壓力測試螺紋構件的方法

專利名稱：壓力測試螺紋構件的方法
技術領域：
根據要求，考慮到在內壓下構件的防水或防氣密封性能，要經受 測試的構件例如是附件(安全閥、管柱懸浮裝置、管柱段適配器)或者是 用于通過裝配插入到烴類井的管柱(tubular string )中的管形附件。 術語"幾乎不產生塑性變形"指的是忽略輕微的塑性變形，所述 變形可被傳感測量裝置檢測到，但不會對所涉及的構件的操作性能產生影 響。直徑間隙(diametrical clearance )的所述值為至少0.05mm; [12所述螺紋的標稱直徑大于200mm,并且直徑間隙的所述值為至 少0.1mm; 所述徑向向外的表面包括通常呈錐形的部分，所述間隙在所述通
常呈錐形的部分處具有所述值，而在所述徑向向外的表面的其余部分處具
有更大值； 所述蓋/插件包括其上安裝有插入件的蓋/插件主體，可移除和/或 可軸向調節并具有所述軸向的接合表面； 根據本發明的凹形蓋包括金屬主體，其由蓋底座和周壁形成； 以及環形的密封圏，所述周壁具有陰螺紋，所述陰螺紋能夠與要進行壓力 測試的第一構件的第一管狀螺紋元件的陽螺紋配合，并且所述周壁在所述 螺紋和所述底座之間軸向限定用于容納所述第 一螺紋元件的陽唇緣的座 槽，所述座槽的徑向朝內取向的表面具有至少一錐形的和/或圓柱形的部 分。圖6是局部軸向半剖視圖，示出所述方法的又一實施方式。 圖l顯示的是要經受壓力測試的管狀或中空構件的陽螺紋管端或 者螺紋元件1,這里不對所述構件做進一步展示，其結構和功能不涉及本 發明。所述陽端具有陽錐形螺紋2和無螺紋部3，所述無螺纟丈部朝向螺紋 元件1的自由端4設置在所述螺紋以外，并且被稱為唇緣。螺紋2用于接 下來與烴類井用的管柱中的另一個管狀構件組裝在一起。 在一變型中(圖中未示)，壓力測試過程中，所要測試的凹形蓋 和陽端之間的接觸可以在唇緣的外圓柱形表面與待測試蓋的面對表面之間 獲得，施壓之前的間隙要比唇緣的錐形密封表面與蓋的面對表面之間的間 隙大。 圖4示出一變型，其中所要測試構件的陽管狀螺紋元件1的端接 合面107的表面垂直于軸線，并且其中錐形密封表面106設置在距接合面 107 —段軸向距離處，并且分別經由圓柱形表面108和5連接到所述接合 面107和螺紋2。 在該實施例中，表面106和119之間的間隙j選擇成在測試壓 力的作用下這些表面通過所述唇緣的彈性變形而支撐在彼此上，表面5和 18之間的間隙J以及表面108和120之間的間隙J，更大。 所述環形密封圏216由以下表面限定兩個圓柱形周表面即外部 圓柱形周表面221和內部圓柱形周表面222;與唇緣3相對的軸向朝向的 平表面223;和軸向朝著唇緣3的一表面，該后一表面具有中空的V形輪 廓，其各個側面224和225承接唇緣的密封表面6和接合表面7。表面221、 222和223支承在凹槽217的壁上，所述凹槽217具有圓柱形側面和平底 部，在蓋10的座槽12中切削出。密封圏216的具有V形輪廓的表面確保 在組裝過程中受到壓縮時它不會被彈出或者在壓力測試過程中不會被擠 出。[58相對于凹槽217徑向向內的蓋肩部的剩余表面215具有一錐度， 該錐度與其接觸的接合表面7的錐度相對應以限制蓋的組裝。這可以確保 無論在什么樣的組裝條件下(操作者、工具等)都可重復組裝，且由此確 保可變形密封圈的可重復壓縮。 與上述實施例中的蓋相同的是，蓋體330具有陰螺紋11、用于所 要測試構件的唇緣3的座槽312、和被受壓流入口 314穿過的鎖止底座313。 所述蓋體的座槽312從所述螺紋到蓋的底部依次包括第一部分， 該第一部分帶有與唇緣表面305具有相同錐度的錐形周表面332,由環形 凸臺的頂部限定；第二部分，該第二部分具有相對于第一部分332稍稍回 退的圓柱形周表面333、兩個錐形表面334和335，這些錐形表面的錐度基 本相應于所要測試構件的密封表面6和接合表面7的錐度(例如分別具有 20°和75°的峰半角)；及第三部分，其帶有鄰近底座313的圓柱形周表 面336。 所述可變形密封圏——例如其由聚亞安酯制成——正如圖5中的 密封圏216 —樣被以下表面限定兩表面即外部周表面321和內部圓柱形 表面322;以及軸向朝著唇緣3的表面，該后一表面具有中空的V形輪廓， 其側面324和325分別承接唇緣3的密封表面6和接合表面7。與密封圏 216相比，軸向遠離唇緣3的表面具有凸形的V狀輪廓，所述輪廓對應于 蓋體330的錐形表面334和335所限定的中空或者凹形的V狀輪廓。
