一种环形密封总成测试装备的制作方法

本实用新型涉及密封装置技术领域，特别涉及一种环形密封总成测试装备。

背景技术：

环形密封总成是钻完井井口设备系统中的一项核心设备，它主要在钻完井作业过程中起到各层套管环空之间的隔离与密封，其密封性能的优劣和工作的可靠性直接影响并决定了整个海洋石油开采系统的安全性和作业寿命。环形密封总成的密封压力等级属于高压甚至超高压，工况复杂，对其性能要求都很高。所设计的密封装置除了能够满足密封、抗腐蚀性之外，还必须保证其符合宽温域(设计温度：-20℃—-150℃)、长服役年限、耐冲击、抗疲劳等性能要求。环形密封总成只能通过下放工具远程操控将其坐放至水下井口头坐封位置并达到密封状态，更增加了密封难度，其使命完成后还需要能被回收，因此下放回收简单、可靠、也是密封总成设计要考虑的问题。

环形密封总成为各层套管悬挂器和水下井口头之间提供压力封隔，是水下井口头系统的控压设备，它的密封性能优劣直接影响到整个水下井口头系统工作的可靠性和稳定性。

水下井口头系统对密封技术提出了很高的要求，包括高的密封压力等级、抗H2S环境的密封材料、密封的宽温域等。目前在市场上使用的井口系统全部来自国外几家公司，虽然国内也有企业在研发但大多都停留在仿造与分析阶段。而且这些产品采用的特殊材料和特殊工艺在国内还存在有较大的差异，因此仿造出来的产品都无法满足现场作业的要求。这一方面是由于国外的厂家对技术的封锁与限制，另一方面也是由于国内对这些产品的研究不能系统化，从而导致产品的局限性。国外生产的产品由于各家公司产品的千差万别，即使我们买进现有产品也无法用统一的测试结构进行性能测试，也就无法评估产品的合格性能。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供一种环形密封总成测试装备，用于测试密封总成在高压井口头与套管挂之间进行密封，在这套测试设备中可以对不同的密封总成进行不同压力级别的测试，只需对密封总成配合的套管挂密封面进行稍加变换即可。

本实用新型中的一种环形密封总成测试装备，包括：井口设备总成和液压缸总成，所述井口设备总成与液压缸总成通过连杆连接；

所述井口设备总成包括高压井口头，套管挂，密封总成和芯轴，所述高压井口头具有第一锁环槽和内密封面，所述套管挂上装有密封原件，所述套管挂设置在高压井口头内，所述套管挂坐挂在高压井口头的坐挂台阶上，所述芯轴设置在高压井口头内，所述芯轴上安装有第一锁环，所述密封总成设置在套管挂的外密封面和高压井口头的内密封面之间，所述芯轴分别与高压井口头和套管挂连接；所述套管挂具有第二锁环槽；

所述液压缸总成包括活塞液缸、端盖、活塞本体和指示杆，所述连杆的一端与活塞本体连接，所述连杆远离活塞本体的一端与芯轴连接，所述活塞液缸与活塞本体连接，所述端盖与活塞液缸连接，所述指示杆穿过活塞本体及端盖并从端盖的下端延伸出来。

上述方案中，所述密封总成包括密封本体、密封主本体、外锁环、内锁环、第一台阶及第二锁环，所述密封本体悬挂在第一锁环上，所述密封主本体设置在高压井口头与套管挂之间的环形空间内，所述密封主本体的第一台阶与套管挂连接，所述第二锁环与密封本体连接，所述密封本体上设有外锁环和内锁环，所述外锁环设置在第一锁环槽内，所述内锁环设置在第二锁环槽内，所述密封本体锁紧在套管挂的外密封面和高压井口头的内密封面之间，所述密封本体还包括第一内密封点、第二内密封点、第一外密封点和第二外密封点，所述第一外密封点和第二外密封点均与高压井口头的内密封面接触，所述第一内密封点和第二内密封点均与套管挂的外密封面接触。

上述方案中，所述套管挂具有第二台阶，所述密封主本体的第一台阶坐在套管挂的第二台阶上。

上述方案中，所述芯轴设有第三台阶，所述第三台阶与密封主本体连接，所述芯轴与高压井口头之间设有活塞环，所述活塞环分别与高压井口头的内密封面及芯轴的外侧表面连接，所述活塞环的外侧表面上装有第一高压密封，所述芯轴的外侧表面上装有第二高压密封，所述第一高压密封与高压井口头的内密封面接触，所述第二高压密封与活塞环的内侧表面接触。

