一种连续测试特殊螺纹密封面气体泄漏率的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于油井管螺纹连接技术领域，公开了一种连续测试特殊螺纹密封面气体泄漏率的实验装置，特殊螺纹管体端上部安装有自动上扣装置；自动上扣装置连接有刻度尺；刻度尺的下端插接在上部结构上表面；上部结构内开有贯通上部结构的注液孔；注液孔连通位于上部结构下端的液体腔室；液体腔室的下端连接有下部结构；下部结构的中心处开有气体腔室；所述气体腔室的底部开有注气孔等。本实用新型专利技术可通过自动上扣装置连续控制密封面接触长度、过盈量和平均接触应力，并测试高温高压环境下特殊螺纹密封面气体泄漏速率，为定量评价特殊螺纹气密封性能和优化密封参数提供理论依据。

An experimental device for continuously testing gas leakage rate of special thread sealing surface

The utility model belongs to the technical field of oil well pipe thread connection, and discloses an experimental device for measuring the gas leakage rate of the special thread sealing surface continuously. The upper part of the special thread tube is installed with an automatic buckle device; the automatic buckling device is connected with a scale ruler; the lower end of the scale ruler is inserted on the upper surface of the upper structure; the upper structure is connected to the upper structure. The injection hole is filled with the upper structure; the injection hole is connected to the liquid chamber at the lower end of the upper structure; the lower end of the liquid chamber is connected with a lower structure; a gas chamber is opened at the center of the lower structure; the bottom of the chamber has a gas injection. The utility model can continuously control the contact length, the amount of interference and the average contact stress of the seal surface through the automatic buckle device, and test the gas leakage rate of the special thread sealing surface under high temperature and high pressure, and provide the rationale for the quantitative evaluation of the special thread gas seal performance and the optimization of the sealing parameters.

