一种测试非API管柱接头气密性的试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测试非API管柱接头气密性的试验装置及试验方法，该装置包括支撑架、底座、顶盖、密封单元试件、施压部件、高压供液系统、高压供气系统、气体泄漏检装置和软管；本发明专利技术利用施压部件和高压供液系统组成的可调节进给装置控制主密封面配合过盈量，采用高压供气系统提供密封单元试件内部不同压力值的高压气体，利用气体泄漏检装置监测到的气体泄漏率数据直接定量评估密封单元试件的气密性能；通过改变不同结构加工参数制造多个密封单元试件，依据试验步骤更换不同试件进行测试，并记录相应气体泄漏率数据，通过数据分析获得不同结构加工参数对非API管柱接头的主密封结构气密性的影响规律。

A Test Device and Method for Testing Air Tightness of Non-API Pipe Joints

The invention discloses a test device and a test method for testing the air tightness of non-API pipe string joints, which comprises a support frame, a base, a top cover, a test piece of a sealing unit, a pressure component, a high-pressure liquid supply system, a high-pressure gas supply system, a gas leakage detection device and a hose; the adjustable feed device composed of a pressure component and a high-pressure liquid supply system is used to control the main sealing surface coordination. The high-pressure gas supply system is used to provide high-pressure gases with different pressure values inside the sealing unit specimen, and the gas leakage rate data monitored by the gas leakage detection device is used to directly quantitatively evaluate the gas tightness performance of the sealing unit specimen. Several sealing unit specimens are manufactured by changing the processing parameters of different structures, and different specimens are replaced according to the test steps for testing, and corresponding records are recorded. Gas leakage rate data, through data analysis, the influence of different structural processing parameters on the gas tightness of the main sealing structure of non-API pipe string joints was obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种测试非API管柱接头气密性的试验装置及试验方法
本专利技术涉及用于高压气井石油管材的非API油套管接头
，具体涉及一种测试非API管柱接头气密性的试验装置及试验方法。
技术介绍
伴随着我国高压气田的大量开采，依靠螺纹脂密封螺纹牙间隙泄漏的API油套管接头无法满足严苛的使用环境要求，而非API油套管接头通过其专有的密封结构设计，可以很好的弥补API油套管接头在密封性能方面的不足。我国油气田使用较多的非API油套管接头主要为PSC接头(PremiumShoulderedConnection)，即采用扭矩台肩的金属密封结构接头。与普通API油套管接头依靠螺纹牙配合密封不同，这类非API油套管接头密封结构设计特点为：“主密封结构”以径向金属对金属过盈干涉配合密封为主，典型的径向密封形式有锥面对锥面、锥面对球面、柱面对球面、圆柱面对圆柱面等配合形式。