一种用于高压气体检漏方法中的检漏工具的制作方法

专利名称：一种用于高压气体检漏方法中的检漏工具的制作方法
技术领域：
本发明属于高压管串密封性检测领域，尤其是石油天然气工业油管柱和套管 柱密封性检测领域，提供一种可快速检测油管柱和套管柱密封性的用于高压气体 检漏方法中的检漏工具。
背景技术：
高压管路在管子连接起来或修复之后，往往需要对其连接或修复部位进行密 封性检测，例如石油工业中需要用油管和套管及其辅助工具来完成油气的输送， 油管柱和套管柱就是连接在一起的油管和套管以及辅助工具，它们构成油气流动 的通道，此管串合称油管柱或套管柱。为了保证油井和气井中的油气按照设计要 求的通道安全流出油井或气井，油管柱和套管柱就都需要很好的密封性。
现有技术中保证油管柱或套管柱密封的办法是在实验室内把每根油管或套 管或辅助工具的公扣和母扣，分别和标准的母和公扣接头连接，建立密闭空间， 然后往油管或套管密闭空间内注入一定量的高压检测气体，再用水浸没油管或套 管或辅助工具，在一定时间内油管或套管或辅助工具不冒气泡，说明油管或套管 或辅助工具丝扣密封。检测合格后，再把油管或套管或辅助工具从接头卸下，分 别运输到施工现场使用。在油田施工现场，油管或套管或辅助工具是逐根连接在 一起形成管柱串的。上述检测方法不能在现场使用，只是起到对于油管或套管上 的连接螺纹在设定高压下是否可以满足连接后的密封性的检验，即检验螺纹是否 合格，而没有对现场实际连接起来的管柱连接处螺纹的密封性进行检验，实验室 的检测结论只能说明连接螺纹可以达到要求的密封程度，但是却不能确保现场下 入油气井中的油管或套管或辅助工具的丝扣的实际的密封情况是良好的。

发明内容
本发明的目的在于改进现有技术存在局限性的问题，提供一种可满足现场需 要，在现场对于连接起来的管串等装置进行密封性检测的用于高压气体检漏方法 中的检漏工具。
本发明的目的是这样实现的
本发明提供的用于高压气体检漏方法中的检漏工具，包括卡封工具和检测集 气套，所述卡封工具设置在油管柱或套管柱或辅助工具的内部，定位于待检可能泄漏的连接螺纹扣部分的两侧，用来建立可充入检测气体的内密闭空间，或称充 气空间；所述检测集气套设置在油管柱或套管柱或辅助工具外部，定位于可能泄 漏的连接螺纹扣部位，并将该待检漏部位罩于所述检测集气套中，建立可检测泄 漏的外部密闭空间或称检测空间；该充气空间设有高压检测气体进口，用于与产 生高压检测气体的装置连接；使高压的检测气体进入到所述充气空间；在所述检 测空间上连接检测气体检测仪器。
使用本检测工具，配合可以在现场快速产生高压检测气体的装置，其可以是 一个容器，先在其中注入设定量的检测气体，随后，再向该容器中注入具有压力 的液体，通过该液体压縮检测气体，将检测气体的压力提高到设定压力值，变为 定压检测气体。使用本检测工具的所述检测过程，是在被检测设备或管路上待检 测的连接部位，建立内外两个密闭空间，在内密闭空间上设有进口，用来注入定 压检测气体，在外密封空间上设有接口，用来连接可以感知检测气体的检测器， 通过检测器检验在外密闭空间上是否有来自在内密闭空间泄漏的检测气体。
还可以根据检测气体内示踪元素参数的增加，定量分析连接螺纹扣泄漏的程度。
具体地，所述的快速产生高压检测气体的装置包括 一动力部分和一储能器。 所述动力部分包括一水泵；
所述储能器包括一个检测气体容器，即增压容器，其上端有低压检测气体进 入口和高压检测气体排出口，低压检测气体进入口通过进气管与气源连接，高压 检测气体排出口通过高压排气管与检测工具相连接，增压容器下端设有一高压液 进口和一排液口，该高压液进口通过进液管连接所述水泵的高压液出口，排液口 上连接排液管。在各个连接管路上设有相应的控制阀件，以控制高压液进入和排 出该增压容器，以及低压气体进入增压容器和高压气体从增压容器排出进入检测 工具；
