 一個是檢測氣體進氣口 14，其上設進氣管L3連接氦氣氣源，具體實例 中即供氣氣瓶6 (參見圖2)，在該進氣口上設有從增壓容器向氣源方向截止的單 向閥F2，在進氣管L3上設有進氣控制閥D5;三通13中的另一個接口是高壓氣體 排出口15，連接高壓排氣管L4，其通過高壓排氣管L4連接一檢測工具3 (參見 圖2)，在該管路上設有一個放空支路L5。在高壓排氣管L4上設有控制閥D4， 在放空支路L5上設有放空控制閥D3 (參見圖2);
在如圖2所示的檢漏設備中，該檢測工具3包括卡封工具31和檢測集氣套32， 所述卡封工具31設置在油管柱或套管柱4或輔助工具的內部位於待檢漏部分a的 兩側，所述檢測集氣套32設置在油管柱或套管柱4或輔助工具外部，將待檢漏部 分罩於其中，即在待檢漏部分的內外兩側構成兩個密封空間，在內的充氣空間41 和在外的檢測空間42，且該充氣空間41與增壓容器1上的高壓氣體排出口 15上 的接管L4連通，使高壓的檢測氣體進入到充氣空間41，檢測集氣套32用於收集 從絲扣洩露而進入檢測空間42中的檢測氣體，在檢測空間42上通過接口 321通 過管路51連接檢測氣體檢測儀器5。
增壓容器1上的高壓氣體排出口 15連接管路L4，並密封地穿入卡封工具31 到兩個卡封件之間，高壓氣體由此通道進入充氣空間41中。檢測集氣套32的兩 埠緊貼外壁設置在螺紋連接部的兩側，由此，在油管或套管4上構成內外兩個 密封空間，即 一個充氣空間41和一個檢測空間42，在集氣套32上設有接口 321， 其連接一質譜儀5的接口 51。
本檢漏步驟如下步驟l.打開控制閥D5，從氣瓶6中放出檢測氣體—氦氣，通過管路L3在所 述儲能器的增壓容器1中注入檢測氣體；
步驟2.啟動高壓水泵2，使高壓液流通過管路L1和單向閥F1從儲能器下部 進入增壓容器1中，壓縮其中的檢測氣體至檢測所需的設定壓力；
在所述步驟1前後或步驟1中和/或步驟2中，同時在設備或管路上待檢連接 部位上建立所述充氣空間和檢測空間；該步驟具體見後面的描述。
步驟3.打開增壓容器上的高壓氣體排出口，即開啟控制閥D4，將增壓容 器1中的高壓檢測氣體送入卡封工具31的所述充氣空間41形成高壓，當充氣空 間41壓力達到設計檢測壓力時，停止送氣；
步驟4.靜置一定時間，讓與檢測空間連接的檢測儀器檢測是否有檢測氣體從 充氣空間41通過待測部位a進入到檢測空間42，從而判定出待測部位a在設計檢 測壓力下是否有洩漏。
當管串一個檢測部位a的檢漏完成後，進行如下步驟
步驟5.打開增壓容器的排液口上的控制閥D1排液，排放其中的液體，然後 關閉排液控制閥D1，讓高壓檢測氣體自動從充氣空間返回到增壓容器，降壓為低 壓氣體，關閉增壓容器排氣口即關閉高壓排氣管路上的控制閥D4，打開自增壓容 器排氣口至充氣空間之間高壓管線上設置的放壓閥D4，排盡其內部多餘低壓檢測 氣體；
步驟6.解除檢測工具的卡封，將所述檢測工具從檢測部位取出。
當管串一個檢測部位的檢漏完成後，再將卡封檢測工具卡封工具和檢測集氣 套移到另一個檢漏部位，將檢測工具設置在該檢漏部位上構成所述的充氣空間和 檢測空間，然後重複上述方法。如果增壓容器中的氣壓還能夠滿足檢漏的需要， 即可從上述步驟3開始。如果氣壓不足，則從上述步驟1或步驟2開始即可。
