[發明專利]一種金屬-金屬密封接頭密封面接觸壓力檢測方法及設備

有效

• 申請號: 201110231161.8
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102928139A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 申昭熙;王建軍;路彩虹;李磊
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: G01L1/25
• 分類號: G01L1/25;G01B17/00
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術領域

本發明涉及一種金屬-金屬密封接頭密封面接觸壓力檢測方法及設備。

背景技術

石油工業用油管、套管是石油、天然氣勘探等開發中的必須的裝備，尤其是對高壓超高壓氣井而言，帶金屬-金屬密封的特殊螺紋接頭，一旦密封面未接觸，井下管柱接頭處必定發生泄漏，將直接影響使用的安全和產能效益。為了防止井下管柱泄漏發生，普遍采用對油套管接頭抽樣實物試驗評價方法檢查，每次抽取的試樣與試驗檢測的費用都在百萬元左右，要費時1個月。也有油田在現場對每個接頭利用添加氦氣的直接加壓方法進行氣密封檢測的，5000米深的井檢測費用就高達200萬，且每個接頭檢測要耗時5分鐘以上。上述兩種方法均存在成本高昂、操作費時等問題，給用戶帶來不便。充分利用快速無損檢測方法對金屬-金屬密封的接頭進行密封面接觸狀態的檢測，可解決現有方法存在的成本高、效率低的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種金屬-金屬密封接頭密封面接觸壓力檢測方法及設備，一種利用電磁超聲的檢測方法，可實現帶金屬-金屬密封結構的油套管接頭密封面上接觸壓力無損檢測，可用于定性檢測石油天然氣工業用油套管金屬密封接頭密封面接觸壓力及接觸長度。

本發明所述的金屬-金屬密封接頭密封面接觸壓力檢測方法，如圖1所示，由電磁超聲發射探頭1與電磁超聲接收探頭2進行接觸狀態的檢測，入射角3大于密封面角4，用改變電磁超聲探頭的磁場方向來改變入射波方向。圖1(a)是兩個探頭處于接頭中間位置的超聲波傳播，此時接收探頭收到完整的反射波，信號幅值最大。探頭向左逐漸移動，探頭移動至圖1(b)，過程中接收探頭2也可向右移動，反射波到達臺肩面與密封面倒角處，此時反射波經二次反射后向右傳播，檢測探頭開始接收不到反射波，信號幅值最小。探頭移動至圖1(c)，接收探頭也向左移動，開始檢測到完整的反射波。繼續移動至圖1(d)，入射波到達密封面處，探頭也隨反射超聲信號方向逐漸移動，由于密封面接觸壓力逐漸的增加，接觸緊密度越來越好，從內螺紋投射到外螺紋趨于的波能量越來越高，接收探頭2可接收到的反射波逐漸減弱。到一定程度后反射波又逐漸增強，直至入射波到達圖示非接觸區，反射波再次達到極值。探頭接收到的反射波幅值及接收時間如圖2(a)所示。如果二次接收到的反射波幅值沒有如圖2(a)中的逐漸降低過程，如圖2(b)，則可判定接頭密封面接觸狀態不好，發生泄漏的可能性較大。

本發明所述的金屬-金屬密封接頭密封面接觸壓力檢測所用的設備是發射探頭1和接收探頭2分別通過兩根小螺桿與小電動機5相連，兩根小螺桿可左右調整位置，小電機5固定在螺桿6上，可在螺桿6上左右移動，螺桿6與電機7連接；電機7固定到環形支撐11上，環形支撐11與帶齒圓環12形成一個整體，大電機8與固定圓環13相連，通過螺釘9固定在管體表面，帶齒圓環12通過滾珠14置于固定圓環13外，帶齒圓環12與大電機8齒合。

大電機8通過帶齒圓環12上的齒10帶動帶齒圓環12轉動，帶齒圓環12通過滾珠14帶動固定圓環13轉動；同時帶動環形支撐11、電機7、螺桿6、小電動機5和2個探頭轉動；可先轉動電機7沿軸線方向移動檢測，入射波到達非接觸區后返回，轉動一個角度，繼續沿軸向移動檢測，直至檢測完整個圓周。

本發明所述的金屬-金屬密封接頭密封面接觸壓力檢測方法實現了帶金屬-金屬密封結構的油套管接頭密封面上接觸壓力無損檢測，可用于定性檢測石油天然氣工業用油套管金屬密封接頭密封面接觸壓力及接觸長度。

附圖說明

圖1(a)探頭接箍內表面反射??(b)臺肩面反射??(c)過渡區反射??(d)密封面反射。

圖2探頭移動過程中反射波幅值及達到時間的變化

(a)正常情況??(b)接觸狀態不好情況

圖3檢測設備??(a)軸向??(b)環向投影圖。

其中：1、發射探頭??2、接收探頭??3、入射角??4、密封面角??5、小電動機??6、螺桿??7、電機??8、大電機??9、螺釘??10、齒??11、支撐圓環??12、帶齒圓環??13、固定圓環??14、滾珠??a、外螺紋??b、內螺紋??c、非接觸區

具體實施方式

可按圖3所示，進行油套管接頭密封面接觸狀態的檢測。發射探頭1和接收探頭2分別通過兩根小螺桿與小電動機5相連，兩根小螺桿可左右調整位置，小電機5固定在螺桿6上，可在螺桿6上左右移動，螺桿6與電機7連接；電機7固定到環形支撐11上，環形支撐11與帶齒圓環12形成一個整體，大電機8與固定圓環13相連，通過螺釘9固定在管體表面，帶齒圓環12通過滾珠14置于固定圓環13外。

控制電機7，使發射探頭1和接收探頭2移動到內螺紋a的適當位置。對接收探頭2施加激勵信號，控制小電機5，移動發射探頭1到可接收到超聲信號的位置。控制電機7，逐漸向左移動發射探頭1和接收探頭2，記錄檢測到的信號。當檢測到接頭的非接觸區c后，反向轉動電機7和小電機5，使探頭位置復位，然后轉動大電機8，使探頭沿管體環向轉動一定位置，重新開始上述檢測過程。當大電機8使環形支撐11和帶齒圓環12轉動一周后，即可對接頭密封面整體接觸狀態做出判斷。