可移除的接合套管331由以下表面限定外圓柱形周表面340;內圓柱形周表面334;指向唇緣3的第一側表面，其包括與接合表面7具 有相同錐度的錐形部342;和指向蓋體的底座313的第二側表面343。外周表面340與表面部分336形成輕度干涉配合。為了壓力測試，如附圖
所示，套管331設置緊靠于蓋體的底座。 當將該蓋組裝到管狀構件上時，所述套管331 —方面軸向鄰接于蓋體330 的底座，而另一方面鄰接于所要測試構件的接合表面7的徑向向內的部分。 在接合套管331的周表面之間加工出的通孔可避免所要測試構件 內部、與設置在所述組裝套管和密封圏之間的空間之間的壓差。 在附圖7中，經受壓力測試的構件的凹形元件401 ——其整體沒 有示出一_具有陰螺紋402和無螺紋管狀部，所述無螺紋管狀部相對于螺 紋元件的自由端404設置在所述螺紋以外，從而限定座槽403。 所述無螺 紋部包括靠近錐形接合表面407的錐形密封表面406，所述螺紋和所述兩 個錐形表面設置用于分別與陽元件1的螺紋2和表面6及7配合，所述陽元件與圖l到圖3中的陽元件相同，屬于管柱中的管。在本說明書中，應用于表面的術語"圓柱形"應當理解為擴展到 具有輕微錐度的錐形表面。相似地，雖然僅僅描述了直線密封表面或直線 接合型面，但是本發明還可應用于局部或完全呈曲線的密封表面或接合型 面。
權利要求
1.一種用于壓力測試第一構件的方法，所述第一構件具有第一管狀螺紋元件(1)，所述第一管狀螺紋元件包括第一螺紋(2)和密封表面(6)，所述的第一螺紋和密封表面在使用中能分別與另一管狀螺紋元件的匹配螺紋和密封表面配合，以便通過組裝利用所述密封表面之間的金屬-金屬密封實現兩個螺紋元件的連接，在所述方法中，具有與所述第一螺紋匹配的螺紋(11)的、并呈蓋或插件(蓋/插件)形式的第二構件(10)被組裝到所述第一螺紋元件(1)上，以便在所述第一螺紋元件的和所述蓋/插件的相面對的金屬表面(7，15)之間軸向壓縮環形的密封圈(16)，并且在這些構件內部形成測試壓力，這些構件中具有陽螺紋(2)的構件(1)在所述陽螺紋與其自由端之間具有環形的唇緣(3)，該唇緣在所述測試壓力的作用下能徑向向外變形，其特征在于組裝結束時，在所述唇緣(3)的徑向向外的表面(6)和另一構件的面對表面(19)之間存在間隙，該間隙在所述唇緣長度的至少一部分上具有一值(j)，該值選擇成足夠小，使得在所述測試壓力的作用下，所述唇緣支撐在所述面對表面上，且幾乎不產生塑性變形。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于直徑間隙的所述值(j) 為至少0.05mm。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述螺紋的標稱直徑 大于200mm，并且直徑間隙的所述值(j)為至少O.lmm。
4. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于所述值(j) 表示為所述螺紋的標稱直徑的至多0.3%的直徑間隙。
5. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于所迷徑向 向外的表面包括通常呈錐形的部分(6)，所述間隙在面對所述通常呈錐形 的部分處具有所述值(j)，而在面對所述徑向向外的表面的其余部分處具 有更大值(J)。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于所述通常呈錐形的部 分(6 )靠近所述唇緣的自由端(4 )。
7. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于所述通常呈錐形的部 分(106)遠離所述唇緣的自由端(107)，并通過比起所述通常呈錐形的 部分相對于軸線的傾斜度更小的部分(108)與該自由端隔開。
8. 根據權利要求l到4中任一項所述的方法，其特征在于所述徑 向向外的表面包括通常呈錐形的部分、和至少一個比起所述通常呈錐形的 部分相對于軸線的傾斜度更小的部分，所述間隙在面對至少所述傾斜度更 小的部分處具有所述值(j),而在面對所述徑向向外的表面的其佘部分處 具有更大值(J)。
9. 根據權利要求5到8中任一項所述的方法，其特征在于所述具 有陽螺紋(2)的構件是所述第一構件(1),且所述錐形的部分構成所述 密封表面(6)。
10. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于所述具有 陽螺紋(2)的構件是所述第一構件(1)，且所述間隙在所述徑向向外的 表面的圓柱形部分(5)與形成于所述面對表面上的圓柱形凸臺(332)之 間具有所述值(j)。
11. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于所述密封 圏(16)局部容納在所述蓋/插件(10)的環形凹槽(17)內。
12. 根據權利要求1到10中任一項所述的方法，其特征在于所述 唇緣(3)的自由端(4)具有凸起的V狀輪廓，該凸起的V狀輪廓能與所 述密封圏(216)的凹進的V狀輪廓接合。
13. 根據權利要求12所述的方法，其特征在于所述第一螺紋元件 的所述密封表面(6)是錐形的，并限定所述凸起的V狀輪廓的分支之一。
14. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于所述蓋/ 插件(210)具有軸向的接合表面(215)，所述接合表面接靠著所述第一 構件(1)的對應表面(7)，以便限制對所述密封圏(216)的壓縮。
15. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于所述蓋/ 插件(310)包括蓋體(330)，插入件(331)安裝在所述蓋體(330)上， 可移除和/或可軸向調節并具有所述軸向的接合表面(342)。
16. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于所述第一 和第二構件的所述螺紋(2， ll)不相干涉，以便采用手動設備實現組裝。
17. —種用于實施根據前述權利要求中任一項所述的方法的凹形蓋 (10)，包括金屬主體，其由蓋底座(13)和周壁形成；以及環形的密封圏(16),所述周壁具有陰螺紋(11)，所述陰螺紋能夠與要進行壓力 測試的第一構件的第一管狀螺紋元件(1)的陽螺紋(2)配合，從而實現 兩個螺紋元件的螺紋連接，所述周壁還在所述陰螺紋(11 )和所述底座(13 ) 之間軸向限定用于容納所述第一螺紋元件的環形陽唇緣(3 )的座槽(12 )， 所述環形陽唇緣在所述測試壓力下承受向外徑向變形，其中，螺紋操作結束時，在所述唇緣(3)的徑向向外的表面(6)與 所述蓋的面對表面(19)之間存在間隙，該間隙沿所述唇緣長度的至少一 部分具有測量值(j)，所述測量值(j)選定為足夠小，使得在測試壓力 的作用下，所述唇緣支撐在所述面對表面上，且幾乎不產生塑性變形。
18. —種用于實施根據權利要求1至15中任一項所述的方法的陽插 件(410)，包括金屬主體(430)，其由插件本體(413)和周壁形成； 以及環形的密封圖(416),所述周壁具有陽螺紋(411),所述陽螺紋能 夠與要進行壓力測試的第一構件的第一管狀螺紋元件(401 )的陰螺紋(402 ) 配合，從而實現兩個螺紋元件的螺紋連接，所述周壁在所述陽螺紋(411) 和所述底座(413 )之間軸向延伸，并限定能被容納在所述第一螺紋元件的 座槽(403 )內的陽唇緣(412 )，其中，螺紋操作結束時，在所述唇緣(412)的徑向向外的表面與所述 第一管狀螺紋元件(401)的面對表面(419)之間存在間隙，該間隙沿所 述唇緣長度的至少一部分具有測量值(j),所述測量值(j)選定為足夠 小，使得在測試壓力的作用下，所述唇緣支撐在所述第一管狀螺紋元件 (401)的所述面對表面上，且幾乎不產生塑性變形。
全文摘要
具有與第一元件的螺紋(2)配合的陰螺紋(11)的蓋(10)組裝到要測試構件的第一陽螺紋元件(1)上，以便在第一元件的和蓋的金屬表面(7，15)之間擠壓密封圈(16)，并在所述構件內形成測試壓力，所述陽元件(1)具有環形唇緣(3)，所述唇緣在所述測試壓力的作用下可徑向向外變形。組裝結束時，在所述唇緣(3)徑向向外的表面(6)和所述蓋的面對表面(19)之間存在間隙，該間隙具有一值(j)，該值選擇成足夠小，使得在所述測試壓力的作用下，所述唇緣支撐在所述面對表面上，且幾乎不產生塑性變形。其應用于烴類井的管柱附件。
文檔編號G01M99/00GK101297185SQ200680040299
公開日2008年10月29日 申請日期2006年9月6日 優先權日2005年9月12日
發明者P·迪蒂耶爾 申請人:瓦盧萊克曼內斯曼油氣法國公司