所述卡封工具包括兩個通過通入流體即可膨脹而將所述檢測部位的管口封閉 起來構成所述充氣空間的卡封件。進一步地，所述卡封工具可以是通過注入流體 的壓力轉換為軸向推力，進而轉換為徑向力使之膨脹的卡封件。
具體地，所述卡封件可以是包括一彈性膠筒和一個通過通入流體而使得所述 彈性膠筒徑向膨脹而封閉管口的活塞缸裝置。
在兩個卡封件上設有流體進口，使用時，向卡封件中通入氣體或液體，使得 該卡封件膨脹，從而在油管柱內待檢漏部位兩側封堵管子，形成充氣空間。而向 充氣空間中通入檢測氣體的管路穿過其中一個卡封件與充氣空間聯通。
使用通過注入流體而膨脹的卡封件的所述檢測工具時，所述檢漏方法中，要增加一個建立充氣空間的步驟，即將卡封工具設置在管柱內，兩套卡封件定位於 檢測部位的兩側，然後，向卡封件中注入流體，使卡封件中的膠筒膨脹，直至貼 緊管壁，形成密閉的充氣空間。
所述卡封工具可以是如圖3所示，包括兩套卡封件33和一個中心柱310，兩 套卡封件33套裝在剛性中心柱310上，呈對稱分布。每套卡封件33是由一個鋼 制滑套331、一組上下疊在一起的兩個膠筒332和一個彈性較好的控制環333組成。 兩套卡封件33中彈性控制環333在外、滑套331在內將膠筒332夾在中間。
在中心柱310的兩端固設有座封335，在兩套卡封件33之間中心柱上套設定 位套336，該座封和定位套與中心柱固定不能滑動。通過座封335和定位套336使 得兩副卡封件33中的彈性控制環333、滑套331和膠筒332限定在中心柱310上 的一個區域內，滑套331、膠筒332可沿中心柱310有一定的軸向位移。
膠筒332在擠壓作用下可徑向膨脹，起卡封待檢漏的管子的作用。滑套331 和中心柱310之間設有一個環形空隙，該環形空隙的鄰近所述膠筒的一端通過固 設在滑套上的密封圈339將滑套和中心柱之間封閉，在中心柱的管壁上卡嵌固設 一活塞環330將滑套和中心柱封閉，滑套與中心柱外壁上的環形空隙靠嵌入其間 的活塞環330和密封圈339構成一密閉空腔b;在所述空腔b對應的中心柱管壁上 設有一個流體接管口 e，兩個卡封件上的所述流體接管口 e通過中心柱3I0內由一 座封管路334連通，該座封管路334上設有卡封流體進口，又叫座封進口c，設置 在絲堵335上，與流體輸入管相連接，在中心柱310上還設有充氣管路337，其一 埠 d設置在一個座封上，另一埠 338設置在位於兩個卡封件之間的中心柱側 壁上，作為充氣空間檢測氣體進口 338，其上連接充氣管路337，該充氣管路337 與增壓容器上的高壓氣體排出管連接。
所述中心柱為其中心具有豎向通孔的中心管，所述輸入孔道設置在該豎向通 孔中，所述充氣通道也設置在該豎向通孔中。
所述中心柱為其中心具有豎向通孔的中心管，所述輸入孔道設置在該豎向通 孔中，所述充氣通道也設置在該豎向通孔中。
本卡封件的卡封原理是當流體從流體接管口 e進入所述空腔b內，流體壓 力推動滑套軸向滑動，從而擠壓膠筒332徑向膨脹，即可實現卡封。當流體從流 體接管口e排出後，控制環333在滑套331失去軸向力的狀態時，提供足夠的彈 性力輔助膠筒332軸向復位，卡封解除。如果不設置彈性控制環，膠筒332靠自 身彈性也可實現徑向復位。
