專利名稱：石油套管全尺寸外壓擠毀試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程管材及其配套構(gòu)件的測試裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石油套管全尺寸外壓擠毀試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
石油套管的外壓抗擠毀強(qiáng)度是其最重要的性能指標(biāo)之一，尤其是隨著我國石油工業(yè)的發(fā)展，深井、超深井、高壓氣井、高溫高壓井等苛刻工況條件的油氣井越來越多，對套管的抗擠毀性能要求也越來越高，因套管的抗擠毀強(qiáng)度不足導(dǎo)致的油氣井失效事故也越來越多。分析其失效原因，主要是因?yàn)橛绊懱坠軐?shí)際抗擠毀強(qiáng)度的因素較多，如管體的材料強(qiáng)度，壁厚均勻度，內(nèi)外徑橢圓度，外徑與壁厚之比以及管體殘余應(yīng)力、不均勻載荷等，而目前設(shè)計(jì)中均根據(jù)理想圓截面推導(dǎo)出的擠毀壓力公式進(jìn)行抗擠強(qiáng)度的校核，難以準(zhǔn)確反映管材實(shí)際抗擠毀性能，從而影響油田實(shí)際使用效果，所以如何測試套管的實(shí)際抗擠毀強(qiáng)度，評價影響套管抗擠毀性能的因素，對于石油工程顯得尤為重要，同時，準(zhǔn)確測試出套管的抗擠毀強(qiáng)度對于提高套管的設(shè)計(jì)水平、套管的使用安全、開發(fā)新型高抗擠套管、減少油田失效事故也具有重要的意義。為了準(zhǔn)確測試和評價管材的抗擠毀性能，需要建立一套石油套管全尺寸外壓擠毀試驗(yàn)裝置，能方便、準(zhǔn)確的測試出管材的抗擠毀強(qiáng)度。目前國內(nèi)、外雖有類似的裝置，但在測試誤差、壓力等級、測試效率、成本、壽命等方面難以滿足工程需要，無法進(jìn)行工業(yè)推廣。而石油管材的適用范圍非常廣泛，如果不能對其進(jìn)行必要的外壓擠毀測試，將導(dǎo)致各類危險的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種石油套管全尺寸外壓擠毀試驗(yàn)裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)對工石油套管外壓擠毀測試中存在的不足，滿足工程技術(shù)的需要。為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是石油套管全尺寸外壓擠毀試驗(yàn)裝置，包括水平橫臥的圓柱形的筒體，密封組件，支撐框架和介質(zhì)增壓單元；所述筒體架設(shè)于支撐框架上，所述筒體的兩端設(shè)置有端蓋法蘭，端蓋法蘭上均布有連接螺栓，端蓋法蘭上設(shè)置有端蓋法蘭吊鉤，在筒體的兩端內(nèi)部設(shè)置有密封組件，密封組件和端蓋法蘭連接；所述筒體管壁上設(shè)置有檢測孔，導(dǎo)管通過檢測孔與筒體連通，導(dǎo)管的另一端與介質(zhì)增壓單元連接；所述筒體的下部設(shè)置有排泄閥。上述密封組件包括環(huán)狀的第一密封法蘭、彈性密封材料和第二密封法蘭，彈性密封材料夾設(shè)于第一密封法蘭和第二密封法蘭之間，三者由內(nèi)方螺栓連接為一體。還包括控制單元，所述筒體上穿設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器通過信號電纜分別與介質(zhì)增壓單元和控制單元相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1.提供了仿真的工況條件，可真實(shí)反映管材及其配套構(gòu)件的情況在測試被測管材擠毀性能同時，對發(fā)生變形的被測管材兩端實(shí)現(xiàn)自密封。試驗(yàn)過程中，第一密封法蘭、彈性密封材料和第二密封法蘭通過內(nèi)方螺栓連接為一體的密封組件，穿過試樣并設(shè)置在筒體內(nèi)后，通過內(nèi)方螺栓預(yù)緊后，就會形成初始密封，并形成密封壓力腔，隨著壓力逐漸變大，對筒體兩端的密封組件中的彈性密封材料施壓也會漲大，形成密封，壓力越大，密封效果越好， 從而實(shí)現(xiàn)自密封，同時，由于試樣處于自由伸長狀態(tài)，不對試樣產(chǎn)生附加載荷，試驗(yàn)過程更貼近真實(shí)工況。2.主體結(jié)構(gòu)為臥式筒體，兩端有多個螺紋緊固件緊固連接，結(jié)構(gòu)可耐受 100-350MPa的高壓，能夠?qū)崿F(xiàn)大型載荷試驗(yàn)。3.本發(fā)明的筒體為完整結(jié)構(gòu)，不出現(xiàn)焊接連接，端蓋法蘭與筒體采用螺紋緊固，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的便于裝卸的便易性。4.該試驗(yàn)裝置能理想地完成石油套管的外壓試驗(yàn)，其結(jié)構(gòu)有效克服了管體自身不圓對密封效果的影響，顯著提高了系統(tǒng)的試驗(yàn)壓力等級，最大試驗(yàn)壓力經(jīng)測試達(dá)到350MPii， 遠(yuǎn)高于目前的200MPa的壓力等級。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是密封組件的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明如下