上述方案中，所述高压井口头上还设有第一试压口、第二试压口和第三试压口，所述第一试压口的一端设置在高压井口头的外侧表面上，所述第一试压口远离高压井口头外侧表面的一端穿过高压井口头的内密封面并与活塞环连接，所述第二试压口连通高压井口头的外侧表面和内密封面，所述第二试压口设置在第一试压口下方，所述第三试压口连通高压井口头的外侧表面和内密封面，所述第三试压口设置在第二试压口下方。

上述方案中，所述活塞环上设有密封活塞，所述密封活塞上设有压环，所述密封活塞与压环通过螺栓连接并由螺母固定，所述压环的左侧面与密封活塞的上表面、高压井口头的内密封面之间设有上锁环，所述上锁环分别与压环的左侧面、密封活塞的上表面及高压井口头的内密封面连接。

上述方案中，所述活塞液缸与端盖的连接处还设有第一压力口和第二压力口，所述第一压力口设置在活塞液缸的上侧，所述第二压力口设置在活塞液缸的下侧，所述第一压力口位于第二压力口的上方。

本实用新型的优点和有益效果在于：本实用新型提供一种环形密封总成，可以针对不同的密封总成结构进行测试，利用活塞液缸可以一次安装到位并进行功能与压力测试，液压操作较为稳定，并通过位置指示以及压力的监测实现对密封总成安装过程中位置与推力进行实时监测，同时也可以对不同的密封总成进行不同压力级别的正向与反向测试，只需对密封总成配合的套管挂密封面进行稍加变换即可实现。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中环形密封总成的结构示意图。

图中：1、高压井口头 2、第一锁环槽 3、内密封面 4、套管挂

5、芯轴 6、密封原件 7、坐挂台阶 8、第一锁环 9、连杆

10、外密封面 11、第二锁环槽 12、活塞液缸 13、端盖 14、活塞本体

15、指示杆 16、密封本体 17、密封主本体 18、外锁环 19、内锁环

20、第一台阶 21、第二锁环 22、第一内密封点 23、第二内密封点

24、第一外密封点 25、第二外密封点 26、第二台阶 27、第三台阶

28、活塞环 29、第一高压密封 30、第二高压密封 31、第一试压口

32、第二试压口 33、第三试压口 34、密封活塞 35、压环

36、上锁环 37、第一压力口 38、第二压力口

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型是一种环形密封总成测试装备，由一套井口设备总成和一套液压缸总成组成，井口设备总成与液压缸总成通过连杆9连接；

井口设备总成包括高压井口头1、套管挂4、密封总成和芯轴5，高压井口头1具有第一锁环槽2和内密封面3，套管挂2上装有密封原件6，套管挂4设置在高压井口头1内，套管挂4坐挂在高压井口头1的坐挂台阶7上，芯轴5 设置在高压井口头1内，芯轴5上安装有第一锁环8，密封总成设置在套管挂4 的外密封面和高压井口头1的内密封面3之间，芯轴5分别与高压井口头1和套管挂4连接；套管挂4具有第二锁环槽11；

液压缸总成包括活塞液缸12、端盖13、活塞本体14和指示杆15，连杆9 的一端与活塞本体14连接，连杆远离活塞本体14的一端与芯轴5连接，活塞液缸12与活塞本体14连接，端盖13与活塞液缸12连接，指示杆15穿过活塞本体14及端盖13并从端盖13的下端延伸出来。

进一步的，密封总成包括密封本体16、密封主本体17、外锁环18、内锁环 19、第一台阶20及第二锁环21，密封本体16悬挂在第一锁环8上，密封主本体17设置在高压井口头1与套管挂4之间的环形空间内，密封主本体17的第一台阶20与套管挂4连接，第二锁环21与密封本体16连接，密封本体16上设有外锁环18和内锁环19，外锁环18设置在第一锁环槽2内，内锁环19设置在第二锁环槽11内，密封本体16锁紧在套管挂4的外密封面10和高压井口头 1的内密封面3之间，密封本体16还包括第一内密封点22、第二内密封点23、第一外密封点24和第二外密封点25，第一外密封点24和第二外密封点25均与高压井口头1的内密封面3接触，第一内密封点22和第二内密封点23均与套管挂4的外密封面10接触。

进一步的，套管挂4具有第二台阶26，密封主本体17的第一台阶20坐在套管挂4的第二台阶26上。

进一步的，芯轴5设有第三台阶27，第三台阶27与密封主本体17连接，芯轴5与高压井口头1之间设有活塞环28，活塞环28分别与高压井口头1的内密封面3及芯轴5的外侧表面连接，活塞环28的外侧表面上装有第一高压密封 29，芯轴5的外侧表面上装有第二高压密封30，第一高压密封29与高压井口头 1的内密封面3接触，第二高压密封30与活塞环28的内侧表面接触。