如果通入卡封件中的流體是水，則通過一水泵將帶壓水注入卡封件中。在卡封工具的卡封件滑套空腔中充液體，即在一個卡封工具的坐封進口上連接高壓液 管，高壓液管的另一端連接水泵，該水泵可以是給增壓容器提供高壓水的水泵， 也可以是另外的水泵；在步驟3之前，開啟該水泵，向卡封件內充液，直至卡封 件貼緊管壁，形成充氣空間。
如果是利用向增加容器中提供高壓水的水泵2向卡封件中輸入高壓水，則其 裝置如圖5所示，在增壓容器1的高壓液進口接管或高壓水泵的出液管路上接出 一支管，該支管上設控制閥D6，控制閥D6後面通過三通連接兩個支管，其中一 根支管連接至如圖3所示檢測工具中卡封件的座封進口 c即卡封件的進口，另一 根管子是洩壓管，其上設一洩水閥D7。在進行步驟2向增壓容器輸入高壓水提高 其中檢測氣體壓力至設計壓力時，同時通過所述的高壓液管向卡封件內充水，直 至卡封件貼緊管壁，形成充氣空間，通過控制閥停止向卡封件供水。向增壓容器 提供高壓水的步驟不變。當檢測工作完成後，打開洩水閥D7，將卡封件中的水排 出，即可將卡封件拆下。使用上述卡封工具，水流經管路為自增壓容器的高壓 進液口到高壓管路，到卡封工具坐封進口，再到坐封滑套內進口及滑套空腔。在 進行步驟2設計壓力時，向卡封件內充水，直至卡封件膠筒貼緊管壁，形成充氣 空間。再繼續運轉水泵，直至增壓容器達到設計壓力；
當管串一個檢測部位的檢漏完成後，將卡封件中的水放出，以卸下所述卡封 工具。這時，在將卡封工具移到另一檢測部位後，先要向卡封件中充入流體，在 檢漏部位建立起充氣空間，再向其內充入設定壓力的檢測氣體。
通入卡封件中的流體也可以是氣體，通過一氣泵將氣體輸入卡封件中。
如果是利用增壓容器中的檢測氣體使得卡封件中的膠筒膨脹，則其裝置如圖4 所示，在前述圖l的基礎上，在高壓排氣管L4上連接一個三通，通過該三通接一 高壓氣排出支管L4'，在該支管L4，上再設置一個三通接出兩個管段，其一是高壓 氣排出管，連接至如圖3所示卡封工具上座封進口 c，其二是洩壓管，該支管L4' 上上設控制閥D8，洩壓管上連接洩壓閥D9。使用本檢測工具時，所述檢漏方法中， 在步驟2和步驟3之間增加一個建立充氣空間的步驟，即將卡封工具設置在管柱 內，兩套卡封件定位於檢測部位的兩側，然後，通過與卡封工具上的坐封進口相 連的專用管路，向卡封件滑套空腔中注入流體，使滑套軸向滑動，擠壓膠筒膨脹， 直至貼緊管壁，形成密閉的充氣空間。具體地，在步驟2中，當增壓容器中檢測 氣體的氣壓達到卡封件卡封所需的壓力時，將該檢測氣體通入卡封件，直至卡封 件中的壓力達到膠筒貼緊管壁，形成充氣空間為止。然後關閉控制閥D8，再如上 所述地通過高壓水泵2向增壓容器中注入液體，直到其中的氣壓達到檢漏所需的設定壓力，然後就如上所述地向充氣空間輸入設定壓力下的檢測氣體，也可以是 在充氣空間建立之後一邊通過高壓水泵對增壓容器中的檢測氣體增壓， 一邊向充 氣空間輸入檢測氣體，直到充氣空間的壓力達到設定壓力。當檢測工作完成後， 可以打開洩壓閥D9，將卡封件中的氣體放空。氣體流經管路為自增壓容器上的 高壓排氣管到高壓管路，到卡封工具坐封進口，再到坐封滑套內進口。操作時， 在步驟2中，先壓縮增壓容器中的檢測氣體，氣壓達到卡封件卡封管路形成充氣 空間所需的壓力，通過連接管路上的控制閥件使得檢測氣體先進入卡封件中；待 充氣空間建立之後，再繼續完成步驟2，使得增壓容器中的氣壓達到檢漏所需的壓 力，然後就如上所述地向充氣空間輸入設定壓力下的檢測氣體；也可以是在充氣
