石油套管全尺寸外壓擠毀試驗裝置的製作方法

2023-12-10 12:22:17

專利名稱：石油套管全尺寸外壓擠毀試驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及工程管材及其配套構件的測試裝置技術領域，具體涉及一種石油套管全尺寸外壓擠毀試驗裝置。
背景技術：
石油套管的外壓抗擠毀強度是其最重要的性能指標之一，尤其是隨著我國石油工業的發展，深井、超深井、高壓氣井、高溫高壓井等苛刻工況條件的油氣井越來越多，對套管的抗擠毀性能要求也越來越高，因套管的抗擠毀強度不足導致的油氣井失效事故也越來越多。分析其失效原因，主要是因為影響套管實際抗擠毀強度的因素較多，如管體的材料強度，壁厚均勻度，內外徑橢圓度，外徑與壁厚之比以及管體殘餘應力、不均勻載荷等，而目前設計中均根據理想圓截面推導出的擠毀壓力公式進行抗擠強度的校核，難以準確反映管材實際抗擠毀性能，從而影響油田實際使用效果，所以如何測試套管的實際抗擠毀強度，評價影響套管抗擠毀性能的因素，對於石油工程顯得尤為重要，同時，準確測試出套管的抗擠毀強度對於提高套管的設計水平、套管的使用安全、開發新型高抗擠套管、減少油田失效事故也具有重要的意義。為了準確測試和評價管材的抗擠毀性能，需要建立一套石油套管全尺寸外壓擠毀試驗裝置，能方便、準確的測試出管材的抗擠毀強度。目前國內、外雖有類似的裝置，但在測試誤差、壓力等級、測試效率、成本、壽命等方面難以滿足工程需要，無法進行工業推廣。而石油管材的適用範圍非常廣泛，如果不能對其進行必要的外壓擠毀測試，將導致各類危險的產生。

發明內容
本發明提供一種石油套管全尺寸外壓擠毀試驗裝置，以克服現有技術對工石油套管外壓擠毀測試中存在的不足，滿足工程技術的需要。為克服現有技術存在的不足，本發明提供的技術方案是石油套管全尺寸外壓擠毀試驗裝置，包括水平橫臥的圓柱形的筒體，密封組件，支撐框架和介質增壓單元；所述筒體架設於支撐框架上，所述筒體的兩端設置有端蓋法蘭，端蓋法蘭上均布有連接螺栓，端蓋法蘭上設置有端蓋法蘭吊鉤，在筒體的兩端內部設置有密封組件，密封組件和端蓋法蘭連接；所述筒體管壁上設置有檢測孔，導管通過檢測孔與筒體連通，導管的另一端與介質增壓單元連接；所述筒體的下部設置有排洩閥。上述密封組件包括環狀的第一密封法蘭、彈性密封材料和第二密封法蘭，彈性密封材料夾設於第一密封法蘭和第二密封法蘭之間，三者由內方螺栓連接為一體。還包括控制單元，所述筒體上穿設有壓力傳感器，壓力傳感器通過信號電纜分別與介質增壓單元和控制單元相連。與現有技術相比，本發明的優點是
1.提供了仿真的工況條件，可真實反映管材及其配套構件的情況在測試被測管材擠毀性能同時，對發生變形的被測管材兩端實現自密封。試驗過程中，第一密封法蘭、彈性密封材料和第二密封法蘭通過內方螺栓連接為一體的密封組件，穿過試樣並設置在筒體內後，通過內方螺栓預緊後，就會形成初始密封，並形成密封壓力腔，隨著壓力逐漸變大，對筒體兩端的密封組件中的彈性密封材料施壓也會漲大，形成密封，壓力越大，密封效果越好， 從而實現自密封，同時，由於試樣處於自由伸長狀態，不對試樣產生附加載荷，試驗過程更貼近真實工況。2.主體結構為臥式筒體，兩端有多個螺紋緊固件緊固連接，結構可耐受 100-350MPa的高壓，能夠實現大型載荷試驗。3.本發明的筒體為完整結構，不出現焊接連接，端蓋法蘭與筒體採用螺紋緊固，實現了系統的便於裝卸的便易性。4.該試驗裝置能理想地完成石油套管的外壓試驗，其結構有效克服了管體自身不圓對密封效果的影響，顯著提高了系統的試驗壓力等級，最大試驗壓力經測試達到350MPii， 遠高於目前的200MPa的壓力等級。


