用于改进的管状螺纹部件的压力测试用塞盖的制作方法

本发明涉及一种用于实施管状部件的压力测试的塞盖，更具体地涉及一种用于在管状部件上实施的测试的塞盖，所述管状部件在其端部之一设有螺纹部分和密封表面。

背景技术：

为了构造用于油井或类似井的生产管柱、套管油管或钻杆柱，已经开发了所谓先进的(改进的)管螺纹接头。先进的螺纹接头由在第一管状部件的阳先进螺纹端部和第二管状部件的阴先进螺纹端部之间的配合而形成。

阳先进螺纹端部包括螺纹、自由端部、在螺纹和自由端部之间形成的密封表面，密封表面可以与所述自由端部以非零距离隔开。环形唇部可以设置在螺纹和密封表面之间，和/或密封表面和自由端部之间。密封表面用于通过金属-金属干扰与阴先进螺纹端部的互补密封表面配合。自由端部可以形成轴向拧紧止挡件。密封表面和互补密封表面可以具有不同的型面，特别是在这些密封表面之一发展成一截锥形表面而其互补密封表面发展成一环形表面的实例中。

因为这些螺纹接头就它们自己来说是合格的，它们的性能是后天的，因此需要能够测试性能特别是管状部件本身的与螺纹接头无关的压力强度。本发明更具体地用于实施这种测试，允许保证在先进螺纹端部上没有测试影响。这是因为确认管的质量是会有损害的，同时会损失其包括的先进螺纹端部的寻求的质量。

应经受内压力密封测试的待测试的管状部件可以是例如一附件(安全阀门、管柱悬置装置、管柱段部减速器)或一管状子组件，用于旋拧插入在油井的管柱中。测试可以利用水、气或者利用其它炉体例如油实施。

在现有技术中，已知文献US-2663183和US-4407171公开了用于实施密封测试的塞盖，塞盖用于与阴螺纹部分配合，这些螺纹部分不是如上所述的先进螺纹部分。

还由文献EP-1924832已知一种适于阳螺纹端部和阴螺纹端部的测试方法，允许以非常高的压力实施测试。该文献特别是教导旨在一种塞盖，其结合有与端部阳螺纹以便将塞盖的密封环轴向压缩在端部的轴向止挡件和塞盖的底部之间，以随后在承载所述螺纹端部的部件的内部建立试验压力。尽管该类型的塞盖也是令人满意的，但是该类型的塞盖不能在所有类型的先进螺纹端部上实施测试。特别是当这种塞盖用在文献EP-2212510和WO-2013/108931中教导的塞盖的阳螺纹端部上时，穿过接头的渗漏是重要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种令人满意的测试技术方案，同时用于没有轴向止挡件的先进螺纹部分还适于其轴向止挡件设置成提供一渗漏通道的先进螺纹部分。替代在密封环的硬度和弹性特征之间的最优折中的标准要求，本发明的目的在于提出一种对提出的问题有效的新的解决方案，而不会产生额外费用。

本发明因此在于一种适于管状部件的用于压力测试的塞盖，管状部件在自由端部包括阳螺纹元件，使得阳螺纹元件包括阳螺纹和密封表面，塞盖包括与阳螺纹能协调配合的螺纹、内环形凹槽和密封环，密封环保持在所述内环形凹槽中以便密封环径向压缩在阳螺纹元件的外周边和所述内环形凹槽的底部之间。

尤其是，所述内环形凹槽可以在与所述管状部件组装在一起的组装位置，面对着位于阳螺纹和自由端部之间的一部分布置，特别是与阳螺纹非零距离地布置。

优选地，所述内环形凹槽可以在与所述管状部件组装在一起的组装位置，面对着位于密封表面和自由端部之间的一部分布置。

尤其是，所述内环形凹槽的底部可以包括截锥形表面部分。所述底部的倾斜角等于位于承载密封表面的截锥形部分和自由端部之间的唇部的倾斜角，该唇部的倾斜角小于截锥形部分的倾斜角。该特征允许改进密封环的压力的均匀性。

有利地，密封环可以包括第一段部，该第一段部具有内径向周边和外径向周边，所述内径向周边和外径向周边是同心的和同位相似的。在这种构型中，第一段部的同心的所述内径向周边和外径向周边的倾斜角与唇部的倾斜角是相同的。

尤其是，内环形凹槽在与所述管状部件组装在一起的组装位置，面对着截锥形部分部分地布置在密封表面上。

例如，密封环可以包括第二段部，第二段部分别具有内径向周边和外径向周边，使得第二段部的内径向周边的倾斜角等于承载密封表面的截锥形部分的倾斜角。

密封环还可以包括第三段部，第三段部具有用作防错标记的倒角内周边，用于将密封环正确地定位在内环形凹槽中。该倒角内周边还允许保证管状部件在塞盖中的更好接合，其还允许避免管状部件的自由端部不会使密封环从其内环形凹槽出来。