空間建立之後一邊通過高壓水泵對增壓容器中的檢測氣體增壓， 一邊向充氣空間 輸入檢測氣體，直到充氣空間的壓力達到檢漏所需的壓力。
在該優選方案中，當一個檢漏部位檢漏完成後，通過釋放掉卡封件中的氣體， 將卡封件取下。操作時應該先放充氣空間的檢測氣體，直到充氣空間的壓力和大 氣壓平衡，再釋放卡封件中的氣或液體。
如果需要對另一個部位檢漏時，將該卡封件設置在該處，重複上述步驟，如 果增壓容器中的氣壓為設定壓力，則將其中氣體充入卡封件滑套空腔中，在檢測 部位建立充氣空間，再在充氣空間中充入檢測氣體進行檢漏。如果增壓容器中氣 壓較低，則需要開動水泵，使得增壓容器中的氣壓達到需要的壓力。
使用所述卡封工具並使用檢測氣體作為卡封件中的卡封流體為一個較佳的方案。
所述檢測氣體可以是氦氣、氬氣和其他惰性氣體，優選氦氣。為節約成本，
可用氦氣和氮氣的混合氣體，氦氣濃度不低於5%，氦氣為示蹤氣體。與之相匹配，
通過檢測儀器探查檢測空間中的氦氣濃度是否超過空氣中正常的氦氣濃度，依此 可判定待測部位有無洩漏，並根據氦氣濃度的變化量，定量分析洩漏的程度。
當採用上述優選方案時，拆卸卡封件更好的方法是通過將增壓容器上的排水 閥開啟，將增壓容器中的氣壓降低後讓卡封件中的檢測氣體回流到增壓容器中， 這對於使用例如氦氣等貴重示蹤氣體是有意義的。具體地，可以先通過控制閥排 放增壓容器中的液體，降低容器內壓力，這樣，充氣空間或者連同卡封件中的檢 測氣體就會流回增壓容器中。
上述各控制閥可以是電磁控制閥，也可以是氣動控制閥，如果是電磁控制閥， 各個電磁控制閥連接控制電路，如果是氣動控制閥，各個氣動控制閥還要連接氣
動管線，並設置空氣泵提供控制氣源。在如圖1的設備中還包括一個控制臺7，其上設有電路板連接各個電磁或氣動控制閥，通過操作控制臺上的控制面板的控制 鍵1、 2、 3、 4、 5，即可對應控制相應的電磁或氣動控制閥，實施如下的檢漏方法。 本高效的高壓氣體檢漏方法如下(參照圖2):
步驟l.打開控制閥D5，同時關閉控制閥D1和D4，向儲能器l的增壓容器 1中注入檢測氣體，該檢測氣體可以是含有氦氣不低於5%的氮氣和氦氣的混合氣 體，其壓力一般為2-5MPa;該氦氣通過氣瓶6提供。供氣完成後關閉控制閥D5。
為了保證氣水不混合，在步驟1中，增壓容器的進氣壓力或進氣量也是需要 控制的，該進氣量或進氣壓力的大小是根據增壓容器的容積、檢測壓力的大小、 檢測油管(套管)的內徑、卡封工具的外徑等來測定。總的要求是檢測時卡封工 具內不見水，通過看卡封工具解封時是否見水，通氣量以不見水為宜。