在储能器的增压容器中注入检测气体，启动高压水泵，使高压液流从增压容 器的高压液进口进入增压容器中，压縮其中的检测气体至检测所需的设定压力； 让增压容器中的高压检测气体进入充气空间形成高压，当充气空间压力达到设计 检测压力时，S卩完成定压检测气体构建，停止送气；通过与检测空间连接的检 测仪器检测是否有检测气体从充气空间通过待测部位的微细孔道进入到检测空 间，从而判定出待测部位在设计检测压力下是否存在泄漏，同时，根据泄漏气体 中的示踪元素浓度变化，定量分析连接螺纹扣泄漏的程度；当一个检测部位的检 漏完成后，将所述检测工具从该检测部位卸下。卸下检测工具的具体做法优选为打开增压容器的排液口排液，排放其中的 液体，然后关闭排液控制阀，让高压检测气体自动从充气空间返回到增压容器， 降压为低压气体，关闭增压容器排气口，打开自增压容器排气口至充气空间之间 高压管线上设置的放压阀，排尽其内部多余低压检测气体；解除卡封工具的卡封， 将所述卡封工具从检测部位取出。同时卸下集气套。
当管串一个检测部位的检漏完成后，再将卡封工具和检测集气套移到另一个 检漏部位，将检测工具设置在该检漏部位上构成所述的充气空间和检测空间，然 后重复上述方法。
所述卡封工具包括两个通过通入流体即可膨胀而将所述检测部位的管口封闭 起来构成所述充气空间的卡封件。进一步地，所述卡封工具可以是通过注入流体 的压力转换为轴向推力，进而转换为径向力使之膨胀的卡封件。
具体地，所述卡封件可以是包括一弹性胶筒和一个通过通入流体而使得所述 弹性胶筒径向膨胀而封闭管口的活塞缸装置。
使用通过注入流体而膨胀的卡封件的所述卡封工具时，所述检漏方法中，要 增加一个建立充气空间的步骤，即将卡封工具设置在管柱内，两套卡封件定位于 检测部位的两侧，然后，向卡封件中注入流体，使得其中的胶筒径向膨胀，直至 贴紧管壁，形成密闭的充气空间。当管串一个检测部位的检漏完成后，将卡封件 中的流体放出，以卸下所述卡封工具。在将卡封工具移到另一检测部位后，先要 向卡封件中充入流体，在检漏部位建立起充气空间，再向其内充入设定压力的检 测气体。
一种较佳的卡封工具可以是
所述卡封工具包括两套卡封件和一个中心柱，所述中心柱也可以是纵向具有 通孔的空心中心管。在此，中心柱和中心管是等同的。
两套卡封件套装在刚性中心柱上。每套卡封件包括一个刚性滑套和一组弹性
材质胶筒。每套卡封件中的所述胶筒和所述滑套套设在所述中心柱上，所述滑套 和胶筒的外端在中心柱上沿轴向限位，但可使得该滑套和胶筒沿中心柱外壁轴向 设定距离内位移，所述滑套和中心柱之间的配合间隙设成一个空腔，该空腔通过 分别固设在所述滑套内壁和所述中心柱上嵌装的两个密封圈封闭；在所述空腔对 应的中心柱上设有一个流体入口；两套卡封件上的所述流体入口连通中心柱内的 输入孔道。从所述流体输入孔道向所述腔室中通入具有一定压力的流体，使得滑 套在中心柱上滑动挤压胶筒，使得胶筒在轴向压力下发生径向膨胀卡紧管壁形成 所述充气空间，当检漏结束要从油管柱上拆下卡封件时，排出空腔中的流体，胶位，恢复原状，方便拆除。在两卡封件之间的中心柱外壁上 还设有一个气体进口，也即充气空间检测气体进口，其连接中心柱或中心管内的 充气孔道，该充气孔道在卡封工具上设有端口作为卡封工具的检测气体进口，与 增压容器上的高压气体排出管连接。
进一步地，在中心柱上所述胶筒一端紧靠滑套，另一端靠在中心柱上最好还 套设有的一弹性控制环上，在流体压缩胶筒的同时，也压縮所述弹性控制环。当 检漏结束要拆下卡封件时，将流体从所述空腔中排出，所述控制环在滑套失去轴 向力的状态下，可提供足够的弹性力辅助胶筒轴向复位。
所述中心柱为其中心具有竖向通孔的中心管，所述输入孔道设置在该竖向通 孔中，所述充气通道也设置在该竖向通孔中。
使用卡封工具，通入其卡封件中的流体可以液体，优选水。通过水泵将带压 水注入卡封件中。如果是利用向增压容器中提供高压液的水泵向卡封件中输入高 压水，则水流经的管路路径为自增压容器的高压液进口接出的一高压液体管路， 到卡封件的进口，在向增压容器输入高压水提高其中检测气体压力至设计压力时， 同时或先后通过所述的高压液管向卡封件内充水，直至卡封件胶筒贴紧管壁，形 成充气空间，通过控制阀停止向卡封件供水。向增压容器提供高压水的步骤不变。
通入卡封件中的流体也可以是气体，通过气泵将气体输入卡封件中。如果是 利用增压容器中的检测气体使得卡封件中的胶简膨胀，则可以在增压容器的高压 气体输出管路上增设一支路，连接卡封件的进口，该管路上设置控制阀；在增压 过程中，当增压容器中检测气体的气压达到卡封件卡封所需的压力时，将该检测 气体通入卡封件，直至卡封件中的压力达到贴紧管壁，形成充气空间为止。然后 再向充气空间输入检测气体致其中压力达到检漏需要的设定压力。