有利地，所述塞盖可以在能协调配合的螺纹与内环形凹槽之间具有截锥形内表面，使得该截锥形内表面与密封表面以非零直径距离例如大于0.05mm的距离隔开，所述截锥形内表面面对着盖密封表面位于组装位置。该非零直径距离的存在允许限制在管状部件压缩时管状部件的端部的膨胀，以及还允许避免拧紧和旋下塞盖时在待测试的管状部件和塞盖之间的接触。截锥形内表面给阳螺纹元件的密封表面提供了静态支撑表面。

根据一实施方式，密封环可以由硬度在90和100Shore A之间的材料制成，特别是由聚氨酯或制成。

为了便于实施并帮助识别塞盖在螺纹元件上的旋拧结束，所述塞盖可以具有用于与管状部件的自由端部接触的内轴向止挡表面。

更具体地，在阳螺纹是梯形的而能协调配合的螺纹也是梯形的但可以与该阳螺纹的互补螺纹不同的情况下，阳螺纹和能协调配合的螺纹之间的配合在螺纹的螺线的顶部和底部之间不产生任何径向干扰。能协调配合的且非互补的螺纹的使用允许在测试实施期间保持螺纹的完整性。

更具体地并鉴于测试实施的压力，能协调配合的螺纹和内环形凹槽在塞盖的金属主体中形成。

本发明的优点和技术方案是其提供了一种可再利用的并容易用手旋拧的塞盖。

附图说明

通过研究对作为非限制性实例给出和由附图示出的实施方式的详细描述，将更好地理解本发明，在附图中：

-图1是本发明的与待压力测试的管状组件组装在一起的塞盖的纵向剖面图；

-图2是图1的细部A的视图；

-图3是本发明的塞盖的俯视图；

-图4是本发明的没有密封环的塞盖的细部A的视图；

-图5是本发明的塞盖的密封环的纵向剖面图；

-图6是本发明的与待压力测试的管状组件组装在一起的塞盖的实施变型的纵向剖切细部图。

具体实施方式

图1示出在经受压力测试前管状组件的阳螺纹元件1。管状组件这里示出是中空的。尽管在图1中未详细示出，管状组件相对于所述管状组件的回转轴线X在其两个轴向相对的端部打开。在这种情况下，为了实施压力测试，只需要例如通过本发明的塞盖也密封封闭第二端部即可。

该阳螺纹元件1设有锥形阳螺纹2，以及朝向螺纹元件1的自由端部4前移时布置在阳螺纹2之外的没有螺纹的区域3。螺纹2用于后面在装配到油井中之前的管柱中与另一管状组件组装在一起。

没有螺纹的区域3的径向外表面在图2中在螺纹2和自由端部4之间包括载有密封表面6的截锥形部分5。密封表面6用于与互补表面干扰，以便在待测试的管状组件组装到互补的管状组件时产生金属-金属密封。在截锥形部分5和自由端部4之间，螺纹元件1的径向外表面包括环形唇部8和鼻部7。环形唇部8可以是圆柱形的或截锥形的，但在截锥形的情况下，唇部的截锥形段部的倾斜度小于截锥形部分5的倾斜度。鼻部7保证与自由端部4的端部表面9的接合，在管状组件与互补的管状组件组装在一起时该端部表面9形成轴向止挡表面。

图1还示出用于隔离应进行压力测试的组件的内部空间的测试塞盖10。该塞盖10包括形成大致管形的管状壁11的主体，所述管状壁用于围绕阳螺纹元件1安装。塞盖的主体优选由金属制成。塞盖10还包括横向于管状壁的横向底部12。用于加压流体的入口13和出口14穿过所述横向底部。

横向底部12还在外部配有至少一个锚固点15。根据图3，底部12包括两个锚固点15’和15”，这两个锚固点这里直径上相对且与该底部12的中心分开一定距离以避免产生脆弱区域和允许将提升工具固定在这两个锚固点中。

管状壁11在其内周边上配有锥形阴螺纹16。阴螺纹16可与阳螺纹2协调配合以便允许例如借助于链式扳手将塞盖10用手旋拧在元件1上，该链式扳手保证旋拧力矩小于1000N.m，优选大约200N.m。

管状壁11包括形成内环形凸肩17的内凹部。塞盖的内环形凸肩17用于作为旋拧末止挡件与止挡表面9配合。凸肩17与止挡表面9大致相同锥度，如在图2上可见在旋拧时凸肩面对着止挡表面。凸肩17可以与止挡表面9的仅一部分相互作用，因为塞盖10在螺纹元件1上就位不需要螺纹的过扭矩。

在该内环形凸肩17和能协调配合的螺纹16之间，管状壁11包括段部18。通到塞盖内部的环形凹槽19形成在段部18中。密封环20附接在凹槽19中。密封环20相对凹槽的前边缘21和后边缘22朝向内部径向突起，突起位于这两个前边缘21和后边缘22之间。密封环20的厚度大于凹槽的径向深度。凹槽沿也是塞盖的回转轴线的轴线X的轴向尺寸大于密封环相对于同一轴线的轴向尺寸。密封环20在凹槽19中的轴向间隙允许提供便于密封环安装在其凹槽中和将密封环从其凹槽中拆下的一间隙。该轴向间隙还允许吸收密封环相对于密封环的制造公差以及凹槽的机加工公差的尺寸变化。最后，在待测试的管状组件与所述塞盖旋拧在一起结束时该密封环置于径向压缩下时该轴向间隙允许容忍密封环的轴向膨胀。