步驟2.啟動水泵2，高壓水流通過單向閥Fl,從儲能器l的高壓水進水口 121進入增壓容器中，壓縮其中的檢測氣體，氣壓達到卡封件能夠形成充氣空間所 需的壓力，即設定的卡封壓力，此時，打開控制閥D4，卡封件卡封；將通向卡 封件的管路上的閥門和控制閥D4關閉，同時開啟水泵2，對增壓容器內檢測氣體 繼續加壓至設定壓力，即檢測壓力；
步驟3.打開增壓容器1上的高壓氣體排出口 15，即打開控制閥D4，將高壓 氣體流經卡封工具送入充氣空間41，直到充氣空間達到設計檢測壓力，關閉控制 閥D4穩壓一定時間，例如為20-30秒。
該高壓氣體可以根據用途連接管線使用，本發明用於檢漏是用途之一，還可 以用於其他用途，例如用於壓力容器的試壓等。
步驟4.在絲扣外用集氣套32密閉的檢測空間收集滲漏出的氦氣，集氣套32 與質譜檢漏儀7連接，通過檢漏儀檢測是否有檢測氣體從充氣空間通過待測部位 進入到檢測空間，從而判定出待測部位是否有洩漏。如果在絲扣外檢測到收集氣 體中氦氣的濃度大於大氣的氦氣濃度，說明絲扣不密封，反之說明絲扣密封。
當管串一個檢測部位的檢漏完成後，將充氣空間和卡封件滑套內空腔中的氣 體放出。如果要將充氣空間和卡封件滑套空腔中的氣體送回增壓容器中，做法是 首先開啟排水管L2上的控制閥件D1，排出增壓容器中的一部分水，再打開高壓 排氣管上的控制閥件D4，即可使得卡封工具中的氣體回到增壓容器1中。
為了使得高壓液對於增壓容器中的檢測氣體的增壓時氣和液體不混合，另外， 為保證放出的高壓檢測氣體不含液體和升壓更加高效、快捷，增壓容器優選耐壓 管體，要傾斜放置，與水平面的傾角最好在10-60°之間，高壓液進液口設置在增 壓容器的下方，高壓氣體排氣口位於增壓容器的上方。斜置的目的是高壓液進入增壓容器後，靠重力作用實現氣水分離，高壓液進入增壓容器內形成液體活塞， 推動檢測氣體壓縮。
當所述增壓容器為兩個或多個時，如圖5所示，各個所述容器即上述的增壓
容器l上的通入檢測氣體、輸出達到設定值壓力的檢測氣體、所述液體進入和排 出的各個進出口均並聯連接，這時，在向所述容器中打入高壓液體一段時間後， 需要停止泵入液體一段時間，使得各個所述容器中的水達到平衡，穩壓一定時間， 然後再打開高壓氣體排出口，向設備或管路上連接部位進行密封性檢測或建立上 述充氣空間，和/或，繼續泵入液體，繼續提高所述容器中的檢測氣體的壓力。
所述停止的時間為20-30秒；或通過觀察各個所述容器上設置的壓力表，以各 個壓力表上的壓力趨於一致為宜。
權利要求
1.一種用於高壓氣體檢漏方法中的檢漏工具，其特徵在於包括卡封工具和檢測集氣套，所述卡封工具設置在油管柱或套管柱或輔助工具的內部，定位於待檢可能洩漏的連接螺紋扣部分的兩側，用來建立可充入檢測氣體的內密閉空間，或稱充氣空間；所述檢測集氣套設置在油管柱或套管柱或輔助工具外部，定位於可能洩漏的連接螺紋扣部位，並將該待檢漏部位罩於所述檢測集氣套中，建立可檢測洩漏的外部密閉空間或稱檢測空間；該充氣空間設有高壓檢測氣體進口，用於與產生高壓檢測氣體的裝置連接；使高壓的檢測氣體進入到所述充氣空間；在所述檢測空間上連接檢測氣體檢測儀器。
2. 根據權利要求1所述的用於高壓氣體檢漏方法中的檢漏工具，其特徵在於 所述卡封工具包括兩個通過通入流體即可膨脹而將所述檢測部位的管通道兩側封 閉起來構成所述充氣空間的卡封件。