使用所述卡封工具并使用检测气体作为卡封件中的卡封流体为一个较佳的方 案，这样可以使得设备简单、操作方便。在该方案中，用于卡封件的检测气体的 流经路径为自增压容器上的高压排气管到高压管路，到卡封工具的卡封流体进 口端，再到所述空腔的流体接管口。在增压过程中，先压縮增压容器中的检测气 体，气压达到卡封件卡封管路形成充气空间所需的压力，通过连接管路上的控制 阀件使得检测气体先进入卡封件中；待充气空间建立之后，再继续完成增压，使 得增压容器中的气压达到检漏所需的压力。
在该优选方案中，当一个检漏部位检漏完成后，先通过所述控制阀使增压容 器中至少一部分液体排出，降低增压容器内压力，再打开高压排气管上的控制阀 件，使得所述充气空间或者连同所述卡封件中的检测气体流回增压容器中。通过释放掉卡封件中的气体，将卡封件取下。如果需要对另一个部位检漏时，将该卡 封件设置在该处，重复上述步骤，如果增压容器中的气压为设定压力，则将其中 气体充入卡封件滑套中，在检测部位建立充气空间，再在充气空间中充入检测气 体进行检漏。如果增压容器中气压较低，则需要开动水泵，使得增压容器中的气 压提高直到充气空间内的气压达到设定压力。 所述检测气体优选氦气。
当采用上述优选方案时，检测结束后，可以通过连接所述卡封件和增压容器 之间的管路将卡封件中和充气空间中的检测气体送回增压容器中。具体地，可以 先通过控制阀使增压容器中的液体排出，降低增压容器内压力，这样，充气空间 或者连同卡封件中的检测气体就会流回增压容器中。
操作时应该先放充气空间的检测气体，直到充气空间的压力和大气压平衡， 再释放卡封件中的气体。
所述储能器上的增压容器中的高压气体排出口和高压液回液口上分别设置一 组控制阀件。
在所述增压容器中的进液口和进气口上分别设置有单向阀。 可以将一钢丝绳固定在卡封工具上，以便把工具提出和放入待测管串内部；
检测集气套用于罩在待测部位外面，收集从检测部位泄露的检测气体。
所述动力部分包括提供动力的发动机或电机，还可以包括使用中可能需要的
液压泵和空气泵。
本检漏方法中的设备还可以包括控制台。控制台集束各控制元件，连接检漏
设备中的各控制阀及动力部分的电源开关元件。
检测仪器是能灵敏地检测出检测气体浓度变化的高敏度仪器。 本发明提供的检漏方法中所涉及检测气体可以是氦气、氩气和其他惰性气体，
优选氦气。为节约成本，可用氦气和氮气的混合气体，氦气浓度不低于5%，氦气
为示踪气体。与之相匹配，通过检测仪器探查检测空间中的氦气浓度是否超过空 气中正常的氦气浓度，依此可判定待测部位有无泄漏，并根据氦气浓度的变化量， 定量分析泄漏的程度。
本发明提供的用于高压气体检漏方法中的检漏工具，结构简单、检测可靠性 高，现场操作简便易行，与可快速产生高压检测气体的装置配合，可以快速、高
效地在现场对油管等每个连接部位进行检漏，每次检测所用时间可以在1-2分钟内 完成。而现有其它检测技术每次检测所用时间不少于IO分钟。 下面通过附图和实施例对本发明做进一步说明。


图1为本发明提供的高效的高压气体检漏方法中所用储能器和动力装置的结 构示意图2为包括有如图1所述的储能器、动力装置和气源及检测工具的一个实施 例的结构示意图3为本发明提供的高效的高压气体检漏方法中所用卡封工具的一种实施例 的结构示意图4为本发明提供的检漏方法中利用检测气体通过如图3所示的卡封件中构 成充气空间时储能器的管路结构示意图5为本发明提供的检漏方法中利用产生高压检测气体的高压水泵向卡封件 中充入液体构成充气空间是储能器的管路结构示意图。
具体实施例方式
本发明提供的用于高压气体检漏方法中的检漏工具，其包括卡封工具和检测 集气套，所述卡封工具设置在油管柱或套管柱或辅助工具的内部，定位于待检可 能泄漏的连接螺纹扣部分的两侧，用来建立可充入检测气体的内密闭空间，或称 充气空间；所述检测集气套设置在油管柱或套管柱或辅助工具外部，定位于可能 泄漏的连接螺纹扣部位，并将该待检漏部位罩于所述检测集气套中，建立可检测 泄漏的外部密闭空间或称检测空间；该充气空间设有高压检测气体进口，用于与 产生高压检测气体的装置连接；使高压的检测气体进入到所述充气空间；在所述 检测空间上连接检测气体检测仪器。
