碗状密封总成的试压装置的制作方法

本实用新型涉及石油、天然气技术领域，是指一种试压装置，具体是适用于油套管用的碗状密封总成的试压装置。

背景技术：

在石油、天然气工业中，钻井是打通从地面到油气储层通道的过程，该作业过程在油气资源勘探和开发的过程中发挥着重要的作用，正所谓“钻头不到，油气不冒”；在钻井过程中，钻井液发挥着平衡井筒压力、保持井壁稳定、携砂排出、冷却润滑钻具等作用，其中，在套管钻井、下套管作业中为了方便钻井液的循环，业界多使用简单快捷的碗状密封总成，以实现套管的密封，从而实现钻井液的灌注和循环。

在工程应用中，一般泥浆循环压力为35MPa，更高一级为52MPa，而油套管的密封测试压力高达70MPa，为了保证井筒的完整性，特别是气体井，需要对油套管的密封性能进行测试，对于采用碗状密封总成实现油套管密封而言，油套管用碗状密封总成的性能就尤为重要，因此如何快捷方便的对其密封性能和承压能力进行检测就显得尤为关键。

有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明人从钻井生产安全和提高效率角度出发，并结合相关制造领域多年的设计及使用经验，辅以过强的专业知识，提供一种碗状密封总成的试压装置，来克服上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种碗状密封总成的试压装置，其能实现对碗状密封总成的性能测试，安全方便。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种碗状密封总成的试压装置，其包括：

内筒，其外壁设有限位台阶，所述内筒上密封套装有待测试的碗状密封总成，所述碗状密封总成的下端抵接于所述限位台阶；

外筒，其密封套设于所述内筒外，所述碗状密封总成的上端位于所述内筒与所述外筒之间并密封于所述外筒的内壁，所述内筒的外壁、所述外筒的内壁和所述碗状密封总成之间形成容纳腔，所述外筒上设有与所述容纳腔连通的试压口和排气孔。

在优选的实施方式中，所述限位台阶上沿所述内筒的圆周方向设有多个轴向贯通的第一螺纹孔，所述第一螺纹孔内螺接第一紧固螺钉，所述第一紧固螺钉能抵接于所述碗状密封总成的下端。

在优选的实施方式中，所述内筒的外壁卡设有限位卡环，所述限位卡环位于所述外筒的上方，所述限位卡环上套设有固定套。

在优选的实施方式中，所述限位卡环为由多个限位卡块拼接组成的圆环，所述固定套套接在多个所述限位卡块上。

在优选的实施方式中，所述外筒的上端径向向内设有密封凸环，所述外筒通过所述密封凸环密封于所述内筒的外壁，所述外筒的下端与所述内筒之间形成有开口。

在优选的实施方式中，所述密封凸环上设有所述排气孔和与所述排气孔相连通的第二螺纹孔，所述容纳腔通过所述排气孔和所述第二螺纹孔与外部相连通，所述第二螺纹孔内能螺接第二紧固螺钉。

在优选的实施方式中，所述第二螺纹孔内设有钢球，所述钢球的直径大于所述排气孔的直径，所述第二紧固螺钉能抵接于所述钢球。

在优选的实施方式中，所述内筒的外壁设有多个密封沟槽，所述密封沟槽内设有密封圈，所述碗状密封总成通过所述密封圈密封套设于所述内筒，所述外筒通过所述密封圈密封套设于所述内筒。

在优选的实施方式中，所述内筒的上端连接有吊环螺钉。

本实用新型碗状密封总成的试压装置的特点及优点是：

本实用新型将待测试的碗状密封总成密封安装于内筒与外筒之间，由内筒的外壁、外筒的内壁和待测试的碗状密封总成组成容纳腔，并通过试压泵经试压口向容纳腔内注入流体介质，以进行碗状密封总成的性能测试(或者其他类似碗状的形状，例如杯状等)，特别是密封性能和承压性能的测试，以保障碗状密封总成的密封质量和作业安全，可极大地降低劳动强度，提高作业效率，结构简单，操作方便，安全可靠，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的碗状密封总成的试压装置的结构示意图；