3. 根據權利要求1或2所述的用於高壓氣體檢漏方法中的檢漏工具，其特徵 在於所述卡封工具是通過注入流體的壓力轉換為軸向推力，進而使之膨脹的卡 封件。
4. 根據權利要求3所述的用於高壓氣體檢漏方法中的檢漏工具，其特徵在於.-所述卡封件是包括一彈性膠筒和一個通過通入流體而使得所述彈性膠筒徑向膨脹 而封閉管通道兩側的活塞缸裝置。
5. 根據權利要求3或4所述的用於高壓氣體檢漏方法中的檢漏工具，其特徵 在於所述卡封工具包括兩套所述卡封件和一個中心柱，兩套所述卡封件套裝在 剛性所述中心柱上；每套所述卡封件包括一個剛性滑套和一組彈性材質膠筒；每 套所述卡封件中的所述膠筒和所述滑套套設在所述中心柱上，所述滑套和膠筒的 外端在中心柱上沿軸向限位，但可使得該滑套和膠筒沿中心柱外壁軸向設定距離 內位移，所述滑套和中心柱之間的配合間隙設成一個空腔，該空腔通過分別嵌裝 固設在所述滑套內壁和所述中心柱上的兩個密封圈封閉；在所述空腔對應的中心 柱上設有一個流體入口；兩套卡封件上的所述流體入口連通中心柱內的輸入孔道； 從所述流體輸入孔道向所述腔室中通入具有一定壓力的流體，使得滑套在中心柱 上滑動擠壓膠筒，使得膠筒在軸向壓力下發生徑向膨脹卡緊管壁形成所述充氣空 間，當檢漏結束要從油管柱上拆下卡封件時，排出空腔中的流體，膠筒靠自身彈 性徑向復位，恢復原狀，方便拆除；在兩卡封件之間的中心柱外壁上還設有一個氣體進口，也即充氣空間檢測氣體進口，其連接中心管內的充氣孔道，該充氣孔 道在卡封工具上設有埠作為卡封工具的檢測氣體進口，與產生高壓檢測氣體的 裝置上的高壓排氣管連接。
6. 根據權利要求5所述的用於高壓氣體檢漏方法中的檢漏工具，其特徵在於 在所述中心柱上所述膠筒一端緊靠滑套，另一端靠在中心柱上還設有的一彈性控 制環上，在流體壓縮膠筒的同時，也壓縮所述彈性控制環，當檢漏結束要拆下卡 封件時，將流體從所述空腔中排出，所述控制環在滑套失去軸向力的狀態下，提 供足夠的彈性力輔助膠筒軸向復位。
7. 根據權利要求5所述的用於高壓氣體檢漏方法中的檢漏工具，其特徵在於 所述中心柱為其中心具有豎向通孔的中心管，所述輸入孔道設置在該豎向通孔中， 所述充氣通道也設置在該豎向通孔中。
全文摘要
本發明提供的用於高壓氣體檢漏方法中的檢漏工具，包括卡封工具和檢測集氣套，卡封工具設置在待檢測油管柱或套管柱或輔助管具的內部，定位於待檢可能洩漏的連接螺紋扣部分的兩側，用以建立可充入檢測氣體的內密閉空間或稱充氣空間；所述檢測集氣套設置在油管柱或套管柱或輔助工具外部，定位於可能洩漏的連接螺紋扣部位，並將其罩於其中，建立可檢測洩漏的外部密閉空間或稱檢測空間；充氣空間與增壓容器上的高壓排氣管連結，使得高壓檢測氣體進入。在檢測空間上通過設有管路使其和檢測氣體的檢測儀連結。本發明提供的檢漏工具結構簡單、檢測可靠性高，現場操作簡便易行。
文檔編號G01M3/04GK101598623SQ200910086708
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月19日 優先權日2009年6月19日
發明者周理志, 張福祥, 王立志, 馬懷兵 申請人:安東石油技術(集團)有限公司