[发明专利]一种金属-金属密封接头密封面接触压力检测方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属-金属密封接头密封面接触压力检测方法及设备。

背景技术

石油工业用油管、套管是石油、天然气勘探等开发中的必须的装备，尤其是对高压超高压气井而言，带金属-金属密封的特殊螺纹接头，一旦密封面未接触，井下管柱接头处必定发生泄漏，将直接影响使用的安全和产能效益。为了防止井下管柱泄漏发生，普遍采用对油套管接头抽样实物试验评价方法检查，每次抽取的试样与试验检测的费用都在百万元左右，要费时1个月。也有油田在现场对每个接头利用添加氦气的直接加压方法进行气密封检测的，5000米深的井检测费用就高达200万，且每个接头检测要耗时5分钟以上。上述两种方法均存在成本高昂、操作费时等问题，给用户带来不便。充分利用快速无损检测方法对金属-金属密封的接头进行密封面接触状态的检测，可解决现有方法存在的成本高、效率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属-金属密封接头密封面接触压力检测方法及设备，一种利用电磁超声的检测方法，可实现带金属-金属密封结构的油套管接头密封面上接触压力无损检测，可用于定性检测石油天然气工业用油套管金属密封接头密封面接触压力及接触长度。

本发明所述的金属-金属密封接头密封面接触压力检测方法，如图1所示，由电磁超声发射探头1与电磁超声接收探头2进行接触状态的检测，入射角3大于密封面角4，用改变电磁超声探头的磁场方向来改变入射波方向。图1(a)是两个探头处于接头中间位置的超声波传播，此时接收探头收到完整的反射波，信号幅值最大。探头向左逐渐移动，探头移动至图1(b)，过程中接收探头2也可向右移动，反射波到达台肩面与密封面倒角处，此时反射波经二次反射后向右传播，检测探头开始接收不到反射波，信号幅值最小。探头移动至图1(c)，接收探头也向左移动，开始检测到完整的反射波。继续移动至图1(d)，入射波到达密封面处，探头也随反射超声信号方向逐渐移动，由于密封面接触压力逐渐的增加，接触紧密度越来越好，从内螺纹投射到外螺纹趋于的波能量越来越高，接收探头2可接收到的反射波逐渐减弱。到一定程度后反射波又逐渐增强，直至入射波到达图示非接触区，反射波再次达到极值。探头接收到的反射波幅值及接收时间如图2(a)所示。如果二次接收到的反射波幅值没有如图2(a)中的逐渐降低过程，如图2(b)，则可判定接头密封面接触状态不好，发生泄漏的可能性较大。

本发明所述的金属-金属密封接头密封面接触压力检测所用的设备是发射探头1和接收探头2分别通过两根小螺杆与小电动机5相连，两根小螺杆可左右调整位置，小电机5固定在螺杆6上，可在螺杆6上左右移动，螺杆6与电机7连接；电机7固定到环形支撑11上，环形支撑11与带齿圆环12形成一个整体，大电机8与固定圆环13相连，通过螺钉9固定在管体表面，带齿圆环12通过滚珠14置于固定圆环13外，带齿圆环12与大电机8齿合。

大电机8通过带齿圆环12上的齿10带动带齿圆环12转动，带齿圆环12通过滚珠14带动固定圆环13转动；同时带动环形支撑11、电机7、螺杆6、小电动机5和2个探头转动；可先转动电机7沿轴线方向移动检测，入射波到达非接触区后返回，转动一个角度，继续沿轴向移动检测，直至检测完整个圆周。

本发明所述的金属-金属密封接头密封面接触压力检测方法实现了带金属-金属密封结构的油套管接头密封面上接触压力无损检测，可用于定性检测石油天然气工业用油套管金属密封接头密封面接触压力及接触长度。

附图说明

图1(a)探头接箍内表面反射  (b)台肩面反射  (c)过渡区反射  (d)密封面反射。

图2探头移动过程中反射波幅值及达到时间的变化

(a)正常情况  (b)接触状态不好情况

图3检测设备  (a)轴向  (b)环向投影图。

其中：1、发射探头  2、接收探头  3、入射角  4、密封面角  5、小电动机  6、螺杆  7、电机  8、大电机  9、螺钉  10、齿  11、支撑圆环  12、带齿圆环  13、固定圆环  14、滚珠  a、外螺纹  b、内螺纹  c、非接触区

具体实施方式

可按图3所示，进行油套管接头密封面接触状态的检测。发射探头1和接收探头2分别通过两根小螺杆与小电动机5相连，两根小螺杆可左右调整位置，小电机5固定在螺杆6上，可在螺杆6上左右移动，螺杆6与电机7连接；电机7固定到环形支撑11上，环形支撑11与带齿圆环12形成一个整体，大电机8与固定圆环13相连，通过螺钉9固定在管体表面，带齿圆环12通过滚珠14置于固定圆环13外。

控制电机7，使发射探头1和接收探头2移动到内螺纹a的适当位置。对接收探头2施加激励信号，控制小电机5，移动发射探头1到可接收到超声信号的位置。控制电机7，逐渐向左移动发射探头1和接收探头2，记录检测到的信号。当检测到接头的非接触区c后，反向转动电机7和小电机5，使探头位置复位，然后转动大电机8，使探头沿管体环向转动一定位置，重新开始上述检测过程。当大电机8使环形支撑11和带齿圆环12转动一周后，即可对接头密封面整体接触状态做出判断。