1.介質(zhì)增壓單元，2.控制單元，3.端蓋吊鉤，4.導(dǎo)管，5.檢測孔， 6.筒體，7.信號電纜，8.壓力傳感器，9.密封組件，10.端蓋法蘭， 11.試樣，12.支撐框架，13.排泄閥，14第二密封法蘭，15內(nèi)方螺栓， 16.第一密封法蘭，17彈性密封材料。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖多本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明。參見圖1，石油套管全尺寸外壓擠毀試驗(yàn)裝置，包括水平橫臥的圓柱形的筒體6、 密封組件9、支撐框架12、控制單元2和介質(zhì)增壓單元1。所述筒體6架設(shè)于支撐框架12上， 筒體6的兩端設(shè)置有端蓋法蘭10，端蓋法蘭10上均布有連接螺栓，端蓋法蘭10上設(shè)置有端蓋法蘭吊鉤3，在筒體6的兩端內(nèi)部設(shè)置有密封組件9，密封組件9和端蓋法蘭10連接，本實(shí)施例中，所說的密封組件9包括環(huán)狀的第一密封法蘭16、彈性密封材料17和第二密封法蘭14，彈性密封材料17夾設(shè)于第一密封法蘭16和第二密封法蘭14之間，三者由內(nèi)方螺栓 16連接為一體。所說筒體6管壁上設(shè)置有檢測孔5，導(dǎo)管4通過檢測孔5與筒體6連通，導(dǎo)管4的另一端與介質(zhì)增壓單元1連接。所說的筒體6上穿設(shè)有壓力傳感器8，壓力傳感器8 通過信號電纜7分別與介質(zhì)增壓單元1和控制單元2相連。所說筒體6的下部設(shè)置有排泄閥13。在進(jìn)行外壓擠毀試驗(yàn)時
(一)先將試樣11兩端安裝密封組件9后，一起穿過筒體并放置于筒體6中，將密封組件9和端蓋法蘭10的連接螺栓緊固，在試樣16外壁與筒體6內(nèi)壁之間形成密封壓力腔，用于施壓介質(zhì)。(二)開啟介質(zhì)增壓單元1和控制單元模塊2，自動/手動控制施壓介質(zhì)(水或油)，通過安裝于筒體6上的導(dǎo)管4將施壓介質(zhì)注入密封壓力腔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對試樣11的加載。(四)控制單元模塊2完成數(shù)據(jù)采集、傳送、試驗(yàn)監(jiān)控等。(五)實(shí)驗(yàn)結(jié)束，施壓介質(zhì)通過排泄閥13排出，卸載端蓋法蘭10和密封組件9，取出被測試樣11。
權(quán)利要求
1.石油套管全尺寸外壓擠毀試驗(yàn)裝置，其特征在于包括水平橫臥的圓柱形的筒體 (6)，密封組件(9)，支撐框架(12)和介質(zhì)增壓單元(1);所述筒體(6)架設(shè)于支撐框架(12) 上，所述筒體(6)的兩端設(shè)置有端蓋法蘭(10)，端蓋法蘭(10)上均布有連接螺栓，端蓋法蘭 (10)上設(shè)置有端蓋法蘭吊鉤(3)，在筒體(6)的兩端內(nèi)部設(shè)置有密封組件(9)，密封組件(9) 和端蓋法蘭(10)連接；所述筒體(6)管壁上設(shè)置有檢測孔(5)，導(dǎo)管(4)通過檢測孔(5)與筒體(6)連通，導(dǎo)管(4)的另一端與介質(zhì)增壓單元(1)連接；所述筒體(6)的下部設(shè)置有排泄閥(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述石油套管全尺寸外壓擠毀試驗(yàn)裝置，其特征在于所述密封組件(9)包括環(huán)狀的第一密封法蘭(16)、彈性密封材料(17)和第二密封法蘭(14)，彈性密封材料(17)夾設(shè)于第一密封法蘭(16)和第二密封法蘭(14)之間，三者由內(nèi)方螺栓(16)連接為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述石油套管全尺寸外壓擠毀試驗(yàn)裝置，其特征在于還包括控制單元(2)，所述筒體(6)上穿設(shè)有壓力傳感器(8)，壓力傳感器(8)通過信號電纜(7)分別與介質(zhì)增壓單元(1)和控制單元(2)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及工程管材及其配套構(gòu)件的測試裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石油套管全尺寸外壓擠毀試驗(yàn)裝置。現(xiàn)有技術(shù)的類似裝置，在測試誤差、壓力等級、測試效率、成本、壽命等方面難以滿足工程需要。為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是石油套管全尺寸外壓擠毀試驗(yàn)裝置，包括水平橫臥的圓柱形的筒體，密封組件，支撐框架和介質(zhì)增壓單元；在筒體的兩端內(nèi)部設(shè)置有密封組件，所述筒體管壁上設(shè)置有檢測孔，導(dǎo)管通過檢測孔與筒體連通，導(dǎo)管的另一端與介質(zhì)增壓單元連接；所述筒體的下部設(shè)置有排泄閥。本發(fā)明可滿足工程技術(shù)的需要。
文檔編號G01N3/12GK102419286SQ20111043019
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者史交齊, 張鍥石, 楊析 申請人:西安三維應(yīng)力工程技術(shù)有限公司