CN102419286A

CN102419286A - 石油套管全尺寸外压挤毁试验装置

Info

Publication number: CN102419286A
Application number: CN2011104301930A
Authority: CN
Inventors: 史交齐; 杨析; 张锲石
Original assignee: XI'AN 3D STRESS ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XI'AN 3D STRESS ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2012-04-18

Abstract

本发明涉及工程管材及其配套构件的测试装置技术领域，具体涉及一种石油套管全尺寸外压挤毁试验装置。现有技术的类似装置，在测试误差、压力等级、测试效率、成本、寿命等方面难以满足工程需要。为克服现有技术存在的不足，本发明提供的技术方案是：石油套管全尺寸外压挤毁试验装置，包括水平横卧的圆柱形的筒体，密封组件，支撑框架和介质增压单元；在筒体的两端内部设置有密封组件，所述筒体管壁上设置有检测孔，导管通过检测孔与筒体连通，导管的另一端与介质增压单元连接；所述筒体的下部设置有排泄阀。本发明可满足工程技术的需要。

Description

石油套管全尺寸外压挤毁试验装置

技术领域

本发明涉及工程管材及其配套构件的测试装置技术领域，具体涉及一种石油套管全尺寸外压挤毁试验装置。

背景技术

石油套管的外压抗挤毁强度是其最重要的性能指标之一，尤其是随着我国石油工业的发展，深井、超深井、高压气井、高温高压井等苛刻工况条件的油气井越来越多，对套管的抗挤毁性能要求也越来越高，因套管的抗挤毁强度不足导致的油气井失效事故也越来越多。分析其失效原因，主要是因为影响套管实际抗挤毁强度的因素较多，如管体的材料强度，壁厚均匀度，内外径椭圆度，外径与壁厚之比以及管体残余应力、不均匀载荷等，而目前设计中均根据理想圆截面推导出的挤毁压力公式进行抗挤强度的校核，难以准确反映管材实际抗挤毁性能，从而影响油田实际使用效果，所以如何测试套管的实际抗挤毁强度，评价影响套管抗挤毁性能的因素，对于石油工程显得尤为重要，同时，准确测试出套管的抗挤毁强度对于提高套管的设计水平、套管的使用安全、开发新型高抗挤套管、减少油田失效事故也具有重要的意义。

为了准确测试和评价管材的抗挤毁性能，需要建立一套石油套管全尺寸外压挤毁试验装置，能方便、准确的测试出管材的抗挤毁强度。目前国内、外虽有类似的装置，但在测试误差、压力等级、测试效率、成本、寿命等方面难以满足工程需要，无法进行工业推广。而石油管材的适用范围非常广泛，如果不能对其进行必要的外压挤毁测试，将导致各类危险的产生。

发明内容

本发明提供一种石油套管全尺寸外压挤毁试验装置，以克服现有技术对工石油套管外压挤毁测试中存在的不足，满足工程技术的需要。

为克服现有技术存在的不足，本发明提供的技术方案是：石油套管全尺寸外压挤毁试验装置，包括水平横卧的圆柱形的筒体，密封组件，支撑框架和介质增压单元；所述筒体架设于支撑框架上，所述筒体的两端设置有端盖法兰，端盖法兰上均布有连接螺栓，端盖法兰上设置有端盖法兰吊钩，在筒体的两端内部设置有密封组件，密封组件和端盖法兰连接；所述筒体管壁上设置有检测孔，导管通过检测孔与筒体连通，导管的另一端与介质增压单元连接；所述筒体的下部设置有排泄阀。

上述密封组件包括环状的第一密封法兰、弹性密封材料和第二密封法兰，弹性密封材料夹设于第一密封法兰和第二密封法兰之间，三者由内方螺栓连接为一体。

还包括控制单元，所述筒体上穿设有压力传感器，压力传感器通过信号电缆分别与介质增压单元和控制单元相连。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1.提供了仿真的工况条件，可真实反映管材及其配套构件的情况：在测试被测管材挤毁性能同时，对发生变形的被测管材两端实现自密封。试验过程中，第一密封法兰、弹性密封材料和第二密封法兰通过内方螺栓连接为一体的密封组件，穿过试样并设置在筒体内后，通过内方螺栓预紧后，就会形成初始密封，并形成密封压力腔，随着压力逐渐变大，对筒体两端的密封组件中的弹性密封材料施压也会涨大，形成密封，压力越大，密封效果越好，从而实现自密封，同时，由于试样处于自由伸长状态，不对试样产生附加载荷，试验过程更贴近真实工况。