目前，针对非API油套管接头密封性能的室内实物试验法主要存在以下不足：一是缺少专门针对非API油套管接头气密性试验的成熟设备，用于试验的试件往往采用实物油套管接头切割试件或1∶1全尺寸加工试件；二是现有的试验设备还是以检测金属对金属配合面接触压力值为主，通过该值计算来间接评估非API油套管接头的气密性能。这些问题不仅给试验操作带来极大不便还大大增加了试验成本，从而导致对非API油套管接头气密性影响因素及其影响规律室内试验研究的不够全面和深入。本专利技术的一种测试非API管柱接头气密性的试验装置、试验试件和试验方法弥补了上述不足，本研究从金属对金属过盈配合密封机理出发，设计专门针对非API油套管接头的试验装置，制造具有不同结构加工参数的密封单元试件，通过直接检测气体泄漏率数据，获得更为准确和全面的非API管柱接头主密封结构气密性的影响因素及其影响规律。
技术实现思路
本专利技术的目的在于弥补现有技术的缺陷和不足，提供了一种测试非API管柱接头气密性的试验装置及试验方法，能够对不同结构加工参数影响下的非API管柱接头主密封结构处的气体泄漏率进行测试检测，更加准确和直观的反映非API管柱接头主密封结构气密性在这些因素影响下的变化规律，为我国自主研发具有高密封性能的非API油套管接头提供理论指导和设计依据。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种测试非API管柱接头气密性的试验装置，具体包括：支撑架、底座、顶盖、密封单元试件、施压部件、高压供液系统、高压供气系统、气体泄漏检装置、软管；所述的高压供液系统包括：马达，液压泵，油箱，过滤器，可调节溢流阀，液体单向阀，液体压力表，三位四通换向阀，溢流阀；所述的高压供气系统包括：高压气源，气体单向阀，高压气体控制阀，气体压力表。所述的底座通过底座法兰盘安装在支撑架上，底座底部中心的高压气体输入口通过气体输入软管接头连接软管与高压供气系统相连，接箍密封试件通过接箍密封试件底部安装孔与底座内部中心底座定位柱的配合装入底座套筒中，管体密封试件在接箍密封试件上部，接箍密封试件的主密封面与管体密封试件的主密封面接触配合，顶盖通过顶盖法兰盘上的两个顶盖滑移配合孔与底座法兰盘上的两根顶盖滑移导向柱配合，确保顶盖内部中心定位柱插入管体密封试件的顶部中心定位孔内，管体密封试件的外壁在顶盖内卡槽内，施压部件的单活塞杆液压缸与高压供液系统相连，施压件扣压在顶盖法兰盘上，施压件底部中心位置的施压件定位孔与顶盖顶部中心位置的顶盖顶部中心定位柱配合，顶盖位移记录指针套在顶盖指针移动滑槽上，顶盖密封锁紧环安装在顶盖套筒底部，顶盖套筒右侧的泄漏气体输出口通过气体输出软管接头连接软管与气体泄漏检测装置相连；所述的马达与液压泵相连，马达开启后油箱内的液体经过滤器进入液压泵加压后流出，液体压力通过可调节溢流阀控制，液体从液压泵流出经过液体压力表和液体单向阀进入三位四通换向阀的进油口P，液体压力表显示给出进入三位四通换向阀的液体压力值，三位四通换向阀的回油口T与油箱相连，三位四通换向阀的工作油口A、B与施压部件中的单活塞杆液压缸的工作油口C、D相连，通过改变三位四通换向阀的阀芯位置来控制单活塞杆液压缸的活塞杆的伸出(左位)、停止(中位)、收回(右位)，在三位四通换向阀的工作油口B与单活塞杆液压缸的工作油口D之间设置一路与油箱相连的溢流阀，保护液压回路压力不超过工作额定值；所述的高压气体通过软管从高压气源流出，经过气体单向阀、高压气体控制阀和气体压力表，进入底座和密封单元试件内部，部分高压气体通过密封单元试件的金属对金属径向过盈密封配合面泄漏，泄漏气体从顶盖套筒右侧的泄漏气体输出口通过软管进入气体泄漏检测装置，高压气体控制阀负责开通或关闭高压气体以及控制其压力大小，气体压力表显示输入密封单元试件内的高压气体压力大小。所述的接箍密封试件主要结构加工参数包括：接箍密封试件主密封面倾角，接箍密封试件外径，接箍密封试件内径，接箍密封试件主密封面；所述的管体密封试件主要结构加工参数包括：管体密封试件主密封面倾角，管体密封试件主密封面，管体密封试件内径，管体密封试件主密封面长度；所述的接箍密封试件主密封面与管体密封试件主密封面接触，通过过盈配合完成金属对金属的径向密封结构形式。所述的底座定位柱密封槽和底座套筒密封槽内装入密封圈，保证接箍密封试件与底座套筒的配合面不会泄漏气体；所述的顶盖套筒密封槽内装入密封圈，保证接箍密封试件与顶盖套筒配合面不会泄漏气体；所述的底座法兰盘上的两根顶盖滑移导向柱的柱身内侧要加工上刻度，刻度精确到0.5mm；所述的顶盖位移记录指针可以在顶盖指针移动滑槽上滑动，滑动范围2cm。利用上述的一种测试非API管柱接头气密性的试验装置的试验方法，包括以下步骤：首先，试验前期准备工作，主要包括：制作接箍密封试件和管体密封试件；将马达、液压泵、油箱、过滤器、可调节溢流阀、液体单向阀、液体压力表、三位四通换向阀和溢流阀组装完成高压供液系统；通过软管将高压气源、气体单向阀、高压气体控制阀和气体压力表连接组成高压供气系统。