[實用新型]一種封隔器氣密封試驗系統

有效

• 申請號: 201720878328.2
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN207197750U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 劉芳杰;孫進正;劉建
• 申請（專利權）人: 青島中瑞泰軟控科技股份有限公司
• 主分類號: G01M3/28
• 分類號: G01M3/28;G01M3/32;G01M3/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及檢測技術領域，具體講是一種氣密封試驗方法和試驗系統。

背景技術

根據油氣鉆采行業標準，封隔器、防噴器、井口裝置等需要進行氣壓試驗，行業權威的API標準對封隔器有由低到高V6到V0級7個設計確認等級，其中，V2、V1、V0具有氣體試驗要求，要求“以空氣、氮氣或其他氣體或混合氣體作試驗介質”，“壓力試驗至少保壓15 min”,其中V2、V1氣體泄漏不能超過一定的體積標準，而V0要求無氣泡聚集，在高壓高溫環境（壓力＞103MPa或溫度等級大于177°C）使用的封隔器還應當在最高額定溫度、高于或等于最高額定壓力下進行試驗。《井下封隔器氣體密封性能試驗研究》（石油礦場機械，2016年第45卷，第1期第56-59頁）提出了一種“井下封隔器氣體密封性能的試驗方法”，將試驗用模擬封隔器安裝于高壓筒中，高壓筒置于恒溫箱內，將高壓筒和恒溫箱通過試壓管線、坐封管線和氣體泄漏收集管線與密封性能試驗系統連接，驗證高壓筒中試驗用模擬封隔器的密封性能。進行氣體試壓時，若密封不良，高壓氣體就會從試壓口突破密封件，從測試口沿氣體泄漏收集管線進入計量罐中，由于罐體是完全密封的，泄漏的氣體在罐體上部聚集，將清水通過溢流管排出，清水的液面高度通過液位傳感器傳送至控制柜和數據處理器，并將液面高度轉換為泄漏氣體的體積。這種方式原理簡單、構造方便，可以檢測出V2、V1泄漏氣體的體積，但是對于標準要求的V0等級測量時，僅能定性而難以定量，有一定的計量難度。

申請號為201220170841.3的井口裝置超高壓氣密封試驗系統提供了一種采油樹和防噴器等采油工具的氣密性試驗方法，將被測試工件連接到試壓裝置，并向工件中充入最高 210MPa 的氣體，將試驗工件沉入水中，看是否有由于工件泄露而形成的氣泡從水面冒出，同時試驗裝置要能檢測試驗過程中試驗工件內的氣體泄露導致的壓力下降值的大小。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種不同于現有技術方案的一種氣密封試驗方法，以及實現此方法的試驗系統，能夠從另一個角度解決氣密封試驗問題，特別對于微量泄漏情況有更精確的計量。

本發明的技術方案是：一種氣密封試驗方法，包括以下步驟：

（1）提高第一測試腔體中的氣體壓力到試驗壓力；

（2）檢測第二測試腔體的氣體壓力，所述第二測試腔體是與第一測試腔體采用密封件分隔開、氣體可能通過密封件由測試腔體泄漏進入的腔體，通過氣體壓力的變化來換算出泄漏氣體的摩爾量或大氣壓下的體積。

當第一測試腔體中的氣體壓力提升到試驗壓力時，若密封不良時，因為壓力差的作用，氣體會滲漏到相鄰腔體中，根據理想氣體狀態方程：PV=nRT，氣體的滲漏會造成相鄰腔體中的氣體摩爾量增加，在V、R、T三者都保持不變的情況下，僅會導致氣體壓力的變化，記錄下氣體壓力的變化，便可以換算出滲漏出氣體的摩爾量。其換算方式為：

假設第二測試腔體已有氣體的摩爾量為n₁，初始壓力為P₁，則初始平衡狀態為：

P₁V=n₁RT；（公式1）

假設泄漏過的氣體摩爾量為n₂,氣體滲漏過去后，壓力變化升高為P₂,則腔體滲漏后的氣體符合：

P₂V=（n₁+ n₂）RT；（公式2）

則公示1和公式2兩側分別相除，得：

P₂/P₁=（n₁+n₂）/ n₁；進而得：

n₂=（P₂/P₁）n₁- n₁；

通過PV=nRT也可以換算出泄漏氣體n₂大氣壓下的體積。

采用這種方式，在泄漏氣體n₂較少的情況下，所造成的壓力變化不明顯，從而影響了計量精度和效果，為此提出了一種改進：在步驟（2）前抽取氣體可能泄漏到腔體的氣體至真空狀態。

抽取氣體至真空狀態下，減小了n₁的量，從而使得靈敏度更高，便于測量微量氣體的泄漏；另外，在壓力越趨于零，氣體越符合理想氣體狀態方程；從而使得泄漏氣體n₂的體積換算更加方便；對于API標準要求的V0等級的測量時，不僅僅是定性，還可以定量。