与之配合使用的可快速产生高压检测气体的装置包括一动力部分和一储能器 动力部分，其包括一台水泵，水泵通过发动机或电机驱动，使用发动机适合 于在野外现场作业；
储能器，包括一增压容器，其上有高压检测气体排出口和低压检测气体进入 口，高压检测气体排出口通过高压排气管与检测工具连接，低压检测气体进入口 通过进气管与气源连接；增压容器下端设有一高压液体进口和一排液口，该高压 液进口通过进液管连接动力部分水泵的高压液出口，排液口连接排液管。在各个 连接管路上设有相应的控制阀件，以控制高压液进入和排出该增压容器以及低压 气体进入增压容器和高压气体从增压容器排出进入检测工具；如果卡封工具是用 检测气体来卡封，则高压排气管上控制阀后插连一个三通，通过三通增加一个接 口，来连接卡封工具上的卡封进口；如果卡封工具是用液体来卡封，则在进液管 上插连一个三通，增加的一个接口连接卡封液体管线，其上设控制阀和泄压阀。具体的设备如图l所示，该设备中的储能器包括一增压容器1，其为一管体， 由优质钢材制成，机械性能好，具有较高承压性能。使用所述管体做所述增压容 器，该管体的一端口构成所述低压检测气体进入口和高压检测气体排出口，另一 端口构成所述高压液进口和一排液口，为了确保所述低压检测气体进入口和高压 检测气体排出口在上而所述高压液进口和一排液口在下，则所述管体为，和水平
面有一定倾角斜向放置。所述倾斜角度优选10-60° 。
具体的，如图1所示，该增压容器1上包括一进出气口 11和一高压液进排液
口 12，该高压液进排液口 12上连接一个三通件120的一个接口，其余两个接口， 其中一个为高压液进液口 121，连接进液管L1，其上设置有从增压容器向水泵方 向截止的单向阀F1并通过管路L1连接水泵2的高压出液口，第二个接口为回液 口 122，连接排液管L2，其上连接控制阀D1并通过排液管L2与水箱21的回液口 连接。增压容器1上的进出气口 11上连接一三通13的一个接口；该三通的另外 两个接口， 一个是检测气体进气口 14，其上设进气管L3连接氦气气源，具体实例 中即供气气瓶6 (参见图2)，在该进气口上设有从增压容器向气源方向截止的单 向阀F2，在进气管L3上设有进气控制阀D5;三通13中的另一个接口是高压气体 排出口15，连接高压排气管L4，其通过高压排气管L4连接一检测工具3 (参见 图2)，在该管路上设有一个放空支路L5。在高压排气管L4上设有控制阀D4， 在放空支路L5上设有放空控制阀D3 (参见图2);
在如图2所示的检漏设备中，该检测工具3包括卡封工具31和检测集气套32， 所述卡封工具31设置在油管柱或套管柱4或辅助工具的内部位于待检漏部分a的 两侧，所述检测集气套32设置在油管柱或套管柱4或辅助工具外部，将待检漏部 分罩于其中，即在待检漏部分的内外两侧构成两个密封空间，在内的充气空间41 和在外的检测空间42，且该充气空间41与增压容器1上的高压气体排出口 15上 的接管L4连通，使高压的检测气体进入到充气空间41，检测集气套32用于收集 从丝扣泄露而进入检测空间42中的检测气体，在检测空间42上通过接口 321通 过管路51连接检测气体检测仪器5。
增压容器1上的高压气体排出口 15连接管路L4，并密封地穿入卡封工具31 到两个卡封件之间，高压气体由此通道进入充气空间41中。检测集气套32的两 端口紧贴外壁设置在螺纹连接部的两侧，由此，在油管或套管4上构成内外两个 密封空间，即 一个充气空间41和一个检测空间42，在集气套32上设有接口 321， 其连接一质谱仪5的接口 51。
本检漏步骤如下步骤l.打开控制阀D5，从气瓶6中放出检测气体—氦气，通过管路L3在所 述储能器的增压容器1中注入检测气体；
步骤2.启动高压水泵2，使高压液流通过管路L1和单向阀F1从储能器下部 进入增压容器1中，压縮其中的检测气体至检测所需的设定压力；
在所述步骤1前后或步骤1中和/或步骤2中，同时在设备或管路上待检连接 部位上建立所述充气空间和检测空间；该步骤具体见后面的描述。
