能同时加载加压的水下井口头环空密封地面测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种能同时加载加压的水下井口头环空密封地面测试装置，包括模拟高压井口头、模拟套管悬挂器、金属密封总成、挡块、密封压盖、活塞体和上压盖；密封压盖下部与模拟套管悬挂器的中心孔侧壁密封配合、上部与模拟高压井口头内壁密封配合，活塞体与上压盖底部开口侧壁密封配合形成密封腔，模拟高压井口头外壁上设有与金属密封总成所在容腔连通的加压压力注入通道和加压传感器通道，上压盖顶面设有与密封腔连通的加载压力注入通道和加载传感器通道。该装置能实现同时加载加压、精确高效地模拟环空密封安装及测试过程，压载单元加载大小可精确控制，能够获取准确的密封激励压载，结构简单、组装方便。

【技术实现步骤摘要】
能同时加载加压的水下井口头环空密封地面测试装置
本专利技术属于海洋石油采油装备
，具体涉及一种能同时加载加压的水下井口头环空密封地面测试装置。
技术介绍
鉴于海洋油气生产的高风险性，密封性能成为水下油气装备的核心指标。当前水下油气开采过程中，水下井口头环空主要采用金属密封总成，金属密封总成由金属密封圈、密封驱动环及剪切销组成(剪切销将金属密封圈与密封驱动环连接一起)，该类密封均为自紧式密封，在安装时必须进行密封激励，才能在正常作业时发挥自紧功效，即，该类密封的原理是通过将密封驱动环挤入金属密封圈的U型腔来实现密封激励，但基于施工工艺影响，该类环空密封普遍存在一个共同特点，即密封驱动环并非直接由压载直接压入，而是施加激励内压撑大金属密封圈的U型腔后，再将密封驱动环挤压到位，由此来降低施工作业中对压载的要求。即，在真实情况下，金属密封总成通过同时加载加压实现密封激励。但是，目前的水下井口头环空密封地面测试装置无法实现同时加载加压的密封激励方式——目前采用的是直接加载方式，即直接通过大型压机(小型压机压载及作业空间无法满足要求)将密封驱动环压到最大位移，这种方式含有多种弊端：1.对测试设备要求较高，测试成本高；2.大型压机压载难以精确控制，无法获取准确的密封激励压载且极易过载损坏密封圈；3.该方式无法准确模拟正确的密封安装方式，失去了测试的意义。综上所述，有必要设计一套能够实现同时施加压载及激励内压、精确高效地模拟环空密封安装及测试过程的环空密封测试装置，并兼顾低成本、操作方便且可重复使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能同时加载加压的水下井口头环空密封地面测试装置，该装置能实现同时加载加压、精确高效地模拟环空密封安装及测试过程，压载单元加载大小可精确控制，能够获取准确的密封激励压载，结构简单、组装方便。本专利技术所采用的技术方案是：一种能同时加载加压的水下井口头环空密封地面测试装置，包括模拟高压井口头、坐放在模拟高压井口头内的模拟套管悬挂器、卡在模拟高压井口头和模拟套管悬挂器环空内的金属密封总成(金属密封总成包括相互配合的金属密封圈、密封驱动环和剪切销)、可拆卸的卡在模拟高压井口头上的挡块、放置在密封驱动环上的密封压盖、放置在密封压盖上的活塞体、底部开口套在活塞体上并且顶部被挡块限位的上压盖；密封压盖下部与模拟套管悬挂器的中心孔侧壁密封配合、上部与模拟高压井口头内壁密封配合，活塞体与上压盖底部开口侧壁密封配合形成密封腔，模拟高压井口头外壁上设有与金属密封总成所在容腔连通的加压压力注入通道和加压传感器通道，上压盖顶面设有与密封腔连通的加载压力注入通道和加载传感器通道。