一种外置式油套管螺纹连接气密性检测封隔器的制作方法

1.本发明涉及一种石油天然气装备领域的检测工具，特别是设计一种外置式油套管螺纹连接气密性检测封隔器。


背景技术：

2.由于油套管本身的加工制造误差，以及使用时的多次上扣、卸扣和一些外部因素的影响，极易造成油套管螺纹连接的气密封性能失效，造成安全事故。并随着一些高压气井、h2s井、 co2井以及储气库注采气井等的大规模开发，对油套管螺纹连接气密封性的要求越来越高，为保证石油天然气的安全生产，最大程度地降低螺纹泄漏造成事故的潜在风险，油套管入井之前，必须在井口对其进行螺纹连接气密性检测。
3.目前针对油套管螺纹气密性的检测工具已有多种类型，其中主要分内置式与外置式两种。其中内置式的种类较多，因此各方面功能较为完善，但内置式的检测工具只适用与一些较大尺寸油管的螺纹密封性检测，对于小尺寸油管的检测较为困难。外置式的检测工具可以适用于多种尺寸的油套管螺纹密封检测，但目前外置式螺纹检测工具的种类相对较少，存在的问题较多。外置式油套管螺纹连接气密性检测装置主要存在如下问题：
4.现有的外置式封隔器全部使用的是一级活塞，因此胶筒坐封的所需的气压较大，胶筒的坐封不平稳，导致胶筒的使用寿命较短。
5.现有的外置式封隔器，在封隔器解封时都是依靠胶筒自身弹性的恢复，回弹速度慢，检测周期长，检测效率低。
6.现有的外置式封隔器对检测气体的回收效率较低，造成检测气体的浪费，提高了成本。
7.现有的封隔器大多数结构复杂，后期保养和维护过程较为复杂。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于：针对上述背景中提到的问题，提供了一种外置式油套管螺纹连接气密性检测封隔器，解决了现有的外置式封隔器工作时坐封气压大，检测效率低，检测气体回收率低的问题，并且其结构简单，装配、操作、维护方便。
9.本发明所采用的技术方案如下：
10.外置式油套管螺纹连接气密性检测封隔器，包括进气连接套、上外接套筒、下外接套筒，其特征在于：进气连接套通过螺纹把上外接套筒与下外接套筒连接；
11.所述的上外接套筒包括中间台阶与筒壁上的上气体流道；所述的上气体流道贯穿了中间台阶与上外接套筒筒壁的下半部分；所述上气体流道上端口配置了能够上下滑动的上二级活塞环；所述上外接套筒下端内壁配置有能相对滑动的上一级活塞；所述的上外接套筒的内壁从下到上依次设有与上一级活塞配合的上二级活塞环、第一下隔环、上胶筒以及第一上隔环；所述的上二级活塞环与第一下隔环连接；所述的上外接套筒的中间台阶与上一级活塞的一级台阶之间构成了上环形密封腔；所述的上外接套筒上端口处设有上定位
垫圈；所述上外接套筒上端设有限制上定位垫圈的上端盖；所述上端盖上设有吊环；
12.所述的进气连接套外壁上下两端分别与上外接套筒与下外接套筒连接；所述的进气连接套壁内一侧设有中间气体流道；所述的进气连接套的中部设有连通中间气体流道的进气接口；所述的进气连接套内壁的中间气体流道的两端以及中间位置，分别安装有第一压控双向通气阀、第二压控双向通气阀和第三压控双向通气阀；
13.所述的下外接套筒包括中间台阶与筒壁一侧的下气体流道；所述的下气体流道贯穿了中间台阶与下外接套筒筒壁的上半部分；所述下气体流道下端口配置了能够上下滑动的下二级活塞环；所述下外接套筒下端内壁配置有能相对滑动的下一级活塞；所述的下外接套筒上端的内壁上从上到下依次设有与下一级活塞配合的下二级活塞环、第二上隔环、下胶筒以及第二下隔环；所述的下二级活塞环与第二上隔环连接；所述的下外接套筒的中间台阶与下一级活塞的一级台阶之间构成了下环形密封腔；所述的下外接套筒下端口处设有下定位垫圈；所述下外接套筒下端设有限制下定位垫圈的下端盖；
14.所述上二级活塞环与上一级活塞的上端部通过螺纹连接在一起；所述下二级活塞环与下一级活塞的下端部通过螺纹连接在一起；
15.所述第一压控双向通气阀、第二压控双向通气阀和第三压控双向通气阀都与进气连接套通过螺纹连接在一起，所述第一压控双向通气阀、第二压控双向通气阀和第三压控双向通气阀底部都开有两个通气孔；
16.所述第一压控双向通气阀与第三压控双向通气阀的结构与功能完全一致；
17.所述第二压控双向通气阀与第一压控双向通气阀、第三压控双向通气阀的结构相同，但功能不同；
18.所述进气接口内部有螺纹，用于连接外部气源；
19.所述上二级活塞环与上外接套筒之间有一个o型密封圈；
20.所述下二级活塞环与下外接套筒之间有一个o型密封圈；
21.所述上一级活塞与上外接套筒上中下三个位置分别有一个o型密封圈；
22.所述下一级活塞与下外接套筒上中下三个位置分别有一个o型密封圈。
23.基于上述技术方案，本发明具有如下的有益效果：
24.1、本发明的外置式油套管螺纹连接气密性检测封隔器，采用二级活塞压缩胶筒，工作时所需的坐封气压小，胶筒坐封更加平稳，解决了传统的外置式封隔器坐封时所需供气压力大，胶筒坐封不稳定的问题，提高了封隔器的使用寿命。
25.2、本发明的外置式油套管螺纹连接气密性检测封隔器，利用两个环形密封腔，在供气坐封阶段，通过二级活塞的移动压缩环形密封腔内的气体进行储能，在封隔器泄压解封阶段，被压缩的环形密封腔内的气体回弹，加速了二级活塞的回位与胶筒的回弹，提升了封隔器的解封速度，解决了传统封隔器胶筒压缩后依靠自身弹性回弹，回弹速度慢和胶筒发生失效时无法回弹的问题，提高了整体的检测效率。
