高气密特殊螺纹管端密封面直径和椭圆度的测量装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量装置及方法，尤其涉及一种密封面直径测量工具及方法。
【背景技术】
[0002]随着油气田开采的深度加大而造成石油管的要求不断提高，国内外针对高气密性油套管的需求也在逐年增加。然而，我国至今尚未有针对高气密性油、气套管的统一的测量规范及技术标准，因此，各个企业具有不同的测量标准和规范，用于实现各类测量方法和相关的测量装置也不尽相同。高气密性油、气套管相较于API标准油套管而言，除了其连接螺纹起到辅助密封的作用之外，其还通过扭矩台阶和密封面来实现多级密封。管端密封面是高气密性油、气套管的核心关键部位，其对于套管的密封性能起到决定性的作用。由此，提高测量高气密特殊螺纹套管的方法及相关装置的可靠性及准确性对于该种套管的密封性能至关重要。
[0003]图1显示了一种高气密特殊螺纹套管的结构。如图1所示，ΦΜ表示为该套管的密封面直径，高气密特殊螺纹套管T的密封是基于套管管端的公接头和母接头的锥度密封面通过机械过盈来达到拧接后不漏水、不漏油且不漏气的原理。图2则放大显示了图1中的高气密特殊螺纹套管管端的密封面的结构。如图2所示，高气密特殊螺纹套管的管端具有两个角度的A和B,这两个角度的A和B之间通过圆弧Rx连接,而角度B则通过圆弧R过渡至圆柱面Y，在具有角度B的锥度面上标记有长度为L的部位，该部位即为密封面的实际部位。由图1和图2可知，高气密特殊螺纹套管密封面直径(ΦΜ)的定义为套管管端的两端的锥度面所具有的角度B和角度A所形成的交汇点(a，b)之间的距离。
[0004]由于高气密特殊螺纹套管管端的密封面尺寸公差小，在车削的过程中必然会有椭圆度产生。如果椭圆度过大，将势必影响套管的密封性能；为此，不仅需要在进行加工时对此类套管的外径及椭圆度进行严格控制，还需要有有能够准确地测量高气密特殊螺纹管端密封面参数的工具和方法。不过，由于高气密特殊螺纹管端密封面的长度L很小，通常在
0.之间，两端的角度B所在的锥度面和角度A所在的锥度面的交汇点(a，b)在实际生产过程中并不存在，也就是说，密封面直径ΦΜ值是理论值，其在实际操作过程中难以实现测量。
[0005]公开号为CN201844804U，公开日为2010年9月13日，名称为“一种油套管外螺纹密封面测量仪”的中国专利文献涉及一种套管外螺纹密封面的测量工具，其包括测量架及百分表，所述测量架包括架体，在架体的一端设置垂直于架体的第一支座，在架体的另一端设置垂直于架体的可拆卸的第二支座；第一支座上固定设置第一测量触头；所述第二支座上设置径向孔；所述径向孔内固定设置穿过径向孔的支架；所述支架的外端固定设置百分表，支架的内端固定设置第二测量触头；所述第一测量触头距离架体的上端面距离为3mm-5mm,且第一测量触头的中心线与架体平行。
[0006]公布号为CN201780084U，公布日为2011年3月30日，名称为“油套管外螺纹密封面测量仪”的中国专利文献公开了一种简易的套管外螺纹密封面测量仪，其包括测量架及装有测量触头的百分表，所述测量架包括架体，在架体的一端设置垂直于架体的第一支座，在架体的另一端设置垂直于架体的可拆卸的第二支座；所述第一支座上设置垂直测量面及倾斜测量面；所述第二支座上设置装有测量触头的百分表；所述第一支座与第二支座位于架体的同侧。
[0007]高气密特殊螺纹套管的密封形式主要有三种类型:柱面密封、锥面密封和圆弧面密封，其中柱面密封的测量装置比较常见，上述两篇中国专利文献所公开的测量工具或仪器均适合于根据管端的柱面密封面的位置来设定测量量规触头的中心至测量基准面的距离，从而实现柱面密封面的测量。然而，其并不能适应于具有锥度密封面的高气密特殊螺纹套管的测量。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种高气密特殊螺纹管端密封面直径和椭圆度的测量装置，该测量装置能够准确，稳定地测量不同规格的高气密特殊螺纹套管管端的直径和椭圆度，统一了测量标准，提高了测量精度且降低了测量仪器的装配量。