【技术实现步骤摘要】
一种连续测试特殊螺纹密封面气体泄漏率的实验装置
本技术属于油井管螺纹连接
，尤其涉及一种连续测试特殊螺纹密封面气体泄漏率的实验装置。
技术介绍
特殊螺纹密封参数(密封接触长度和过盈量)直接影响螺纹气体泄漏率，密封参数设计不合理将诱发气井环空带压，影响气井安全。目前，主要通过有限元方法分析密封面接触应力来设计密封参数，再根据该密封参数制造全尺寸或缩小尺寸的特殊螺纹并开展气密封实验以验证密封参数设计是否合理。由于有限元方法往往需做出较多的简化和假设，因此通过接触应力间接优化特殊螺纹密封参数往往达不到预期效果。特殊螺纹密封性能可直接由螺纹气体泄漏率来表征，而目前缺乏能够连续改变特殊螺纹密封参数并动态测试其气体泄漏率的实验装置和方法，因而不利于特殊螺纹密封参数优化设计。综合上述，现有技术存在的问题是：基于有限元的接触应力分析方法对于特殊螺纹密封参数设计存在局限性。因此开发一种能够连续改变特殊螺纹密封参数并能动态测试螺纹气体泄漏率的实验装置和方法，对于定量评价螺纹密封性能、优化密封参数具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术提供了一种连续测试特殊螺纹密封面气体泄漏率的实验装置。可通过自动上扣装置连续控制密封面接触长度、过盈量和平均接触应力，并定量测试特殊螺纹密封面气体泄漏速率，为定量评价特殊螺纹气密封性能和优化密封参数提供理论依据。本技术是这样实现的，一种连续测试特殊螺纹密封面气体泄漏率的实验装置，所述连续测试特殊螺纹密封面气体泄漏率的实验装置的特殊螺纹管体端上部套装有自动上扣装置；所述自动上扣装置滑动连接有刻度尺；所述刻度尺的下端插接在上部结构上表面；所述上部结构内开有贯通上部结构的注液孔；所述注液孔连通位于上部结构下端的液体腔室；所述液体腔室的下端连接有下部结构；所述下部结构的中心出开有气体腔室；所述气体腔室的底部开有注气孔；所述上部结构的中心处开有容纳特殊螺纹管体端穿过的锥形凹槽；所述特殊螺纹管体端的下端穿过所述锥形凹槽与气体腔室上部的接箍端相接并形成金属对金属密封副；所述下部结构开有排液孔；所述排液孔通过套接在排液孔的密封接头与位于下部结构和上部结构一侧的玻璃量筒连接；所述玻璃量筒的最底刻度低于上部结构上表面。进一步，所述上部结构通过上下带螺纹的固定杆连接下部结构。进一步，所述注气孔通过管道依次连接阀门、氮气瓶；所述管道上插接有压力表。进一步，所述注液孔上端扣接有密封帽；所述液体腔室的周围安装有环形液体腔室壁罩；所述液体腔室壁罩的上下两端分别与上部结构、下部结构连接；液体腔室壁罩的上端与上部结构和液体腔室壁罩的下端与下部结构接触处套装有环形密封圈。进一步，所述下部结构与地面固定钢板通过螺栓连接。本技术的优点及积极效果为：通过自动上扣装置连续控制密封面接触长度、过盈量和平均接触应力，并定量测试特殊螺纹密封面气体泄漏速率，为定量评价特殊螺纹气密封性能和优化密封参数提供理论依据。本技术结构简单，操作方便，可连续定量测试特殊螺纹密封面气体泄漏速率，其劳动强度低，时间消耗短，工作效率高。本技术结构简单，操作方便，可通过自动上扣装置连续控制密封面接触长度、过盈量和平均接触应力，并测试高温高压环境下特殊螺纹密封面气体泄漏速率，为定量评价特殊螺纹气密封性能和优化密封参数提供理论依据。附图说明图1是本技术实施例提供的连续测试特殊螺纹密封面气体泄漏率的实验装置结构示意图。图2是本技术实施例提供的图1的截面图。图中：1、特殊螺纹管体端；2、上部结构；3、下部结构；4、刻度尺；5、液体腔室壁罩；6、固定钢板；7、环形密封圈；8、自动上扣装置；9、玻璃量筒；10、注液孔；11、密封帽；12、排液孔；13、注气孔；14、压力表；15、阀门；16、氮气瓶；17、螺栓；18、密封接头；19、液体腔室；20、气体腔室；21、金属对金属密封副；22、固定杆。图3是本技术实施例提供的密封面刚好接触图。图4是本技术实施例提供的密封参数为L1、δr1、σc1时接触图。图5是本技术实施例提供的密封参数为Li、δri、σci时接触图。图6是本技术实施例提供的密封参数为Ln、δrn、σcn时接触图。图7是本技术实施例提供的轴向接触长度与扭矩关系曲线图；图中：(S0，T0)→(对应图3)；(S1，T1)→(对应图4)；(Si，Ti)→(对应图5)；(Sn，Tn)→(对应图6)。图8是本技术实施例提供的轴向接触长度计算细部图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术结构简单，操作方便，可连续定量测试特殊螺纹密封面气体泄漏速率，其劳动强度低，时间消耗短，工作效率高。