26.3、本发明的外置式油套管螺纹连接气密性检测封隔器，利用压控式双向通气阀控制各腔室气体的进出顺序，在检测结束后可以回收大部分检测气体，极大地提高了气体的回收率，解决了传统外置式封隔器检测气体回收率低的问题。
附图说明
27.附图1为外置式油套管螺纹连接气密性检测封隔器的结构示意图。
28.图中：1
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吊环，2
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上定位垫圈，3
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上胶筒，4上二级活塞环，5
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o型密封圈一，6
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上外接套筒，7
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o型密封圈二，8
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o型密封圈三，9
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进气连接套，10
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o型密封圈四，11
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o型密封圈五，12
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下外接套筒，13
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o型密封圈六，14
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下胶筒，15
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第二下隔环，16
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下端盖，17
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上端盖， 18
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第一上隔环，19
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第一下隔环，20
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o型密封圈七，21
‑
上一级活塞，22
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上环形密封腔，23
‑ꢀ
上气体流道，24
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第一压控双向通气阀，25
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中间气体流道，26
‑
第二压控双向通气阀，27
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进气接口，28
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第三压控双向通气阀，29
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下气体流道，30
‑
下环形密封腔，31
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下一级活塞，32
‑
o型密封圈八，33
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下二级活塞环，34
‑
第二上隔环，35
‑
下定位垫圈。
29.附图2为第一压控式双向通气阀、第二压控式双向通气阀和第三压控式双向通气阀的结构示意图。
具体实施方式
30.下面结合附图对本发明做进一步说明。如图1所示，外置式油套管螺纹连接气密性检测封隔器，包括进气连接套9、上外接套筒6以及下外接套筒12，其特征在于：进气连接套9 通过螺纹把上外接套筒6与下外接套筒12连接；