步骤3.打开增压容器上的高压气体排出口，即开启控制阀D4，将增压容 器1中的高压检测气体送入卡封工具31的所述充气空间41形成高压，当充气空 间41压力达到设计检测压力时，停止送气；
步骤4.静置一定时间，让与检测空间连接的检测仪器检测是否有检测气体从 充气空间41通过待测部位a进入到检测空间42，从而判定出待测部位a在设计检 测压力下是否有泄漏。
当管串一个检测部位a的检漏完成后，进行如下步骤
步骤5.打开增压容器的排液口上的控制阀D1排液，排放其中的液体，然后 关闭排液控制阀D1，让高压检测气体自动从充气空间返回到增压容器，降压为低 压气体，关闭增压容器排气口即关闭高压排气管路上的控制阀D4，打开自增压容 器排气口至充气空间之间高压管线上设置的放压阀D4，排尽其内部多余低压检测 气体；
步骤6.解除检测工具的卡封，将所述检测工具从检测部位取出。
当管串一个检测部位的检漏完成后，再将卡封检测工具卡封工具和检测集气 套移到另一个检漏部位，将检测工具设置在该检漏部位上构成所述的充气空间和 检测空间，然后重复上述方法。如果增压容器中的气压还能够满足检漏的需要， 即可从上述步骤3开始。如果气压不足，则从上述步骤1或步骤2开始即可。
所述卡封工具包括两个通过通入流体即可膨胀而将所述检测部位的管口封闭 起来构成所述充气空间的卡封件。进一步地，所述卡封工具可以是通过注入流体 的压力转换为轴向推力，进而转换为径向力使之膨胀的卡封件。
具体地，所述卡封件可以是包括一弹性胶筒和一个通过通入流体而使得所述 弹性胶筒径向膨胀而封闭管口的活塞缸装置。
在两个卡封件上设有流体进口，使用时，向卡封件中通入气体或液体，使得 该卡封件膨胀，从而在油管柱内待检漏部位两侧封堵管子，形成充气空间。而向 充气空间中通入检测气体的管路穿过其中一个卡封件与充气空间联通。
使用通过注入流体而膨胀的卡封件的所述检测工具时，所述检漏方法中，要增加一个建立充气空间的步骤，即将卡封工具设置在管柱内，两套卡封件定位于 检测部位的两侧，然后，向卡封件中注入流体，使卡封件中的胶筒膨胀，直至贴 紧管壁，形成密闭的充气空间。
所述卡封工具可以是如图3所示，包括两套卡封件33和一个中心柱310，两 套卡封件33套装在刚性中心柱310上，呈对称分布。每套卡封件33是由一个钢 制滑套331、一组上下叠在一起的两个胶筒332和一个弹性较好的控制环333组成。 两套卡封件33中弹性控制环333在外、滑套331在内将胶筒332夹在中间。
在中心柱310的两端固设有座封335，在两套卡封件33之间中心柱上套设定 位套336，该座封和定位套与中心柱固定不能滑动。通过座封335和定位套336使 得两副卡封件33中的弹性控制环333、滑套331和胶筒332限定在中心柱310上 的一个区域内，滑套331、胶筒332可沿中心柱310有一定的轴向位移。
胶筒332在挤压作用下可径向膨胀，起卡封待检漏的管子的作用。滑套331 和中心柱310之间设有一个环形空隙，该环形空隙的邻近所述胶筒的一端通过固 设在滑套上的密封圈339将滑套和中心柱之间封闭，在中心柱的管壁上卡嵌固设 一活塞环330将滑套和中心柱封闭，滑套与中心柱外壁上的环形空隙靠嵌入其间 的活塞环330和密封圈339构成一密闭空腔b;在所述空腔b对应的中心柱管壁上 设有一个流体接管口 e，两个卡封件上的所述流体接管口 e通过中心柱3I0内由一 座封管路334连通，该座封管路334上设有卡封流体进口，又叫座封进口c，设置 在丝堵335上，与流体输入管相连接，在中心柱310上还设有充气管路337，其一 端口 d设置在一个座封上，另一端口 338设置在位于两个卡封件之间的中心柱侧 壁上，作为充气空间检测气体进口 338，其上连接充气管路337，该充气管路337 与增压容器上的高压气体排出管连接。
所述中心柱为其中心具有竖向通孔的中心管，所述输入孔道设置在该竖向通 孔中，所述充气通道也设置在该竖向通孔中。
所述中心柱为其中心具有竖向通孔的中心管，所述输入孔道设置在该竖向通 孔中，所述充气通道也设置在该竖向通孔中。
本卡封件的卡封原理是当流体从流体接管口 e进入所述空腔b内，流体压 力推动滑套轴向滑动，从而挤压胶筒332径向膨胀，即可实现卡封。当流体从流 体接管口e排出后，控制环333在滑套331失去轴向力的状态时，提供足够的弹 性力辅助胶筒332轴向复位，卡封解除。如果不设置弹性控制环，胶筒332靠自 身弹性也可实现径向复位。