下面结合附图对本技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本技术实施例提供的连续测试特殊螺纹密封面气体泄漏率的实验装置的特殊螺纹管体端1上部套装右自动上扣装置8；所述自动上扣装置8滑动连接有刻度尺4；所述刻度尺4的下端插接在上部结构2上表面；所述上部结构内开有贯通上部结构的注液孔10；所述注液孔10连通位于上部结构下端的液体腔室19；所述液体腔室19的下端连接有下部结构3；所述下部结构3的中心出开有气体腔室20；所述气体腔室的底部开有注气孔13；所述上部结构的中心处开有容纳特殊螺纹管体端1穿过的锥形凹槽；所述特殊螺纹管体端的下端穿过所述锥形凹槽与气体腔室13上部的接箍端相接并形成金属对金属密封副21；所述下部结构3开有排液孔12；所述排液孔12通过套接在排液孔的密封接头18与位于下部结构和上部结构一侧的玻璃量筒9连接；所述玻璃量筒的最底刻度低于上部结构上表面。所述上部结构2通过上下带螺纹的固定杆22连接下部结构。所述注气孔13通过管道依次连接阀门15、氮气瓶16；所述管道上插接有压力表14。所述注液孔上端扣接有密封帽11；所述液体腔室的周围面安装有环形液体腔室壁罩5；所述液体腔室壁罩5的上下两端分别与上部结构2、下部结构3连接；液体腔室壁罩的上端与上部结构和液体腔室壁罩的下端与下部结构接触处套装有环形密封圈7。所述下部结构3与地面固定钢板6通过螺栓17连接。下面结合具体实施例对本技术作进一步描述。如图2所示，本技术实施例提供的连续测试特殊螺纹密封面气体泄漏率的实验装置的特殊螺纹管体端1，管体端由下部锥体段、中部光滑圆柱段和上部外螺纹段组成，下部锥体段锥度为1/64～1/8，轴向长度为S，中部光滑圆柱段外径略小于圆孔直径d，长度为H-S，上部外螺纹段长度大于h+S。特殊螺纹管体端1上部可安装自动上扣装置8，可自动显示上扣扭矩值并与一旁的刻度尺4对应从而读取上扣时特殊螺纹管体端1的垂直位移。上部结构2，为环形，中部有直径为d的圆孔，圆孔内加工内螺纹，内螺纹与特殊螺纹管体端1上部外螺纹外径配套，圆孔高度为h，上部结构上面有注液孔10、刻度尺4，注液孔10上有密封帽11。下部结构3，中部有锥形凹槽，锥形凹槽锥度与管体端下部锥体段锥度相同，锥形凹槽高度大于2S，锥形凹槽部分模拟特殊螺纹接箍端，用于与特殊螺纹管体端1之间形成金属对金属密封副21本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续测试特殊螺纹密封面气体泄漏率的实验装置，其特征在于，所述连续测试特殊螺纹密封面气体泄漏率的实验装置的特殊螺纹管体端上部套装有自动上扣装置；所述自动上扣装置滑动连接有刻度尺；所述刻度尺的下端插接在上部结构上表面；所述上部结构内开有贯通上部结构的注液孔；所述注液孔连通位于上部结构下端的液体腔室；所述液体腔室的下端连接有下部结构；所述下部结构的中心出开有气体腔室；所述气体腔室的底部开有注气孔；所述上部结构的中心处开有容纳特殊螺纹管体端穿过的锥形凹槽；所述特殊螺纹管体端的下端穿过所述锥形凹槽与气体腔室上部的接箍端相接并形成金属对金属密封副；所述下部结构开有排液孔；所述排液孔通过套接在排液孔的密封接头与位于下部结构和上部结构一侧的玻璃量筒连接；所述玻璃量筒的最底刻度低于上部结构上表面。

【技术特征摘要】
1.一种连续测试特殊螺纹密封面气体泄漏率的实验装置，其特征在于，所述连续测试特殊螺纹密封面气体泄漏率的实验装置的特殊螺纹管体端上部套装有自动上扣装置；所述自动上扣装置滑动连接有刻度尺；所述刻度尺的下端插接在上部结构上表面；所述上部结构内开有贯通上部结构的注液孔；所述注液孔连通位于上部结构下端的液体腔室；所述液体腔室的下端连接有下部结构；所述下部结构的中心出开有气体腔室；所述气体腔室的底部开有注气孔；所述上部结构的中心处开有容纳特殊螺纹管体端穿过的锥形凹槽；所述特殊螺纹管体端的下端穿过所述锥形凹槽与气体腔室上部的接箍端相接并形成金属对金属密封副；所述下部结构开有排液孔；所述排液孔通过套接在排液孔的密封接头与位于下部结构和上部结构一侧的玻璃量筒连接；所述玻璃量筒的最底刻度低于上...

【专利技术属性】
技术研发人员：许红林，龙学渊，杨斌，苏堪华，郭晓乐，王均，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：新型
国别省市：重庆,50