图2为图1中的A部的局部放大图。

附图标号说明：

1内筒，11第一螺纹孔，12第一紧固螺钉，13限位台阶，14环形槽，15中心通孔，16螺纹孔，17吊环螺钉，18密封沟槽，19密封圈；

2外筒，21开口，22试压口，23密封凸环，24排气孔，25钢球，26第二紧固螺钉，27第二螺纹孔；

3限位卡环，31固定沟槽，32台阶环；

4固定套，41第三紧固螺钉，42第三螺纹孔；

5碗状密封总成；

6容纳腔；

d1外径(也即外筒2的密封凸环23的内径)，d2外径(也即碗状密封总成5与内筒1接触处的内径)，d3内径(也即碗状密封总成5与外筒2接触处的外径)。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非单独定义指出的方向以外，本文中涉及到的上、下等方向均是以本实用新型所示的图1中的上、下等方向为准，在此一并说明。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种碗状密封总成的试压装置，其包括：内筒1，其外壁设有限位台阶13，所述内筒1上密封套装有待测试的碗状密封总成5，所述碗状密封总成5的下端抵接于所述限位台阶13；外筒2，其密封套设于所述内筒1外，所述碗状密封总成5的上端位于所述内筒1与所述外筒2之间并密封于所述外筒2的内壁，所述内筒1的外壁、所述外筒2的内壁和所述碗状密封总成5之间形成容纳腔6，所述外筒2上设有与所述容纳腔6连通的试压口22和排气孔24。

具体的，如图1所示，内筒1为一筒状台阶件，其内部具有中心通孔15，内筒1上端面设有螺纹孔16，所述内筒1的上端连接有吊环螺钉17，吊环螺钉17螺接于螺纹孔16，以方便内筒1的吊起、固定和运移，其中吊环螺钉17和螺纹孔16均可为多个，二者数量相等，吊环螺钉17和螺纹孔16的数量和位置可以根据需要设置，在此不做限制，例如，在本实用新型中，于内筒1的上端面直径方向相对的两侧分别设有一个吊环螺钉17；所述限位台阶13上沿所述内筒1的圆周方向设有多个轴向贯通的第一螺纹孔11，所述第一螺纹孔11内螺接第一紧固螺钉12，所述第一紧固螺钉12能抵接于待测试的所述碗状密封总成5的下端，当对碗状密封总成5进行性能测试时，通过第一紧固螺钉12的抵接，使碗状密封总成5更稳固的设于内筒1与外筒2之间，当测试完成后需要对碗状密封总成5拆卸时，通过在第一螺纹孔11内向上旋转第一紧固螺钉12，使第一紧固螺钉12向上推顶碗状密封总成5，可以轻松实现拆卸，其中，多个第一螺纹孔11可以沿内筒1的圆周方向均匀设置，以使碗状密封总成5受力均匀，较佳的，第一螺纹孔11为2～6个。

进一步的，如图1和图2所示，所述内筒1的外壁卡设有限位卡环3，所述限位卡环3位于所述外筒2的上方，所述限位卡环3上套设有固定套4；具体的，内筒1的外壁凹设有环形槽14，限位卡环3的内环侧卡设于环形槽14中，限位卡环3的外环侧凸出于内筒1的外壁，限位卡环3凸出内筒1外壁的一侧凸设有一台阶环32，即限位卡环3为台阶状圆环，固定套4套设于限位卡环3并位于台阶环32的上方，较佳的，固定套4为一圆环，固定套4沿圆周方向设有多个径向贯通的第三螺纹孔42，限位卡环3对应每个第三螺纹孔42处凹设有固定沟槽31，即第三螺纹孔42的数量与固定沟槽31的数量相同，通过第三紧固螺钉41螺接于第三螺纹孔42并固定于固定沟槽31，进而可通过固定套4将限位卡环3紧固于内筒1上，且通过凸出于内筒1外壁的限位卡环3，对外筒2进行定位和限位，保证外筒2安装过程中的准确定位，并防止在测试过程中，外筒2在压力作用下向上移动而影响测试精度，其中，多个第三螺纹孔42可以在固定套4的圆周方向上均匀设置，使限位卡环3的固定更加牢固。

更进一步的，所述限位卡环3为由多个限位卡块拼接组成的圆环，所述固定套4套接在多个所述限位卡块上，较佳的，限位卡块的数量为2～6块，在此不做限制，其中当限位卡块的数量为两个时，限位卡环3为对开件，较佳的，每个限位卡块上设有至少一个固定沟槽31，并对应各固定沟槽31的位置在固定套4上设置供第三紧固螺钉41穿设的第三螺纹孔42，以固定由多个限位卡块拼接成的限位卡环3，当然，限位卡环3也可由多个间隔的弧形限位卡块组成，多个弧形限位卡块通过固定套4紧固于内筒1，并实现对外筒2的限位。