进一步的，高压井口头1上还设有第一试压口31、第二试压口32和第三试压口33，第一试压口31的一端设置在高压井口头1的外侧表面上，第一试压口 31远离高压井口头1外侧表面的一端穿过高压井口头1的内密封面3并与活塞环28连接，第二试压口32连通高压井口头1的外侧表面和内密封面3，第二试压口32设置在第一试压口31下方，第三试压口33连通高压井口头1的外侧表面和内密封面3，第三试压口33设置在第二试压口32下方。

进一步的，活塞环28上设有密封活塞34，密封活塞34上设有压环35，密封活塞34与压环35通过螺栓连接并由螺母固定，压环35的左侧面与密封活塞 34的上表面、高压井口头1的内密封面3之间设有上锁环36，上锁环36分别与压环35的左侧面、密封活塞34的上表面及高压井口头1的内密封面3连接。

进一步的，活塞液缸12与端盖13的连接处还设有第一压力口37和第二压力口38，第一压力口37设置在活塞液缸12的上侧，第二压力口38设置在活塞液缸12的下侧，第一压力口37位于第二压力口38的上方。

一种环形密封总成测试装备的安装测试方法，包括：

S1：将高压井口头1放置在水平工作台上，然后把装有密封原件6的套管挂4放入高压井口头1内，坐挂在高压井口头1的坐挂台阶7上；

S2：在芯轴5上安装第一锁环8用来悬挂和回收密封总成，把密封本体16 悬挂在第一锁环8上，并提起带有密封本体16的芯轴5一起下入高压井口头1 内；

S3：将活塞液缸12与高压井口头1进行连接，然后把连杆9与芯轴5进行连接，连杆9下端安装活塞本体14，把端盖13安装到活塞液缸12上；

S4：对活塞液缸12上面的第一压力口37进行打压，活塞本体14向下运动同时连杆9拉动芯轴5向下运动，芯轴5的第三台阶27推动密封主本体17向下压入高压井口头1与套管挂4的环形空间内，当密封主本体17的第一台阶20 坐到套管挂4的第二台阶26上，这时密封本体16安装到位，通过测量安装在活塞本体14上面的指示杆15确认是否到位；

S5：安装活塞环28以及密封活塞34，并安装上锁环36用压环35进行锁紧，确认都到位后通过第一试压口31进行打压使得活塞环28向下挤压密封总成的第二锁环21，同时第二锁环21会把外锁环18挤入高压井口头1的第一锁环槽 2内，密封总成的内锁环19被挤入套管挂4的第二锁环槽11内，此时密封本体 16被锁紧在高压井口头1与套管挂4内；

S6：通过第二试压口32对密封本体16进行正向试压测试，在正向试压的过程中活塞环28随着压力的作用移动回原来的位置，在活塞环28的上面装有第一高压密封29和芯轴上5的第二高压密封30实现密封，此密封活塞环28形成的密封环空较小，在高压作用下对上锁环36的推力也较小；

S7：正向测试结束后可通过第三试压口33进行反向试压测试，试压结束后通过活塞液缸12内的第二压力口38，在压力作用下活塞本体16向上推动连杆 9从而推动芯轴5向上移动，此时第一锁环8可再次连接密封本体16上第二锁环21从而拉出密封本体16使得外锁环18与高压井口头1的第一锁环槽2脱开，密封本体16的内锁环19与套管挂4的第二锁环槽11松开从而带动密封总成整体拉出并回收。

本实用新型的优点和有益效果：

1、活塞液缸12与安装本体的配合使用保证了测试的稳定型，同时也可以监测整个安装测试过程，便于记录各个测试点的过程；

2、芯轴5带有相配合的第一锁环8可方便悬挂送入密封总成，同时也可以回收密封总成，这一结构减少了安装与回收的重复工作使得测试更为方便快捷；

3、活塞环28既可以压入锁紧密封总成，也缩小了环空承压面积降低了上锁环36的承载载荷；

本实用新型的一种环形密封总成测试装备及其安装测试方法，可以针对不同的密封总成结构进行测试，利用活塞液缸12可以一次安装到位并进行功能与压力测试，液压操作较为稳定，并通过位置指示以及压力的监测实现对密封总成安装过程中位置与推力进行实时监测，同时也可以对不同的密封总成进行不同压力级别的正向与反向测试，只需对密封总成配合的套管挂4密封面进行稍加变换即可实现，也可以对密封总成进行温度与压力循环的测试。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。