[发明专利]一种气密封试验方法和试验系统

说明书

本发明提供一种气密封试验方法，以及实现此方法的试验系统，包括以下步骤：（1）提高被测试的腔体中的气体压力到试验压力；（2）检测第二测试腔体的气体压力，所述第二测试腔体是与测试的腔体采用密封件分隔开、气体可能通过密封件由测试腔体泄漏进入的腔体，通过气体压力的变化来换算出泄漏气体的摩尔量或大气压下的体积。在步骤（2）前抽取第二测试腔体的气体至真空状态。从而使得灵敏度更高，便于测量微量气体的泄漏；另外，在压力越趋于零，气体越符合理想气体状态方程；从而使得泄漏气体nsubgt;2/subgt;的体积换算更加方便；对于API标准要求的V0等级的测量时，不仅仅是定性，还可以定量。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体讲是一种气密封试验方法和试验系统。

背景技术

根据油气钻采行业标准，封隔器、防喷器、井口装置等需要进行气压试验，行业权威的API标准对封隔器有由低到高V6到V0级7个设计确认等级，其中，V2、V1、V0具有气体试验要求，要求“以空气、氮气或其他气体或混合气体作试验介质”，“压力试验至少保压15min”,其中V2、V1气体泄漏不能超过一定的体积标准，而V0要求无气泡聚集，在高压高温环境（压力＞103MPa或温度等级大于177°C）使用的封隔器还应当在最高额定温度、高于或等于最高额定压力下进行试验。《井下封隔器气体密封性能试验研究》（石油矿场机械，2016年第45卷，第1期第56-59页）提出了一种“井下封隔器气体密封性能的试验方法”，将试验用模拟封隔器安装于高压筒中，高压筒置于恒温箱内，将高压筒和恒温箱通过试压管线、坐封管线和气体泄漏收集管线与密封性能试验系统连接，验证高压筒中试验用模拟封隔器的密封性能。进行气体试压时，若密封不良，高压气体就会从试压口突破密封件，从测试口沿气体泄漏收集管线进入计量罐中，由于罐体是完全密封的，泄漏的气体在罐体上部聚集，将清水通过溢流管排出，清水的液面高度通过液位传感器传送至控制柜和数据处理器，并将液面高度转换为泄漏气体的体积。这种方式原理简单、构造方便，可以检测出V2、V1泄漏气体的体积，但是对于标准要求的V0等级测量时，仅能定性而难以定量，有一定的计量难度。

申请号为201220170841.3的井口装置超高压气密封试验系统提供了一种采油树和防喷器等采油工具的气密性试验方法，将被测试工件连接到试压装置，并向工件中充入最高 210MPa 的气体，将试验工件沉入水中，看是否有由于工件泄露而形成的气泡从水面冒出，同时试验装置要能检测试验过程中试验工件内的气体泄露导致的压力下降值的大小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不同于现有技术方案的一种气密封试验方法，以及实现此方法的试验系统，能够从另一个角度解决气密封试验问题，特别对于微量泄漏情况有更精确的计量。

本发明的技术方案是：一种气密封试验方法，包括以下步骤：

（1）提高被测试的腔体中的气体压力到试验压力；

（2）检测第二测试腔体的气体压力，通过气体压力的变化来换算出泄漏气体的摩尔量或大气压下的体积，所述第二测试腔体是与测试的腔体采用密封件分隔开、气体可能通过密封件由测试腔体泄漏进入的腔体。

当被测试的腔体中的气体压力提升到试验压力时，若密封不良时，因为压力差的作用，气体会渗漏到相邻腔体中，根据理想气体状态方程：PV=nRT，气体的渗漏会造成相邻腔体中的气体摩尔量增加，在V、R、T三者都保持不变的情况下，仅会导致气体压力的变化，记录下气体压力的变化，便可以换算出渗漏出气体的摩尔量。其换算方式为：

假设第二测试腔体已有气体的摩尔量为n₁，初始压力为P₁，则初始平衡状态为：

P₁V=n₁RT；（公式1）

假设泄漏过的气体摩尔量为n₂,气体渗漏过去后，压力变化升高为P₂,则腔体渗漏后的气体符合：