进一步的，如图1所示，所述外筒2的上端径向向内设有密封凸环23，所述外筒2通过所述密封凸环23密封于所述内筒1的外壁，所述外筒2的下端与所述内筒1之间形成有开口21，供待测试的碗状密封总成5安装于内筒1与外筒2之间，使内筒1、外筒2和待测试的碗状密封总成5之间形成容纳腔6，以对碗状密封总成5进行密封性能测试和承压能力测试。

更进一步的，如图2所示，所述密封凸环23上设有所述排气孔24和与所述排气孔24相连通的第二螺纹孔27，所述容纳腔6通过所述排气孔24和所述第二螺纹孔27与外部相连通，所述第二螺纹孔27内能螺接第二紧固螺钉26，所述第二螺纹孔27内设有钢球25，所述钢球25的直径大于所述排气孔24的直径，所述第二紧固螺钉26能抵接于所述钢球25，具体的，第二螺纹孔27设置于密封凸环23的顶面，排气孔24设置于密封凸环23的底面，第二螺纹孔27和排气孔24在密封凸环23上相连通且同轴线设置，第二螺纹孔27的直径大于排气孔24的直径，钢球25的直径大于排气孔24的直径且小于第二螺纹孔27的直径，使钢球25既可以在自身重力和/或第二紧固螺钉26的压力下封住排气孔24，又可在容纳腔6中的流体介质的作用下于第二螺纹孔27内向上移动，以打开排气孔24。

进一步的，如图1所示，所述内筒1的外壁设有多个密封沟槽18，所述密封沟槽18内设有密封圈19，待测试的所述碗状密封总成5通过所述密封圈19密封套设于所述内筒1，所述外筒2通过所述密封圈19密封套设于所述内筒1，具体的，内筒1的外壁对应与待测试的碗状密封总成5接触处设有至少一密封沟槽18，并于其内设置密封圈19，以使待测试的碗状密封总成5安装于内筒1与外筒2之间时，保证内筒1外壁与待测试的碗状密封总成5之间的密封，同时，内筒1的外壁对应密封凸环23处设置至少一密封沟槽18，并于其内设置密封圈19，保证外筒2的密封凸环23与内筒1外壁之间的密封，保证碗状密封总成5进行密封性能测试和承压能力测试时的准确性。

在一实施例中，内筒1的外壁与外筒2的密封凸环23之间为间隙配合，具体配合尺寸可依据待测试的碗状密封总成5的尺寸确定，二者之间通过设于密封沟槽18内的密封圈19实现密封，内筒1的外壁与待测试的碗状密封总成5之间也为间隙配合，二者之间也是通过设于密封沟槽18内的密封圈19实现密封，以保证待测试的碗状密封总成5安装的可行性，待测试的碗状密封总成5与外筒2内壁之间为过盈配合，以通过外筒2和限位台阶13将待测试的碗状密封总成5卡设于内筒1与外筒2之间。

在另一实施例中，外筒2的密封凸环23与内筒1外壁接触的一端可由具有弹性的橡胶制成，且外筒2的密封凸环23的内径等于内筒1的外径d1，既方便内筒1与外筒2的安装，又能保证外筒2的密封凸环23与内筒1外壁的配合，保证了密封凸环23与内筒1的密封。

下面对本实用新型碗状密封总成的试压装置的具体操作方法进行说明，具体的，其在试压时包括如下步骤：

a)将所述碗状密封总成5密封套设于所述内筒1，并将所述碗状密封总成5的下端抵接于所述内筒1的限位台阶13，将所述外筒2密封套设于所述内筒1外，所述碗状密封总成5的上端位于所述内筒1与所述外筒2之间并密封于所述外筒2的内壁；

b)在所述外筒2的试压口22处连接试压泵，打开所述试压泵向所述容纳腔6中泵入流体介质，直至所述容纳腔6内压力升至测试压力；

c)关闭所述试压泵，观测所述试压泵上的压力表是否有压降。

具体的，在进行步骤a)之前，需要进行检查，确保外筒2与待测试的碗状密封总成5尺寸匹配，即外筒2能模拟安装待测试的碗状密封总成5的油管或套管，也即能实现外筒2的内壁与碗状密封总成5的外壁呈过盈配合，并确保试压泵管线接口与外筒2上的试压口22的螺纹规格一致，保证能准确安装，以进行密封性能测试，检查合格后即可按上述步骤a)进行安装。