如果通入卡封件中的流体是水，则通过一水泵将带压水注入卡封件中。在卡封工具的卡封件滑套空腔中充液体，即在一个卡封工具的坐封进口上连接高压液 管，高压液管的另一端连接水泵，该水泵可以是给增压容器提供高压水的水泵， 也可以是另外的水泵；在步骤3之前，开启该水泵，向卡封件内充液，直至卡封 件贴紧管壁，形成充气空间。
如果是利用向增加容器中提供高压水的水泵2向卡封件中输入高压水，则其 装置如图5所示，在增压容器1的高压液进口接管或高压水泵的出液管路上接出 一支管，该支管上设控制阀D6，控制阀D6后面通过三通连接两个支管，其中一 根支管连接至如图3所示检测工具中卡封件的座封进口 c即卡封件的进口，另一 根管子是泄压管，其上设一泄水阀D7。在进行步骤2向增压容器输入高压水提高 其中检测气体压力至设计压力时，同时通过所述的高压液管向卡封件内充水，直 至卡封件贴紧管壁，形成充气空间，通过控制阀停止向卡封件供水。向增压容器 提供高压水的步骤不变。当检测工作完成后，打开泄水阀D7，将卡封件中的水排 出，即可将卡封件拆下。使用上述卡封工具，水流经管路为自增压容器的高压 进液口到高压管路，到卡封工具坐封进口，再到坐封滑套内进口及滑套空腔。在 进行步骤2设计压力时，向卡封件内充水，直至卡封件胶筒贴紧管壁，形成充气 空间。再继续运转水泵，直至增压容器达到设计压力；
当管串一个检测部位的检漏完成后，将卡封件中的水放出，以卸下所述卡封 工具。这时，在将卡封工具移到另一检测部位后，先要向卡封件中充入流体，在 检漏部位建立起充气空间，再向其内充入设定压力的检测气体。
通入卡封件中的流体也可以是气体，通过一气泵将气体输入卡封件中。
如果是利用增压容器中的检测气体使得卡封件中的胶筒膨胀，则其装置如图4 所示，在前述图l的基础上，在高压排气管L4上连接一个三通，通过该三通接一 高压气排出支管L4'，在该支管L4，上再设置一个三通接出两个管段，其一是高压 气排出管，连接至如图3所示卡封工具上座封进口 c，其二是泄压管，该支管L4' 上上设控制阀D8，泄压管上连接泄压阀D9。使用本检测工具时，所述检漏方法中， 在步骤2和步骤3之间增加一个建立充气空间的步骤，即将卡封工具设置在管柱 内，两套卡封件定位于检测部位的两侧，然后，通过与卡封工具上的坐封进口相 连的专用管路，向卡封件滑套空腔中注入流体，使滑套轴向滑动，挤压胶筒膨胀， 直至贴紧管壁，形成密闭的充气空间。具体地，在步骤2中，当增压容器中检测 气体的气压达到卡封件卡封所需的压力时，将该检测气体通入卡封件，直至卡封 件中的压力达到胶筒贴紧管壁，形成充气空间为止。然后关闭控制阀D8，再如上 所述地通过高压水泵2向增压容器中注入液体，直到其中的气压达到检漏所需的设定压力，然后就如上所述地向充气空间输入设定压力下的检测气体，也可以是 在充气空间建立之后一边通过高压水泵对增压容器中的检测气体增压， 一边向充 气空间输入检测气体，直到充气空间的压力达到设定压力。当检测工作完成后， 可以打开泄压阀D9，将卡封件中的气体放空。气体流经管路为自增压容器上的 高压排气管到高压管路，到卡封工具坐封进口，再到坐封滑套内进口。操作时， 在步骤2中，先压縮增压容器中的检测气体，气压达到卡封件卡封管路形成充气 空间所需的压力，通过连接管路上的控制阀件使得检测气体先进入卡封件中；待 充气空间建立之后，再继续完成步骤2，使得增压容器中的气压达到检漏所需的压 力，然后就如上所述地向充气空间输入设定压力下的检测气体；也可以是在充气
空间建立之后一边通过高压水泵对增压容器中的检测气体增压， 一边向充气空间 输入检测气体，直到充气空间的压力达到检漏所需的压力。
在该优选方案中，当一个检漏部位检漏完成后，通过释放掉卡封件中的气体， 将卡封件取下。操作时应该先放充气空间的检测气体，直到充气空间的压力和大 气压平衡，再释放卡封件中的气或液体。
如果需要对另一个部位检漏时，将该卡封件设置在该处，重复上述步骤，如 果增压容器中的气压为设定压力，则将其中气体充入卡封件滑套空腔中，在检测 部位建立充气空间，再在充气空间中充入检测气体进行检漏。如果增压容器中气 压较低，则需要开动水泵，使得增压容器中的气压达到需要的压力。