进一步地，模拟高压井口头外壁上设有至少两个加压压力注入通道，上压盖顶面设有至少两个加载压力注入通道。进一步地，加压压力注入通道的注入口高于密封压盖与模拟高压井口头内壁之间的最低处密封件。进一步地，挡块由整体挡环切割而成，其中一块挡块的两侧截面平行。进一步地，模拟高压井口头外壁上设有延伸至挡块外壁的解锁孔。进一步地，模拟套管悬挂器上设有泄压孔，泄压孔位于金属密封总成下方。进一步地，模拟高压井口头、模拟套管悬挂器、上压盖、活塞体和密封压盖上均设有吊装孔。进一步地，上压盖顶部设有与上压盖底部开口连通的开口，活塞体顶部伸入上压盖顶部开口内并与压盖顶部开口侧壁密封。进一步地，密封压盖顶面设有凹槽，凹槽内开设有通孔，通孔与模拟套管悬挂器的中心孔连通，活塞体底端配合的设在凹槽内。进一步地，密封压盖与模拟高压井口头之间、密封压盖与模拟套管悬挂器之间、上压盖与活塞体之间的各设有两道密封件，每道密封件均为O型圈和挡圈。本专利技术的有益效果是：1.测试时，依据设计压载值，通过加载压力注入通道向密封腔内打压，活塞体通过密封压盖下压密封驱动环、建立初始密封，依据设计密封激励压力值，通过加压压力注入通道向金属密封总成所在容腔打压、激励密封，同时，依据设计密封激励压载值，下压密封驱动环，激励内压及压载均施加到位后，保压一定时间，卸载、降压，至此，密封安装完成，依据测试流程，开展各项压力测试、压力循环测试及温度测试；上压盖和活塞体组成加载单元，通过打压实现载荷施加，并通过调节密封腔内压力精确控制压载载荷；金属密封总成和密封压盖组成加压单元，可实现同时加载加压、精确高效地模拟环空密封安装及测试过程；压载单元加载大小可精确控制(加压传感器通道外接压力传感器)，能够获取准确的密封激励压载，同时可验证不同压载下的密封能力，优化工艺参数；整个装置结构简单，组装方便，制造成本低且可重复使用。2.测试时，通过一个加压压力注入通道和一个加载压力注入通道加压，排空金属密封总成所在容腔以及密封腔内的空气，直至其余加压压力注入通道和加载压力注入通道有流体流出，停止注入，分别重新上紧堵头。3.加压压力注入通道的注入口的设置，便于排空金属密封总成所在容腔内气体。4.挡块分块安装和拆卸，其中一块挡块的两侧截面平行，方便安装时最后一块挡块顺利卡入。5.测试后拆卸时，若挡块由于卡紧而无法顺利取出时，可利用钢棒通过解锁孔推出挡块。6.泄压孔可以避免安装时金属密封总成下部形成封闭腔体，无法安装到位；同时，亦可通过观察泄压孔介质流出情况判断初始密封是否形成。7.吊装孔便于安装时吊运。8.活塞体顶部密封的伸入上压盖顶部开口内，活塞体和上压盖组合完成后，通过吊装活塞体顶部即可将活塞体和上压盖组合整体吊运，防止分开吊运不利于安装。9.通孔避免了活塞体、上压盖、模拟高压井口头和密封压盖之间形成封闭或近似封闭的腔体，阻碍活塞体的上下移动。10.O型圈适用于轴孔类配合的滑动密封，挡圈防止O型圈轴向窜动。附图说明图1是本专利技术实施例装配状态的剖视图。图2是本专利技术实施例测试状态的剖视图。图3是本专利技术实施例中模拟高压井口头的示意图。图4是本专利技术实施例中的多个挡块围成挡环的俯视图。图中：1-模拟高压井口头；2-挡块；3-上压盖；4-活塞体；5-密封压盖；6-密封驱动环；7-金属密封圈；8-泄压孔；9-模拟套管悬挂器；10-剪切销；11-密封压盖与模拟套管悬挂器之间的O型圈和挡圈；12.加压压力注入通道；13-密封压盖与模拟高压井口头之间的O型圈和挡圈；14-活塞体底部与上压盖之间的O型圈和挡圈；15-活塞体顶部与上压盖之间的O型圈及挡圈；16-加载压力注入通道；17-加压传感器通道；18-解锁孔。