徐鵬

遼河油田公司鉆采工藝研究院 遼寧盤錦 124010

1 套管絲扣氣密封檢測(cè)原理

套管絲扣氣密封檢測(cè)，在封隔器連接前，會(huì)在封隔器內(nèi)注入氮?dú)饧昂獾幕旌蠚怏w，形成密閉氣體空間。由于氦氣的分子直徑較小，滲透性更強(qiáng)，因此在對(duì)其密封泄漏進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，主要是檢測(cè)其中氦氣的泄漏。氦氣在泄漏后，會(huì)穿過(guò)套管絲扣進(jìn)入到集氣套，集氣套內(nèi)的氦氣檢測(cè)儀會(huì)自動(dòng)報(bào)警，這時(shí)就能夠檢測(cè)到氣密封泄漏，及時(shí)完成上扣或套管更換[1]。氦氣不僅分子直徑小，同時(shí)安全無(wú)毒，通過(guò)靈敏的氦氣檢測(cè)儀，能夠及時(shí)對(duì)超出濃度標(biāo)準(zhǔn)的氦氣進(jìn)行報(bào)警指令發(fā)送，精確的檢測(cè)套管絲扣氣密封的密封性。

2 氣密封檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 高安全性

安全性是氣密封檢測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵。套管絲扣氣密封檢測(cè)利用封隔器在套管內(nèi)部形成了密閉的空間。并在其中充入11:1的氮?dú)馀c氦氣混合氣體。增壓器會(huì)將混合氣體增壓至70MPa。套管兩端絲扣連接，會(huì)形成密閉空間，將混合氣體密封在其中。氮?dú)馀c氦氣均為惰性氣體，通過(guò)增壓密封后，穩(wěn)定性強(qiáng)。不僅安全、無(wú)色無(wú)味、無(wú)腐蝕性，同時(shí)對(duì)人體沒(méi)有任何傷害。在氣密封檢測(cè)過(guò)程中，即使混合氣體泄漏，也不會(huì)造成任何危害。

2.2 高可靠性

氣密封檢測(cè)，必須具有安全可靠性，才能夠保障檢測(cè)可信度、可控性。氦氣作為檢測(cè)氣體，具有分子直徑小、揮發(fā)性強(qiáng)、滲透性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此，氦氣容易在氣密封中發(fā)生氣體轉(zhuǎn)移，一旦出現(xiàn)絲扣密封質(zhì)量不足，氦氣就會(huì)迅速擴(kuò)散滲透，可用于精準(zhǔn)判斷絲扣的連接質(zhì)量。此外，氣密封檢測(cè)運(yùn)用的施工壓力，從70MPa到140MPa，可滿足各類壓力等級(jí)的需要，更具有可靠性。

2.3 高靈敏度

套管絲扣氣密封檢測(cè)，利用氦氣檢測(cè)儀對(duì)泄漏氦氣進(jìn)行檢測(cè)。這一檢測(cè)儀本身具有高靈敏性，能夠檢測(cè)泄漏率在為10-8pa·m3、s的氦氣，檢測(cè)精度可以達(dá)到0.0001‰。

2.4 高適用性

檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，能夠滿足更多的管柱尺寸、管柱直徑，具有更高的適用性。除在申請(qǐng)作業(yè)中，可以檢測(cè)套管絲扣、套管螺紋以外，還可在各類開(kāi)采作業(yè)中，進(jìn)行輸氣管道，采氣束的檢測(cè)[2]。

2.5 強(qiáng)即時(shí)性

快速的反應(yīng)時(shí)間，對(duì)于氣密封檢測(cè)至關(guān)重要。氦氣檢測(cè)儀，除具有高靈敏度以外，能夠在0.7秒內(nèi)，就對(duì)泄漏氦氣進(jìn)行即時(shí)反應(yīng)。這就有助于迅速發(fā)現(xiàn)絲扣泄漏，及時(shí)判斷套管密封性，提高氣密封檢測(cè)的效率，確保油田生產(chǎn)安全。

3 套管氣密封檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

套管絲扣氣密封檢測(cè)技術(shù)，主要由動(dòng)力設(shè)備、儲(chǔ)能器以及檢測(cè)設(shè)備三部分組成。檢測(cè)設(shè)備包含操作臺(tái)、檢測(cè)探頭、集氣套、檢測(cè)工具以及滑輪、氦氣檢測(cè)儀。儲(chǔ)能器主要由氣瓶組構(gòu)成。動(dòng)力源設(shè)備，一般為氣動(dòng)絞車。