使用所述卡封工具并使用检测气体作为卡封件中的卡封流体为一个较佳的方案。
所述检测气体可以是氦气、氩气和其他惰性气体，优选氦气。为节约成本，
可用氦气和氮气的混合气体，氦气浓度不低于5%，氦气为示踪气体。与之相匹配，
通过检测仪器探查检测空间中的氦气浓度是否超过空气中正常的氦气浓度，依此 可判定待测部位有无泄漏，并根据氦气浓度的变化量，定量分析泄漏的程度。
当采用上述优选方案时，拆卸卡封件更好的方法是通过将增压容器上的排水 阀开启，将增压容器中的气压降低后让卡封件中的检测气体回流到增压容器中， 这对于使用例如氦气等贵重示踪气体是有意义的。具体地，可以先通过控制阀排 放增压容器中的液体，降低容器内压力，这样，充气空间或者连同卡封件中的检 测气体就会流回增压容器中。
上述各控制阀可以是电磁控制阀，也可以是气动控制阀，如果是电磁控制阀， 各个电磁控制阀连接控制电路，如果是气动控制阀，各个气动控制阀还要连接气
动管线，并设置空气泵提供控制气源。在如图1的设备中还包括一个控制台7，其上设有电路板连接各个电磁或气动控制阀，通过操作控制台上的控制面板的控制 键1、 2、 3、 4、 5，即可对应控制相应的电磁或气动控制阀，实施如下的检漏方法。 本高效的高压气体检漏方法如下(参照图2):
步骤l.打开控制阀D5，同时关闭控制阀D1和D4，向储能器l的增压容器 1中注入检测气体，该检测气体可以是含有氦气不低于5%的氮气和氦气的混合气 体，其压力一般为2-5MPa;该氦气通过气瓶6提供。供气完成后关闭控制阀D5。
为了保证气水不混合，在步骤1中，增压容器的进气压力或进气量也是需要 控制的，该进气量或进气压力的大小是根据增压容器的容积、检测压力的大小、 检测油管(套管)的内径、卡封工具的外径等来测定。总的要求是检测时卡封工 具内不见水，通过看卡封工具解封时是否见水，通气量以不见水为宜。
步骤2.启动水泵2，高压水流通过单向阀Fl,从储能器l的高压水进水口 121进入增压容器中，压縮其中的检测气体，气压达到卡封件能够形成充气空间所 需的压力，即设定的卡封压力，此时，打开控制阀D4，卡封件卡封；将通向卡 封件的管路上的阀门和控制阀D4关闭，同时开启水泵2，对增压容器内检测气体 继续加压至设定压力，即检测压力；
步骤3.打开增压容器1上的高压气体排出口 15，即打开控制阀D4，将高压 气体流经卡封工具送入充气空间41，直到充气空间达到设计检测压力，关闭控制 阀D4稳压一定时间，例如为20-30秒。
该高压气体可以根据用途连接管线使用，本发明用于检漏是用途之一，还可 以用于其他用途，例如用于压力容器的试压等。
步骤4.在丝扣外用集气套32密闭的检测空间收集渗漏出的氦气，集气套32 与质谱检漏仪7连接，通过检漏仪检测是否有检测气体从充气空间通过待测部位 进入到检测空间，从而判定出待测部位是否有泄漏。如果在丝扣外检测到收集气 体中氦气的浓度大于大气的氦气浓度，说明丝扣不密封，反之说明丝扣密封。
当管串一个检测部位的检漏完成后，将充气空间和卡封件滑套内空腔中的气 体放出。如果要将充气空间和卡封件滑套空腔中的气体送回增压容器中，做法是 首先开启排水管L2上的控制阀件D1，排出增压容器中的一部分水，再打开高压 排气管上的控制阀件D4，即可使得卡封工具中的气体回到增压容器1中。
为了使得高压液对于增压容器中的检测气体的增压时气和液体不混合，另外， 为保证放出的高压检测气体不含液体和升压更加高效、快捷，增压容器优选耐压 管体，要倾斜放置，与水平面的倾角最好在10-60°之间，高压液进液口设置在增 压容器的下方，高压气体排气口位于增压容器的上方。斜置的目的是高压液进入增压容器后，靠重力作用实现气水分离，高压液进入增压容器内形成液体活塞， 推动检测气体压縮。
当所述增压容器为两个或多个时，如图5所示，各个所述容器即上述的增压
容器l上的通入检测气体、输出达到设定值压力的检测气体、所述液体进入和排 出的各个进出口均并联连接，这时，在向所述容器中打入高压液体一段时间后， 需要停止泵入液体一段时间，使得各个所述容器中的水达到平衡，稳压一定时间， 然后再打开高压气体排出口，向设备或管路上连接部位进行密封性检测或建立上 述充气空间，和/或，继续泵入液体，继续提高所述容器中的检测气体的压力。