在图4中，前边缘21和后边缘22从凹槽19的底部23开始在大致垂直于轴线X的平面中直立起。凹槽的底部23具有截锥形表面部分40，相对于轴线X具有倾斜角“i”，并且通过第一辐射对称部分24附接到后边缘22。截锥形表面部分40可以表示直到前边缘21的整个底壁23。但是在所示实例中，为了便于机加工凹槽的需要，截锥形表面部分40只表示底部23的一部分，底部23包括位于截锥形表面部分40的延长部分中的圆柱形部分41，该圆柱形部分41通过第二辐射对称部分25附接到前边缘21。第一辐射对称部分24的弯曲半径大于第二辐射对称部分25的弯曲半径，以便限制在实施测试时应力在该点处的聚集。

对于实践原因，圆柱形部分41可以延伸一轴向固定距离，而无论塞盖的尺寸如何，例如大约2.5mm。

密封环20具有径向外周边26，该径向外周边包括倾斜部分42，这里具有与底部23的截锥形部分40的倾斜角相同的倾斜角“i”。为了与底部均匀地配合，因为压力测试会导致密封环20向后压靠凹槽的前边缘21，径向外周边26包括用于与底部23的圆柱形部分41配合的圆柱形部分43。

径向外周边26的倾斜部分42通过第一辐射对称部分27连接到具有密封环的回转轴线的第一横向表面28，密封环的该回转轴线的优点是在组装位置与轴线X重合。第一横向表面28连接于密封环的径向内周边29。径向内周边29分解为三个相继的部分30、31和32。部分30、31和32是这样的：第一部分30的倾斜角小于第二部分31的倾斜角，第二部分的倾斜角小于第三部分32的倾斜角。

第一部分30经由附接半径44附接到第一横向表面28。第一部分的倾斜角是与径向外周边26的倾斜部分42的倾斜角“i”的值大致相同的值。该倾斜角“i”选择为大致等于第一部分30面对着其置于安装位置的唇部8的部分的倾斜角。第一部分30构型成经受为各向同性且均匀的压应力。

在第一部分30和第二部分31之间的倾斜度中断也构型成布置在截锥形部分5和唇部8之间的接合部处，以便限制密封环的平移。第二部分31的倾斜度大致等于截锥形部分5的倾斜度，以便允许密封环20的均匀压缩。

在第二部分31和第三部分32之间的倾斜度中断还用作用于密封环准确插入在凹槽19中的可视防错标记。第三部分32附接到平行于第一横向表面28的第二横向表面45，第二横向表面与径向外周边26的圆柱形部分43附接在一起。在第二横向表面45和圆柱形部分43之间的附接半径46比第二辐射对称部分25的附接半径大，以便吸收与凹槽19和密封环20之间的相应机加工容差相关的尺寸变化。

在组装位置，如在图2上可见，示出在元件1的材料中的密封环部分实际上完全容装在阳元件1的外周边和凹槽的底部23之间限定的空间中。叠置部分对应由密封环20的材料吸收的有效压力，该压力特别是会导致其在凹槽19中的轴向变形。在该组装位置，密封环20径向压缩到例如20％的比率，以便确保塞盖和待测试的管状组件的组装的密封性。

前边缘21附接到适于在组装位置面对密封表面6布置的截锥形内表面33。在开始测试之前，间隙34设置在密封表面6和与凹槽19相邻的截锥形内表面33之间。间隙34足够小以避免密封环蠕变到该空间中。此外，该间隙34足以使得在测试压力的作用下，密封表面6支靠在实际上没有经受塑性变形的所述面对的截锥形内表面上。

“实际上没有经受塑性变形”意味着忽略了会被灵敏测量部件检测到的轻微塑性变形，但是不会影响涉及部件的使用特征。

间隙34以直径间隙计的值至少等于0.05mm。所述值可以以直径间隙计表示管状组件的外标称直径的最多0.3％。间隙可以最多为0.2mm。

类似的间隙50，特别是与间隙34径向相同的定尺寸，还可以实施在唇部8的部分51和鼻部7之间，其与塞盖的内管壁52径向地面对。间隙50还可以限制测试的阳螺纹端部的径向膨胀。

根据本发明的塞盖的实施变型在图6中示出。根据该实施变型，唇部8就唇部8面对着凹槽19的完整性而言这点是不足的。凹槽19同样也部分地面对着鼻部7的一部分。根据该构型，以及为了便于径向机加工操作，环形凸肩17被截断，以此提供了与自由端部4的内接触表面，该内接触表面在特别是在图1和2上描述的第一实施方式中设置。