圖1是本發明的整體結構示意圖。圖2是密封組件的結構示意圖。附圖標記說明如下
1.介質增壓單元，2.控制單元，3.端蓋吊鉤，4.導管，5.檢測孔， 6.筒體，7.信號電纜，8.壓力傳感器，9.密封組件，10.端蓋法蘭， 11.試樣，12.支撐框架，13.排洩閥，14第二密封法蘭，15內方螺栓， 16.第一密封法蘭，17彈性密封材料。
具體實施例方式
下面將結合附圖多本發明進行詳細地說明。參見圖1，石油套管全尺寸外壓擠毀試驗裝置，包括水平橫臥的圓柱形的筒體6、 密封組件9、支撐框架12、控制單元2和介質增壓單元1。所述筒體6架設於支撐框架12上， 筒體6的兩端設置有端蓋法蘭10，端蓋法蘭10上均布有連接螺栓，端蓋法蘭10上設置有端蓋法蘭吊鉤3，在筒體6的兩端內部設置有密封組件9，密封組件9和端蓋法蘭10連接，本實施例中，所說的密封組件9包括環狀的第一密封法蘭16、彈性密封材料17和第二密封法蘭14，彈性密封材料17夾設於第一密封法蘭16和第二密封法蘭14之間，三者由內方螺栓 16連接為一體。所說筒體6管壁上設置有檢測孔5，導管4通過檢測孔5與筒體6連通，導管4的另一端與介質增壓單元1連接。所說的筒體6上穿設有壓力傳感器8，壓力傳感器8 通過信號電纜7分別與介質增壓單元1和控制單元2相連。所說筒體6的下部設置有排洩閥13。在進行外壓擠毀試驗時
(一)先將試樣11兩端安裝密封組件9後，一起穿過筒體並放置於筒體6中，將密封組件9和端蓋法蘭10的連接螺栓緊固，在試樣16外壁與筒體6內壁之間形成密封壓力腔，用於施壓介質。(二)開啟介質增壓單元1和控制單元模塊2，自動/手動控制施壓介質(水或油)，通過安裝於筒體6上的導管4將施壓介質注入密封壓力腔內，實現對試樣11的加載。(四)控制單元模塊2完成數據採集、傳送、試驗監控等。(五)實驗結束，施壓介質通過排洩閥13排出，卸載端蓋法蘭10和密封組件9，取出被測試樣11。
權利要求
1.石油套管全尺寸外壓擠毀試驗裝置，其特徵在於包括水平橫臥的圓柱形的筒體 (6)，密封組件(9)，支撐框架(12)和介質增壓單元(1);所述筒體(6)架設於支撐框架(12) 上，所述筒體(6)的兩端設置有端蓋法蘭(10)，端蓋法蘭(10)上均布有連接螺栓，端蓋法蘭 (10)上設置有端蓋法蘭吊鉤(3)，在筒體(6)的兩端內部設置有密封組件(9)，密封組件(9) 和端蓋法蘭(10)連接；所述筒體(6)管壁上設置有檢測孔(5)，導管(4)通過檢測孔(5)與筒體(6)連通，導管(4)的另一端與介質增壓單元(1)連接；所述筒體(6)的下部設置有排洩閥(13)。
2.根據權利要求1所述石油套管全尺寸外壓擠毀試驗裝置，其特徵在於所述密封組件(9)包括環狀的第一密封法蘭(16)、彈性密封材料(17)和第二密封法蘭(14)，彈性密封材料(17)夾設於第一密封法蘭(16)和第二密封法蘭(14)之間，三者由內方螺栓(16)連接為一體。
3.根據權利要求1或2所述石油套管全尺寸外壓擠毀試驗裝置，其特徵在於還包括控制單元(2)，所述筒體(6)上穿設有壓力傳感器(8)，壓力傳感器(8)通過信號電纜(7)分別與介質增壓單元(1)和控制單元(2)相連。
全文摘要
本發明涉及工程管材及其配套構件的測試裝置技術領域，具體涉及一種石油套管全尺寸外壓擠毀試驗裝置。現有技術的類似裝置，在測試誤差、壓力等級、測試效率、成本、壽命等方面難以滿足工程需要。為克服現有技術存在的不足，本發明提供的技術方案是石油套管全尺寸外壓擠毀試驗裝置，包括水平橫臥的圓柱形的筒體，密封組件，支撐框架和介質增壓單元；在筒體的兩端內部設置有密封組件，所述筒體管壁上設置有檢測孔，導管通過檢測孔與筒體連通，導管的另一端與介質增壓單元連接；所述筒體的下部設置有排洩閥。本發明可滿足工程技術的需要。
文檔編號G01N3/12GK102419286SQ20111043019
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月21日 優先權日2011年12月21日
發明者史交齊, 張鍥石, 楊析 申請人:西安三維應力工程技術有限公司