所述停止的时间为20-30秒；或通过观察各个所述容器上设置的压力表，以各 个压力表上的压力趋于一致为宜。
权利要求
1.一种用于高压气体检漏方法中的检漏工具，其特征在于包括卡封工具和检测集气套，所述卡封工具设置在油管柱或套管柱或辅助工具的内部，定位于待检可能泄漏的连接螺纹扣部分的两侧，用来建立可充入检测气体的内密闭空间，或称充气空间；所述检测集气套设置在油管柱或套管柱或辅助工具外部，定位于可能泄漏的连接螺纹扣部位，并将该待检漏部位罩于所述检测集气套中，建立可检测泄漏的外部密闭空间或称检测空间；该充气空间设有高压检测气体进口，用于与产生高压检测气体的装置连接；使高压的检测气体进入到所述充气空间；在所述检测空间上连接检测气体检测仪器。
2. 根据权利要求1所述的用于高压气体检漏方法中的检漏工具，其特征在于 所述卡封工具包括两个通过通入流体即可膨胀而将所述检测部位的管通道两侧封 闭起来构成所述充气空间的卡封件。
3. 根据权利要求1或2所述的用于高压气体检漏方法中的检漏工具，其特征 在于所述卡封工具是通过注入流体的压力转换为轴向推力，进而使之膨胀的卡 封件。
4. 根据权利要求3所述的用于高压气体检漏方法中的检漏工具，其特征在于.-所述卡封件是包括一弹性胶筒和一个通过通入流体而使得所述弹性胶筒径向膨胀 而封闭管通道两侧的活塞缸装置。
5. 根据权利要求3或4所述的用于高压气体检漏方法中的检漏工具，其特征 在于所述卡封工具包括两套所述卡封件和一个中心柱，两套所述卡封件套装在 刚性所述中心柱上；每套所述卡封件包括一个刚性滑套和一组弹性材质胶筒；每 套所述卡封件中的所述胶筒和所述滑套套设在所述中心柱上，所述滑套和胶筒的 外端在中心柱上沿轴向限位，但可使得该滑套和胶筒沿中心柱外壁轴向设定距离 内位移，所述滑套和中心柱之间的配合间隙设成一个空腔，该空腔通过分别嵌装 固设在所述滑套内壁和所述中心柱上的两个密封圈封闭；在所述空腔对应的中心 柱上设有一个流体入口；两套卡封件上的所述流体入口连通中心柱内的输入孔道； 从所述流体输入孔道向所述腔室中通入具有一定压力的流体，使得滑套在中心柱 上滑动挤压胶筒，使得胶筒在轴向压力下发生径向膨胀卡紧管壁形成所述充气空 间，当检漏结束要从油管柱上拆下卡封件时，排出空腔中的流体，胶筒靠自身弹 性径向复位，恢复原状，方便拆除；在两卡封件之间的中心柱外壁上还设有一个气体进口，也即充气空间检测气体进口，其连接中心管内的充气孔道，该充气孔 道在卡封工具上设有端口作为卡封工具的检测气体进口，与产生高压检测气体的 装置上的高压排气管连接。
6. 根据权利要求5所述的用于高压气体检漏方法中的检漏工具，其特征在于 在所述中心柱上所述胶筒一端紧靠滑套，另一端靠在中心柱上还设有的一弹性控 制环上，在流体压縮胶筒的同时，也压縮所述弹性控制环，当检漏结束要拆下卡 封件时，将流体从所述空腔中排出，所述控制环在滑套失去轴向力的状态下，提 供足够的弹性力辅助胶筒轴向复位。
7. 根据权利要求5所述的用于高压气体检漏方法中的检漏工具，其特征在于 所述中心柱为其中心具有竖向通孔的中心管，所述输入孔道设置在该竖向通孔中， 所述充气通道也设置在该竖向通孔中。
全文摘要
本发明提供的用于高压气体检漏方法中的检漏工具，包括卡封工具和检测集气套，卡封工具设置在待检测油管柱或套管柱或辅助管具的内部，定位于待检可能泄漏的连接螺纹扣部分的两侧，用以建立可充入检测气体的内密闭空间或称充气空间；所述检测集气套设置在油管柱或套管柱或辅助工具外部，定位于可能泄漏的连接螺纹扣部位，并将其罩于其中，建立可检测泄漏的外部密闭空间或称检测空间；充气空间与增压容器上的高压排气管连结，使得高压检测气体进入。在检测空间上通过设有管路使其和检测气体的检测仪连结。本发明提供的检漏工具结构简单、检测可靠性高，现场操作简便易行。
文档编号G01M3/04GK101598623SQ200910086708
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者周理志, 张福祥, 王立志, 马怀兵 申请人:安东石油技术(集团)有限公司