2.主体结构为卧式筒体，两端有多个螺纹紧固件紧固连接，结构可耐受100-350MPa的高压，能够实现大型载荷试验。

3.本发明的筒体为完整结构，不出现焊接连接，端盖法兰与筒体采用螺纹紧固，实现了系统的便于装卸的便易性。

4.该试验装置能理想地完成石油套管的外压试验，其结构有效克服了管体自身不圆对密封效果的影响，显著提高了系统的试验压力等级，最大试验压力经测试达到350MPa,远高于目前的200MPa的压力等级。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是密封组件的结构示意图。

附图标记说明如下：

1.介质增压单元， 2.控制单元， 3.端盖吊钩， 4.导管， 5.检测孔，

6.筒体， 7.信号电缆， 8.压力传感器， 9. 密封组件，10.端盖法兰，

11.试样，12.支撑框架， 13.排泄阀， 14第二密封法兰，15 内方螺栓，

16.第一密封法兰，17 弹性密封材料。

具体实施方式

下面将结合附图多本发明进行详细地说明。

参见图1，石油套管全尺寸外压挤毁试验装置，包括水平横卧的圆柱形的筒体6、密封组件9、支撑框架12、控制单元2和介质增压单元1。所述筒体6架设于支撑框架12上，筒体6的两端设置有端盖法兰10，端盖法兰10上均布有连接螺栓，端盖法兰10上设置有端盖法兰吊钩3，在筒体6的两端内部设置有密封组件9，密封组件9和端盖法兰10连接，本实施例中，所说的密封组件9包括环状的第一密封法兰 16、弹性密封材料17和第二密封法兰14，弹性密封材料17夹设于第一密封法兰 16和第二密封法兰14之间，三者由内方螺栓 16连接为一体。所说筒体6管壁上设置有检测孔5，导管4通过检测孔5与筒体6连通，导管4的另一端与介质增压单元1连接。所说的筒体6上穿设有压力传感器8，压力传感器8通过信号电缆7分别与介质增压单元1和控制单元2相连。所说筒体6的下部设置有排泄阀13。

在进行外压挤毁试验时：

（一）先将试样11两端安装密封组件9后，一起穿过筒体并放置于筒体6中，将密封组件9和端盖法兰10的连接螺栓紧固，在试样16外壁与筒体6内壁之间形成密封压力腔，用于施压介质。

（二）开启介质增压单元1和控制单元模块2，自动/手动控制施压介质（水或油），通过安装于筒体6上的导管4将施压介质注入密封压力腔内，实现对试样11的加载。

（四）控制单元模块2完成数据采集、传送、试验监控等。

（五）实验结束，施压介质通过排泄阀13排出，卸载端盖法兰10和密封组件9，取出被测试样11。

Claims

1.石油套管全尺寸外压挤毁试验装置，其特征在于：包括水平横卧的圆柱形的筒体（6），密封组件（9），支撑框架（12）和介质增压单元（1）；所述筒体(6)架设于支撑框架（12）上，所述筒体（6）的两端设置有端盖法兰（10），端盖法兰（10）上均布有连接螺栓，端盖法兰（10）上设置有端盖法兰吊钩（3），在筒体（6）的两端内部设置有密封组件（9），密封组件（9）和端盖法兰（10）连接；所述筒体（6）管壁上设置有检测孔（5），导管（4）通过检测孔（5）与筒体(6)连通，导管（4）的另一端与介质增压单元（1）连接；所述筒体（6）的下部设置有排泄阀(13)。

2.根据权利要求1所述石油套管全尺寸外压挤毁试验装置，其特征在于：所述密封组件（9）包括环状的第一密封法兰（16）、弹性密封材料（17）和第二密封法兰（14），弹性密封材料（17）夹设于第一密封法兰（16）和第二密封法兰（14）之间，三者由内方螺栓（16）连接为一体。

3.根据权利要求1或2所述石油套管全尺寸外压挤毁试验装置，其特征在于：还包括控制单元（2），所述筒体(6)上穿设有压力传感器（8），压力传感器（8）通过信号电缆（7）分别与介质增压单元（1）和控制单元（2）相连。