进一步的，在进行所述步骤b)之前还需打开所述排气孔24，只要将第二紧固螺钉26拆下，使钢球25在容纳腔6内的压力作用下可以向上移动，使排气孔24呈敞开状态即可，随着所述试压泵向所述容纳腔6中泵入流体介质，所述容纳腔6内的气体通过所述排气孔24排出，当所述排气孔24处有所述流体介质排出时，即容纳腔6内的气体被排干净后，通过第二紧固螺钉26螺接于所述外筒2上的第二螺纹孔27，并抵接钢球25以封住所述排气孔24，使容纳腔6不再与外界大气连通而成封闭状态。

接着继续进行步骤b)和步骤c)，通过试压泵经试压口22向容纳腔6中继续泵入试压介质，直至容纳腔6内压力升至测试压力，即试压泵上的压力表显示为测试压力值时即可，关闭所述试压泵，观测所述试压泵上的压力表是否有压降，以判断碗状密封总成5的密封性能及承压性能，如果存在压降，说明存在泄露，就可以依据压降的高低以及碗状密封总成5的技术要求(例如密封等级要求)确定该碗状密封总成5是否合格。

完成性能测试后(例如完成试压作业后)，可以对碗状密封总成5进行拆卸，将第三紧固螺钉41拆卸，以解除固定套4对限位卡环3的固定，进而取消限位卡环3对外筒2的限位，在第一螺纹孔11中继续旋进第一紧固螺钉12，使第一紧固螺钉12凸出于限位台阶13，以通过第一紧固螺钉12向上推抵碗状密封总成5，使外筒2和碗状密封总成5向上移动，拆卸方便，操作省力。

进一步的，所述流体介质为水或液压油，当然其也可为其他流体状的介质，只要能够完成碗状密封总成5的密封性能和承压性能测试即可，在此不做限制，当流体介质为液压油时，可在容器(例如油盘)中进行拆卸，以便于自动收集液压油，防止污染，当流体介质为水时，可直接在水池边进行拆卸即可。

本实用新型的碗状密封总成的试压装置可应用于钻井、固井即完井技术领域，特别适合用于油管、套管的碗状密封总成5的性能测试，例如套管钻井、下套管作业、油套管试压作业用的碗状密封总成5的密封性能测试，以如下的一具体实施例进行说明：

选用国际标准ISO 11960:2001《石油天然气工业-油气井套管或油管用钢管》中规定的规格为508毫米(mm)的套管，该套管的外径为508毫米(mm)，内径为485.70毫米(mm)，壁厚为11.13毫米(mm)，即相当于外筒2的内径d3为485.70毫米(mm)，碗状密封总成5外径较大的一端紧密抵接于外筒2的内壁，即外筒2的内壁与碗状密封总成5的接触处为过盈配合；外筒2的密封凸环23与内筒1之间的接触处为间隙配合，具体为H8/f7的配合，且该接触处的内筒1的外径d1(也即外筒2的密封凸环23的内径)为395毫米(mm)；内筒1与碗状密封总成5的接触处为间隙配合，具体为H8/f7的配合，且该接触处的内筒1的外径d2为402毫米(mm)；同时，试压口22的接口螺纹为M30，排气孔24的直径为5毫米(mm)，钢球25的直径为7毫米(mm)，密封圈19为O形密封圈；

当试压泵经试压口22向容纳腔6中泵入流体介质，流体介质将容纳腔6内的气体经排气孔24排出，待气体完全排出后，通过第二紧固螺钉26和钢球25封闭排气孔24，继续泵入流体介质，直至容纳腔6内为35Mpa的压力后停止泵入流体介质，观察试压泵上的压力表是否有压降，以判断碗状密封总成5的密封性能及承压性能，本实用新型的碗状密封总成的试压装置能承受2195.80kN的力，约为220吨的力，能模拟油管或套管，且完全能够满足碗状密封总成5的性能测试。当然，在实际应用中，根据油管、套管规格不同，对应的本实用新型的碗状密封总成的试压装置的尺寸也可调整，且根据试验压力等级可选用包括O形密封圈在内的各种密封件。

本实用新型将待测试的碗状密封总成5密封安装于内筒1与外筒2之间，由内筒1的外壁、外筒2的内壁和待测试的碗状密封总成5组成容纳腔6，并通过试压泵经试压口22向容纳腔6内注入流体介质，以进行碗状密封总成5的性能测试(或者其他类似碗状的形状，例如杯状等)，特别是密封性能和承压性能的测试，以保障碗状密封总成5的密封质量和作业安全，可极大地降低劳动强度，提高作业效率，结构简单，操作方便，安全可靠，适用范围广。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。