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。如图1和图2所示，一种能同时加载加压的水下井口头环空密封地面测试装置，包括模拟高压井口头1、坐放在模拟高压井口头1内的模拟套管悬挂器9(模拟高压井口头1内腔下部设有斜面支撑台阶，与模拟套管悬挂器9斜面支撑台阶相配合，支撑模拟套管悬挂器9，模拟高压井口头1内壁轮廓与标准高压井口头产品完全一致)、卡在模拟高压井口头1和模拟套管悬挂器9环空内的金属密封总成(金属密封总成包括相互配合的金属密封圈7、密封驱动环6和剪切销10)、可拆卸的卡在模拟高压井口头1上的挡块2、放置在密封驱动环6上的密封压盖5、放置在密封压盖5上的活塞体4、底部开口套在活塞体4上并且顶部被挡块2限位的上压盖3；密封压盖5下部与模拟套管悬挂器9的中心孔侧壁密封配合、上部与模拟高压井口头1内壁密封配合，活塞体4与上压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能同时加载加压的水下井口头环空密封地面测试装置，包括模拟高压井口头、坐放在模拟高压井口头内的模拟套管悬挂器、卡在模拟高压井口头和模拟套管悬挂器环空内的金属密封总成，金属密封总成包括相互配合的金属密封圈、密封驱动环和剪切销，其特征在于：模拟高压井口头内还设有可拆卸的卡在模拟高压井口头上的挡块、放置在密封驱动环上的密封压盖、放置在密封压盖上的活塞体、底部开口套在活塞体上并且顶部被挡块限位的上压盖；密封压盖下部与模拟套管悬挂器的中心孔侧壁密封配合、上部与模拟高压井口头内壁密封配合，活塞体与上压盖底部开口侧壁密封配合形成密封腔，模拟高压井口头外壁上设有与金属密封总成所在容腔连通的加压压力注入通道和加压传感器通道，上压盖顶面设有与密封腔连通的加载压力注入通道和加载传感器通道。

【技术特征摘要】
1.一种能同时加载加压的水下井口头环空密封地面测试装置，包括模拟高压井口头、坐放在模拟高压井口头内的模拟套管悬挂器、卡在模拟高压井口头和模拟套管悬挂器环空内的金属密封总成，金属密封总成包括相互配合的金属密封圈、密封驱动环和剪切销，其特征在于：模拟高压井口头内还设有可拆卸的卡在模拟高压井口头上的挡块、放置在密封驱动环上的密封压盖、放置在密封压盖上的活塞体、底部开口套在活塞体上并且顶部被挡块限位的上压盖；密封压盖下部与模拟套管悬挂器的中心孔侧壁密封配合、上部与模拟高压井口头内壁密封配合，活塞体与上压盖底部开口侧壁密封配合形成密封腔，模拟高压井口头外壁上设有与金属密封总成所在容腔连通的加压压力注入通道和加压传感器通道，上压盖顶面设有与密封腔连通的加载压力注入通道和加载传感器通道。2.如权利要求1所述的能同时加载加压的水下井口头环空密封地面测试装置，其特征在于：模拟高压井口头外壁上设有至少两个加压压力注入通道，上压盖顶面设有至少两个加载压力注入通道。3.如权利要求2所述的能同时加载加压的水下井口头环空密封地面测试装置，其特征在于：加压压力注入通道的注入口高于密封压盖与模拟高压井口头内壁之间的最低处密封件。4.如权利要求1所述的能同时加载加压的水下井口头环空密封地...

【专利技术属性】
技术研发人员：田红平，叶道辉，苏强，李昌亮，
申请(专利权)人：中石化石油机械股份有限公司江钻分公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42