動(dòng)力源設(shè)備，一般采用氣動(dòng)絞車提供液壓動(dòng)力。壓力等級(jí)最高可達(dá)到140MPa。儲(chǔ)能器內(nèi)的氣瓶組，是用來(lái)儲(chǔ)存氦氣、氮?dú)?，作為氣體供應(yīng)。此外，儲(chǔ)能器具有產(chǎn)生高壓氣體的功能，能夠?qū)馄拷M中儲(chǔ)存的氮?dú)饧昂膺M(jìn)行加壓混合，直到其被壓縮至檢測(cè)所需壓力。操作臺(tái)與氣動(dòng)絞車、滑輪、繩索進(jìn)行連接，能夠完成封隔器的上提及下放，將其下入套管或提出套管。封隔器是重要的核心部件，通過(guò)操作臺(tái)將其下入到套管內(nèi)，可用于密封套管絲扣空間，保證密閉空間不泄露。

4 套管氣密封檢測(cè)工藝流程

4.1 設(shè)備準(zhǔn)備

套管絲扣氣密封檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用，首先要進(jìn)行設(shè)備準(zhǔn)備。按照地面氣密封設(shè)備的氣源卡封工具、絞車和操作臺(tái)以及動(dòng)力部分、儲(chǔ)能器部分，進(jìn)行管線連接。要注意動(dòng)力源電壓以及相序的準(zhǔn)確。需要注意的是，進(jìn)行基礎(chǔ)管線連接后，要逐個(gè)打開(kāi)氣瓶組氣源和驅(qū)動(dòng)器源，檢查氣密封檢測(cè)設(shè)備是否按照要求進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)。要調(diào)試預(yù)坐封、加壓、泄壓動(dòng)作，為氣密封檢測(cè)，做好準(zhǔn)備。針對(duì)鉆臺(tái)氦氣檢測(cè)設(shè)備以及封隔器的連接，均要進(jìn)行預(yù)調(diào)試。

4.2 封隔器坐封

封隔器坐封，是氣密封檢測(cè)的關(guān)鍵。氣密封坐封階段，要通過(guò)控制臺(tái)，將封隔器精準(zhǔn)置入套管柱內(nèi)，不斷通過(guò)調(diào)節(jié)絞車，調(diào)整封隔器的位置。直到套管兒上扣后，能夠形成密閉的套管絲扣空間。形成套管絲扣兩端密閉空間后，可安裝集氣套及氦氣檢測(cè)儀。然后操控加壓裝置，將高壓氣體打入封隔器內(nèi)，通過(guò)高壓推進(jìn)封隔器活塞，橡膠逐步變形，緊緊的貼靠在套管壁內(nèi)，完成封隔器膠筒變形坐封形成氣體密封空間。

4.3 加壓

加壓是在封隔器坐封后，通過(guò)液壓動(dòng)力源，將儲(chǔ)能器中加壓活塞推動(dòng)，完成混合氣體加壓。加壓后的混合氣體，會(huì)逐步通過(guò)管線輸送到封隔器坐封密閉空間內(nèi)。加壓過(guò)程需持續(xù)加壓，直至壓力達(dá)到穩(wěn)定值，穩(wěn)壓30秒后，結(jié)束加壓。

4.4 氣密封檢測(cè)

氣密封檢測(cè)過(guò)程，是通過(guò)氦氣檢測(cè)探頭對(duì)集氣套內(nèi)氣體進(jìn)行檢測(cè)分析，實(shí)時(shí)顯示氦氣含量值。氮?dú)鈾z測(cè)儀會(huì)判斷及其套內(nèi)是否含有氦氣，或氦氣含量是否超過(guò)泄露界定值。如超過(guò)界定值，氦氣檢測(cè)儀會(huì)自動(dòng)報(bào)警套管絲扣器密封不合格，需要進(jìn)一步進(jìn)行氣密封整改。

4.5 封隔器解封階段

氣密封檢測(cè)結(jié)束后，通過(guò)動(dòng)力設(shè)備控制泄壓，封隔器的活塞橡膠，逐步歸位，完成解封。此時(shí)，通過(guò)操控臺(tái)的控制，將封隔器從套管中上提取出。

5 套管氣密封檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

目前，針對(duì)套管絲扣氣密封檢測(cè)新技術(shù)的應(yīng)用，已累計(jì)檢測(cè)21口井。檢測(cè)器密封套管4000余根。不同扣形的套管在檢測(cè)過(guò)程中，均有泄漏發(fā)生，平均泄漏率為2.3%。通過(guò)套管絲扣氣密封檢測(cè)技術(shù)，保證了入井套管管串的安全，針對(duì)泄漏套管氣密封進(jìn)一步進(jìn)行整改。及時(shí)進(jìn)行二次緊扣、密封面清理、更換套管絲扣接頭，或重新更換套管等。套管絲扣氣密封檢測(cè)新技術(shù)的應(yīng)用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了不合格的套管，有效杜絕了泄漏套管兒的入井。