其次，安装连接测试系统，主要分为以下几步：第一步，将底座通过底座法兰安装在支撑架上，将已经连接好软管的气体输入软管接头插入底座底部中心的高压气体输入口，确保密封圈已装入底座定位柱密封槽和底座套筒密封槽内后，再将接箍密封试件通过接箍密封试件底部安装孔与底座内部中心的底座定位柱的配合装入底座套筒中；第二步，将管体密封试件放在接箍密封试件上部，确保接箍密封试件主密封面与管体密封试件主密封面接触配合良好，在顶盖套筒密封槽内装入密封圈后，再将顶盖通过顶盖法兰盘上的两个顶盖滑移配合孔与底座法兰盘上的两根顶盖滑移导向柱配合，确保顶盖内部的中心定位柱插入管体密封试件的顶部中心定位孔内，同时管体密封试件的外壁在顶盖内卡槽内；第三步，将施压部件扣压在顶盖法兰盘上，确保施压件底部中心位置的施压件定位孔与顶盖顶部中心位置的顶盖顶部中心定位柱配合，将单活塞杆液压缸的工作油口与高压供液系统中的三位四通换向阀的工作油口相连，将已经连接好软管的气体输出软管接头插入顶盖套筒右侧的泄漏气体输出口，将软管的另一端气体泄漏检测装置相连。然后，开始测试记录数据，主要分为以下几步：第一步，移动顶盖位移记录指针在顶盖指针移动滑槽上的位置，使指针正好指向顶盖滑移导向柱上的某一整数刻度线，并记录此时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试非API管柱接头气密性的试验装置，其特征在于，包括：支撑架、底座、顶盖、密封单元试件、施压部件、高压供液系统、高压供气系统、气体泄漏检装置、软管；所述的高压供液系统包括：马达，液压泵，油箱，过滤器，可调节溢流阀，液体单向阀，液体压力表，三位四通换向阀，溢流阀；所述的高压供气系统包括：高压气源，气体单向阀，高压气体控制阀，气体压力表。

【技术特征摘要】
1.一种测试非API管柱接头气密性的试验装置，其特征在于，包括：支撑架、底座、顶盖、密封单元试件、施压部件、高压供液系统、高压供气系统、气体泄漏检装置、软管；所述的高压供液系统包括：马达，液压泵，油箱，过滤器，可调节溢流阀，液体单向阀，液体压力表，三位四通换向阀，溢流阀；所述的高压供气系统包括：高压气源，气体单向阀，高压气体控制阀，气体压力表。2.根据权利要求1所述的一种测试非API管柱接头气密性的试验装置，其特征在于，所述的底座通过底座法兰盘安装在支撑架上，底座底部中心的高压气体输入口通过气体输入软管接头连接软管与高压供气系统相连，接箍密封试件通过接箍密封试件底部安装孔与底座内部中心底座定位柱的配合装入底座套筒中，管体密封试件在接箍密封试件上部，接箍密封试件的主密封面与管体密封试件的主密封面接触配合，顶盖通过顶盖法兰盘上的两个顶盖滑移配合孔与底座法兰盘上的两根顶盖滑移导向柱配合，确保顶盖内部中心定位柱插入管体密封试件的顶部中心定位孔内，管体密封试件的外壁在顶盖内卡槽内，施压部件的单活塞杆液压缸与高压供液系统相连，施压件扣压在顶盖法兰盘上，施压件底部中心位置的施压件定位孔与顶盖顶部中心位置的顶盖顶部中心定位柱配合，顶盖位移记录指针套在顶盖指针移动滑槽上，顶盖密封锁紧环安装在顶盖套筒底部，顶盖套筒右侧的泄漏气体输出口通过气体输出软管接头连接软管与气体泄漏检测装置相连；所述的马达与液压泵相连，马达开启后油箱内的液体经过滤器进入液压泵加压后流出，液体压力通过可调节溢流阀控制，液体从液压泵流出经过液体压力表和液体单向阀进入三位四通换向阀的进油口P，液体压力表显示给出进入三位四通换向阀的液体压力值，三位四通换向阀的回油口T与油箱相连，三位四通换向阀的工作油口A、B与施压部件中的单活塞杆液压缸的工作油口C、D相连，通过改变三位四通换向阀的阀芯位置来控制单活塞杆液压缸的活塞杆的伸出(左位)、停止(中位)、收回(右位)，在三位四通换向阀的工作油口B与单活塞杆液压缸的工作油口D之间设置一路与油箱相连的溢流阀，保护液压回路压力不超过工作额定值；所述的高压气体通过软管从高压气源流出，经过气体单向阀、高压气体控制阀和气体压力表，进入底座和密封单元试件内部，部分高压气体通过密封单元试件的金属对金属径向过盈密封配合面泄漏，泄漏气体从顶盖套筒右侧的泄漏气体输出口通过软管进入气体泄漏检测装置，高压气体控制阀负责开通或关闭高压气体以及控制其压力大小，气体压力表显示输入密封单元试件内的高压气体压力大小。3.根据权利要求1所述的一种测试非API管柱接头气密性的试验装置，其特征在于，所述的接箍密封试件主要结构加工参数包括：接箍密封试件主密封面倾角，接箍密封试件外径，接箍密封试件内径，接箍密封试件主密封面；所述的管体密封试件主要结构加工参数包括：管体密封试件主密封面倾角，管体密封试件主密封面，管体密封试件内径，管体密封试件主密封面长度；所述的接箍密封试件主密封面与管体密封试件主密封面接触，通过过盈配合完成金属对金属的径向过盈密封结构形式。4.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：许志倩，闫怡飞，闫相祯，殷晓康，王明达，朱渊，孔得朋，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37