一种金属对金属气密性的测试方法及装置

文档序号:40176298发布日期:2024-12-03 11:23阅读:82来源:国知局
技术简介:
本发明针对传统API螺纹接头在高温高压腐蚀环境下密封失效问题,提出一种金属对金属气密性测试装置及方法。通过实物实验模拟实际工况,利用小尺寸试样和工程材料,测量不同接触压力下的气体泄露率,弥补有限元分析的逼真性不足,提升测试结果的重现性与指导性。
关键词:金属对金属密封性测试,特殊螺纹接头

本发明涉及石油管材的特殊螺纹接头,尤其涉及一种金属对金属气密性的测试方法及装置。


背景技术:

1、随着国内天然气需求持续增长,超深高温高压高含h2s或co2等腐蚀性介质的天然气井日益增多。以塔里木深层致密砂岩气藏为例,气井最深可达7800m,地层温度最高可达200℃,地层压力最高可达150mpa,且气藏中高含co2以及酸化压裂使得完井管柱遭受严酷的腐蚀环境,类似情况在我国川东北普光和元坝气田以及南海也存在。随着油气井开采技术的不断发展和井下工况的越来越复杂,传统的api螺纹接头由于自身结构的缺陷而无法满足油田客户的使用要求。而特殊螺纹接头通过设计独特的机械结构,可以很好的弥补api螺纹接头的设计缺陷。

2、通过现场应用证明,采用特殊螺纹接头是油田客户解决石油套管过早失效的有效措施之一。为此,各生产厂家对特殊螺纹接头展开了大量的探究和特殊螺纹接头专利产品的开发。特殊螺纹接头密封性能作为接头的主要考查指标,已引起越来越多科研人员的关注。研究表明,对密封面密封性能产生影响的因素有密封面接触应力、密封接触长度、表面粗糙度、螺纹脂及气体压力等。然而这些研究工作都是基于有限元分析法完成的,此方法的基本思想是在理想情况下将连续的求解区域离散化,通过分开求解出这些未知量来得到整个求解域的近似解,缺少了实物实验法的逼真性,同时没有考虑接头材料本身的很多偶然因素。因此,有必要开发实物装置来研究特殊螺纹接头的密封性能。例如,宝鸡石油钢管有限责任公司公开了一种测试特殊螺纹接头密封性的试验装置及试验方法(cn 104697713a),能够对特殊螺纹接头金属过盈密封带处在不同的接触压力下试验材料的应力应变情况进行模拟测试。但是该方法无法得到不同接触压力下的气体泄露率。鉴于上述问题,本发明提出了一种油套管特殊螺纹金属对金属密封性性能的测试方法及装置,使得测试结果更加接近实际工况,以期为油套管特殊螺纹接头的实际工程应用提供技术指导。


技术实现思路

1、本发明主要是克服现有技术中的不足之处,提供一种金属对金属气密性的测试方法及装置。

2、为达到以上技术目的,本发明采用以下技术方案:一种金属对金属气密性的测试方法及装置,其特征在于,包括:

3、母扣支撑底座,设置有母扣支撑筒和第三螺栓孔;公扣支撑座,设置有进水孔、出水孔、第一定位孔和第二定位孔;母扣,设置有第一挡板;公扣,设置有进气口和第二挡板;载荷施加螺栓,设置有第一螺纹和第二螺纹;支撑板,设置有螺栓孔和第一螺纹孔。

4、进一步地,所述母扣设置的第一挡板端面与母扣支撑筒的底面接触。

5、进一步地,所述公扣密封端与母扣密封端配合;所述公扣设置的第二挡板与公扣支撑座设置的第一定位孔配合;进气口与进气管配合。

6、进一步地,垫板与所述公扣支撑座设置的第二定位孔配合;所述垫板设置的第二螺纹孔与载荷施加螺栓设置的第二螺纹配合;应变片贴于所述载荷施加螺栓表面。

7、进一步地,所述母扣支撑筒和公扣支撑座分别设置有第一o型圈和第二o型圈;柱形容器安装于所述母扣支撑筒和公扣支撑座表面;所述柱形容器设置有管孔,与进气管配合,二者之间的间隙用环氧树脂密封。

8、进一步地,螺栓杆设置有台阶;所述母扣支撑底座和支撑板分别设置有螺栓孔,二者通过所述螺栓杆和螺母连接,并由所述台阶定位。

9、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

10、本发明利用小尺寸试样进行实验,可降低实验成本。本试验装置的公扣单元试样及母扣单元试样直接采用实际工程应用中的材料进行试验,具有有限元分析法无法实现的逼真性,试验结论有很好的重现性,对特殊螺纹接头密封配合的研发具有很好的指导意义。



技术特征:

1.一种金属对金属气密性的测试方法及装置,其特征在于,包括:母扣支撑底座2,设置有母扣支撑筒3和第三螺栓孔19;公扣支撑座10,设置有进水孔101、出水孔102、第一定位孔103和第二定位孔104;母扣6,设置有第一挡板61;公扣7,设置有进气口71和第二挡板72;载荷施加螺栓14,设置有第一螺纹141和第二螺纹142;支撑板13,设置有螺栓孔131和第一螺纹孔132。

2.根据权利要求1所述的金属对金属气密性的测试方法及装置,其特征在于,所述母扣6设置的第一挡板61端面与母扣支撑筒3的底面接触。

3.根据权利要求2所述的金属对金属气密性的测试方法及装置,其特征在于,所述公扣7密封端与母扣6密封端配合;所述公扣7设置的第二挡板72与公扣支撑座10设置的第一定位孔103配合;进气口71与进气管12配合。

4.根据权利要求3所述的金属对金属气密性的测试方法及装置,其特征在于,垫板16与所述公扣支撑座10设置的第二定位孔104配合;所述垫板16设置的第二螺纹孔161与载荷施加螺栓14设置的第二螺纹142配合;应变片15贴于所述载荷施加螺栓14表面。

5.根据权利要求1所述的金属对金属气密性的测试方法及装置,其特征在于,所述母扣支撑筒3和公扣支撑座10分别设置有第一o型圈4和第二o型圈8;柱形容器5安装于所述母扣支撑筒3和公扣支撑座10表面;所述柱形容器5设置有管孔20,与进气管12配合,二者之间的间隙用环氧树脂密封。

6.根据权利要求5所述的金属对金属气密性的测试方法及装置,其特征在于,螺栓杆1设置有台阶17;所述母扣支撑底座2和支撑板13分别设置有螺栓孔,二者通过所述螺栓杆1和螺母连接,并由所述台阶17定位。


技术总结
本发明涉及石油管材的特殊螺纹接头技术领域,尤其涉及一种金属对金属气密性的测试方法及装置,其特征在于,装置主要包括:螺栓杆、母扣支撑底座、母扣支撑筒、母扣、公扣、公扣支撑座、进水孔、出水孔、进气管、支撑板、载荷施加螺母、应变片、台阶。本发明以出水孔的排水量为指标,采用工程实际应用中的母扣与公扣为研究对象,可揭示金属对金属密封处的粗糙度、密封处的接触压力、密封面接触长度、气体压力及螺纹脂对密封处气体泄露率的影响规律,具有有限元分析法无法实现的逼真性。由本发明得到的试验结论有很好的重现性,对油套管特殊螺纹接头密封配合的研发具有很好的指导意义。

技术研发人员:张弘鳞,林元华,刘强,肖杰,程金亮,陈浩,祝国川
受保护的技术使用者:西南石油大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/2
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