[发明专利]环形密封总成异常工况服役模拟装置及密封性检测方法

说明书

本发明公开了一种环形密封总成异常工况服役模拟装置及密封性检测方法，其中，该模拟装置能模拟套管悬挂器不居中、套管悬挂器中心线偏转以及密封面划伤等不利因素的异常工况环境，以分别模拟套管悬挂器偏心、钻屑堆积和密封表面划伤等实际安装环境。本发明公开的环形密封总成异常工况服役的密封性检测方法，能对环形密封总成在模拟的异常工况环境下开展密封效果的实验研究，通过开展模拟测试，该研究成果可为提高环形密封总成的现场安装成功率及密封效果提供理论指导，进而为提高作业效率及油气田开发的经济性提供依据。

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，具体涉及一种环形密封总成异常工况服役模拟装置及密封性检测方法。

背景技术

高压井口头下端承载油气井内各层套管的重量，上端为水下采油树和水下防喷器组等关键设备提供支撑，是整个海洋石油钻采过程中不可代替的重要部分。环形密封总成作为高压井口头的关键部件之一，为高压井口头内部各层套管之间的环形空间提供压力封隔，其密封性能的优劣和工作的可靠性高低会影响水下钻井、完井和开采的安全性与可靠性的高低，甚至影响油气钻采的成败。

作为封隔套管悬挂器与高压井口头之间的环形空间的零件，环形密封总成广泛应用于海洋油气开采的高压井口头内部。然而，套管悬挂器在高压井口头内不居中、套管悬挂器的中心线相对于高压井口头的中心线偏转以及环形密封总成与套管悬挂器/和环形密封总成与高压井口头的密封面有划痕是水下钻完井实践中现场作业过程可能出现的三种异常工况，这三种异常工况将导致环形密封总成现场安装不到位，降低了环形密封总成的安装成功率，严重影响密封效果，进而降低了作业效率及油气田开发的经济性。

然而，在环形密封总成密封效果检测的现有技术中，都是模拟环形密封总成在高压井口头内正常服役工况状态，对于套管悬挂器在高压井口头内不居中、套管悬挂器的中心线相对于高压井口头的中心线偏转以及环形密封总成与套管悬挂器或/和环形密封总成与高压井口头的密封面有划痕等的环形密封总成密封效果缺乏研究，究其原因在于，现有技术中缺少实验装置，该实验装置不仅能模拟环形密封总成在这些异常工况下服役，并且还能在该工况下对环形密封总成进行密封效果检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环形密封总成异常工况服役模拟装置及密封性检测方法，用以解决现有技术中缺少既能模拟环形密封总成在这些异常工况下服役又能在该工况下对环形密封总成进行密封效果检测的实验装置的问题。

本发明提供一种环形密封总成异常工况服役模拟装置，包括高压井口头模拟筒、套管悬挂器模拟件、底座、空间调整控制件和顶部锁环，所述底座和所述顶部锁环分别封堵于所述高压井口头模拟筒的底部和顶部，所述套管悬挂器模拟件设置于所述底座上且位于所述高压井口头模拟筒的中部；所述套管悬挂器模拟件与所述顶部锁环以及所述高压井口头模拟筒共同围成环形密封总成的预留空间；与所述套管悬挂器模拟件的下圆柱部相对应的所述高压井口头模拟筒的筒壁上设置空间调整控制件；所述高压井口头模拟筒的两侧分别设置有左测试通道和右测试通道，所述左测试通道和所述右测试通道的最低点分别高于或低于所述金属密封环的环形凹槽的最低点。

优选地，所述空间调整控制件包括调节螺栓、法兰密封垫片、法兰盘，所述调节螺栓贯穿设置于所述高压井口头模拟筒的筒壁，所述调节螺栓的内端抵触所述套管悬挂器模拟件，所述法兰盘设置于所述调节螺栓处的所述高压井口头模拟筒的外筒壁，所述法兰盘和所述高压井口头模拟筒的外筒壁之间通过所述法兰密封垫片密封。

优选地，所述底座与所述高压井口头模拟筒的底部之间设置有第一底部密封圈和第二底部密封圈。

优选地，所述顶部锁环与所述高压井口头模拟筒的顶部之间设置有第一顶部密封圈和第二顶部密封圈。