31.所述的上外接套筒6包括中间台阶与筒壁上的上气体流道23；所述的上气体流道23贯穿了中间台阶与上外接套筒筒壁的下半部分；所述上气体流道23上端口配置了能够上下滑动的上二级活塞环4；所述上外接套筒6下端内壁配置有能相对滑动的上一级活塞21；所述的上外接套筒6上端的内壁从下到上依次设有与上一级活塞21配合的上二级活塞环4、第一下隔环19、上胶筒3以及第一上隔环18；所述的上二级活塞环4与第一下隔环19连接；所述的上外接套筒6的中间台阶与上一级活塞21的一级台阶之间构成了上环形密封腔22；所述的上外接套筒6上端口处设有上定位垫圈2；所述上外接套筒6上端设有限制上定位垫圈的上端盖17；所述上端盖17上设有吊环1；
32.所述的进气连接套9外壁上下两端分别与上外接套筒6与下外接套筒12连接；所述的进气连接套9壁内一侧设有中间气体流道25；所述的进气连接套9的中部设有连通中间气体流道25的进气接口27；所述的进气连接套9内壁的中间气体流道25的两端以及中间位置，分别安装有第一压控双向通气阀24、第二压控双向通气阀26和第三压控双向通气阀28；
33.所述的下外接套筒12包括中间台阶与筒壁一侧的下气体流道29；所述的下气体流道29 贯穿了中间台阶与下外接套筒筒壁的上半部分；所述下气体流道29下端口配置了能够上下滑动的下二级活塞环31；所述下外接套筒12上端内壁配置有能相对滑动的下一级活塞31；所述的下外接套筒12上端的内壁从上到下依次设有与下一级活塞31配合的下二级活塞环33、第二上隔环34、下胶筒14以及第二下隔环15；所述的下二级活塞环33与第二上隔环34连接；所述的下外接套筒12的中间台阶与下一级活塞31的一级台阶之间构成了下环形密封腔 30；所述的下外接套筒12下端口处设有下定位垫圈35；所述下外接套筒12下端设有限制下定位垫圈35的下端盖16；
34.所述进气接口27内部有螺纹，用于连接外部气源；
35.所述上二级活塞环4与上一级活塞21的上端部通过螺纹连接在一起；
36.所述下二级活塞环33与下一级活塞31的下端部通过螺纹连接在一起；
37.所述第一压控双向通气阀24、第二压控双向通气阀26和第三压控双向通气阀28都与进气连接套9通过螺纹连接在一起，所述第一压控双向通气阀24、第二压控双向通气阀26和第三压控双向通气阀28底部都开有两个通气孔；
38.所述第一压控双向通气阀24与第三压控双向通气阀28的结构与功能完全一致；
39.所述第二压控双向通气阀26与第一压控双向通气阀24、第三压控双向通气阀28的结构相同，但功能不同；
40.所述上二级活塞环4与上外接套筒6之间有一个o型密封圈；
41.所述下二级活塞环33与下外接套筒12之间有一个o型密封圈；
42.所述上一级活塞21与上外接套筒6上中下三个位置分别有一个o型密封圈；
43.所述下一级活塞31与下外接套筒12上中下三个位置分别有一个o型密封圈。
44.具体的工作过程为：
45.准备阶段：将吊车的钢丝绳与封隔器的吊环1连接，吊装封隔器让待检测油套管从封隔器中心穿过，使封隔器的进气连接套9处于油套管螺纹连接的节箍位置，同时将气体检测探头伸油套管内部螺纹连接然后将外部气源与进气接口27连接。
46.供气坐封：控制外部气源向封隔器内供气，检测气体通过进气接口进入进气连接套9的中间气体流道25，提高供气压力使第一压控双向通气阀24的进气通道与第三压控双向通气阀28的进气通道打开，气体进入一级气腔，通过上气体流道23与下气体流道29到达二级气腔，随着供气压力的升高一级气腔与二级其腔的气压同时增大，推动上一级活塞21与上二级活塞环4向上移动，下一级活塞12与下二级活塞环33向下移动；上一级活塞21推动上胶筒 3向上运动同时发生径向变形，下一级活塞12推动下胶筒14向下运动同时发生径向变形，封堵住封隔器与油套管之间形成的环空间隙。在上一级活塞21与下一级活塞31向两端运动的同时上一级活塞21的一级台阶面与进气连接套9的中间台阶之间面形成的上环形密封腔 22与下一级活塞31的一级台阶面与进气连接套9的中间台阶之间面形成的下环形密封腔30 内的空气被压缩，腔内的气压逐渐增大。
47.稳压检测：当上胶筒3与下胶筒14坐封稳定后，提高供气压力使第二压控双向通气阀 26的进气通道打开，检测气体进入上胶筒3和下胶筒14坐封后与被检测油套管之间形成的环空间隙，稳定供气压力一段时间，通过油套管内部的气体检测装置即可检测螺纹连接是否损坏。
48.泄压解封：稳压检测后，逐渐减小供气压力，第二压控双向通气阀26的回气通道打开，环空间隙内的检测气体大部分回流到气体回收装置中，随后继续降低供气压力使第一压控双向通气阀24与第三压控双向通气阀28的回气通道打开，一级气腔、二级气腔与上气体流道 23下气体流道29内的气体回流到气体回收装置中，同时上环形密封腔22与下环形密封腔30 内被压缩的气体回弹，加速了上一级活塞21与下一级活塞31的回位和上胶筒3与下胶筒14 的回弹解封。当胶筒完成回弹后，封隔器整体完成泄压解封，然后将检测装置从油套管外壁上取出，完成检测。
49.以上所述具体实施方式用于说明本发明并非限制本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的构思和原则前提下所做出的等同变化与修改，均属于本发明的保护范围。