[0009]为了实现上述目的，本发明提出了一种高气密特殊螺纹管端密封面直径和椭圆度的测量装置，其包括:
[0010]长形的基座；
[0011]百分表，其设于基座上；
[0012]调距角滑块组件，其设于基座的一端，其可沿着基座的长度方向滑动或是相对固定地保持在基座上，调距角滑块组件包括调距角滑块，该调距角滑块具有与被测的高气密特殊螺纹管端密封面的锥度面相匹配的斜面；
[0013]从动角滑块组件，其设于所述基座的另一端，从动角滑块组件包括从动角滑块，该从动角滑块与百分表的连接杆连接，从动角滑块具有与被测的高气密特殊螺纹管端密封面的锥度面相匹配的斜面；其中
[0014]从动角滑块在调距角滑块向其施加压力的情况下沿着基座的长度方向微动以向百分表施加压力，该百分表的指针根据受到的压力摆动不同的幅度。
[0015]在利用本发明的测量装置测量管端密封面直径或椭圆度时，被测管端位于调距角滑块组件和从动角滑块组件之间，并通过调距角滑块组件中的调距角滑块沿着基座的长度方向滑动或相对固定于基座上，将被测管端紧挨地限定于调距角滑块和从动角滑块组件中的从动角滑块之间，此时，从动角滑块在受到调距角滑块向其施加压力的情况下会产生沿着基座的长度方向的微动，又由于从动角滑块是与百分表的连接杆连接的，因此，该微动会形成一微小的作用力而施加于百分表上，百分表的指针在这一作用力的作用下在刻度盘上摆动不同的幅度，以使得工作人员根据指针所指向的读数而获得所需的测量数据。
[0016]本发明所述的测量装置将被测管端引起的百分表连接杆的微小直线位移转换为百分表指针的角位移，从而使得工作人员能够准确地获取测量数据。
[0017]由于调距角滑块和从动角滑块均具有与被测的高气密特殊螺纹管端密封面的锥度面相匹配的斜面，因此，在测量过程中被测管端的密封面与调距角滑块和从动角滑块的斜面完全紧挨；也就是说，此时，调距角滑块和从动角滑块之间的距离可以等于或基本等于高气密特殊螺纹管端密封面直径(ΦΜ)。
[0018]高气密特殊螺纹管端密封面尺寸公差较小，在车削加工过程中管端密封面处不可避免地会产生椭圆度。一旦椭圆度过大，将会严重影响高气密特殊螺纹管端的密封性能。本发明所述的测量装置能够精确地检测出高气密特殊螺纹管端的密封面直径和椭圆度，避免不符合标准的高气密特殊螺纹套管投入实际生产中而影响整个油、气田运输系统的密封性倉泛。
[0019]进一步地，本发明所述的高气密特殊螺纹管端密封面直径和椭圆度的测量装置还包括导轨，其可拆卸地设于基座上，调距角滑块组件沿着导轨在基座的长度方向上滑动。
[0020]导轨的设置能够保证调距角滑块组件沿着基座的长度方向的直线位移，以避免最终的测量数值出现误差。
[0021]另外，导轨可以通过螺栓或螺钉组件可拆卸地安设于基座上，以方便导轨磨损时的及时拆除更换。当然，为了防止导轨发生易磨损现象而致使其频繁更换，导轨可以采用硬度较大、耐磨性好的材质，例如，涂覆有镀层的硬质合金。
[0022]进一步地，本发明所述的高气密特殊螺纹管端密封面直径和椭圆度的测量装置还包括手柄，其固定设置在基座上，以利于工作人员的拿取和携带。
[0023]更进一步地，在本发明所述的测量装置中，上述调距角滑块组件还包括:
[0024]上压紧块，其设于调距角滑块的上方；
[0025]下固定块，其设于调距角滑块的下方，并与调距角滑块固定连接；
[0026]调节螺杆，其贯穿下固定块、调距角滑块，而与上压紧块连接，以使旋紧调节螺杆则调距角滑块组件相对固定地保持在基座上，松开调节螺杆则调距角滑块组件可沿基座的长度方向滑动。
[0027]当旋紧调节螺杆时，通过螺杆上的螺纹的旋合作用，上压紧块和下固定块