CN200950104Y - 油套管爆破试验用管体堵头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种油套管爆破试验用管体堵头，包括前堵头和后堵头，前堵头为注水端堵头，后堵头为排气端堵头，两堵头的结构基本相同，均为类圆锥台体，其大端直径大于需要试验的最大管子的外径，其小端直径小于需要试验的最小管子的内径，其锥面角度为30°－45°，在前堵头上设有一个升压通水孔和多个注水通水孔，在后堵头上设有一个通气孔。本实用新型能够在一定范围内的不同外径的钢管中通用，提高了互换性，并节约了设计和加工成本，缩短了注水时间，提高了试验效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及管道的端口堵头，特别涉及一种大口径油套管爆破试验用管体堵头。
背景技术
石油天然气用油套管常在高温、高压的条件下使用，国际上对这种油套管管体的抗内压能力都有相应的要求和试验方法。油套管生产厂商在制造和研发过程中，必须在试验室运用爆破试验设备来模拟油井实际工况并对油套管抗内压能力作出评价，得出数据指导生产和研发工作。
堵头的应用主要是用于低压系统、小零件孔型结构、五金配件密封等场合，应用于钢管高压爆破试验中的堵头很少。日本专利JP08005501A公开了一种钢管内压试验堵头，采用非焊接机械式连接堵头，通过螺纹和密封装置密封管子两端。此套设备可适用于小管子的内压试验，但对于大管径管子，堵头过于笨重，安装困难。且整体结构复杂，操作不便，互换性差。
油套管爆破试验机是一套专业性强，工作压力非常高的设备，API油套管中最大内压约182Mpa，一些特殊用途非标设计的厚壁管内压将会更高。因此只有石油开采研究机构和油井管制造商配备了这样的设备。
中国石油西安管材所的爆破试验设备，设计能力覆盖油套管和管线管所有规格。管子两端用半球形堵头焊接，一次试验后，切开堵头可以重复利用，该堵头11的结构及其连接的油套管12如图1所示。这种半圆形堵头11尽管受力比较均匀，但是加工复杂；用于大直径管子时不易定位，焊接困难；堵头互换性差，不同规格、不同壁厚的管子都要配一个相应规格的堵头；进、出水口121通过焊接的方式开在管体上，虽然能够保证水注满管子，但是焊接部位成了一个隐性的薄弱环节，升压过程中很可能从此处爆破，导致试验失败；每次试验，都需要在管体上钻孔并焊接进、出水接头，加工困难，大规格厚壁管此矛盾更为突出。
日本山本水压工业所研制的爆破试验机成套设备，其堵头21的结构及其连接的油套管22如图2所示，整个堵头21呈盖子状，在堵头21的径向设有一个通水孔211，在堵头21的轴向设有两个通水孔212与径向通水孔211相通，为了减小重量，堵头内侧呈凹槽形，保证最终堵头厚度为管子壁厚的8-10倍。一次试验后，切开堵头可以重复利用，试验规格覆盖2又3/8″-5又1/2″油套管。在试验过程中发现，日本的这种堵头也存在很多不足：其一是每一个规格壁厚的试验管子都要有一个相应规格的堵头相匹配，互换性差；其二是注水孔只有一个，根据标准要求，试验管子的长度L不得小于管子直径的10倍。对于小管径油管来说，试验管子较短，通过一个注水孔注水，注满水的时间也不会太长，如2又7/8″的管子大概只需15～20分钟。但当试验样管为大口径套管时，如20″套管，根据管径试验管长度的要求增大到了3m，通过一个注水孔注水，效率急剧降低，需要30小时以上，试验周期太长。
实用新型内容
本实用新型的目的，在于提供一种新颖结构的油套管爆破试验用管体堵头，使之能够在一定范围内的不同外径的钢管中通用。
本实用新型的目的是这样实现的：一种油套管爆破试验用管体堵头，包括前堵头和后堵头，所述的前堵头为注水端堵头，后堵头为排气端堵头，两堵头的结构基本相同，均为类圆锥台体，其大端直径大于需要试验的最大管子的外径，其小端直径小于需要试验的最小管子的内径，其锥面角度为30°-45°，所述的前堵头上设有一个升压通水孔和多个注水通水孔，所述的后堵头上设有一个通气孔。
所述的前堵头和后堵头都在其内侧中部设有一个凹槽，其槽底厚度即堵头的中部厚度为需要试验的最大管子壁厚的2-3倍。
所述的设置在前堵头上的一个升压通水孔设置在堵头的外圈，其距堵头圆心的距离小于需要试验的最小管子内半径30～40mm，多个注水通水孔设置在堵头的内圈，其距堵头圆心的距离小于需要试验的最小管子内半径40～50mm；所述的设置在后堵头上的一个通气孔的位置与设置在前堵头上的升压通水孔相对应。
所述的设置在前堵头上的注水通水孔为两个，两个注水通水孔相对于一个升压通水孔呈对称设置，并分别与升压通水孔之间形成30°-50°的圆心角。
所述的设置在前堵头上的注水通水孔的直径大于升压通水孔的直径。
本实用新型油套管爆破试验用管体堵头由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，具有以下的优点：
1、由于将堵头设计成具有一定厚度的类圆锥台体，能够在一定范围内的不同外径的钢管中通用，避免每个规格的管子都必须配套一对不同的接头，提高了互换性，
2、由于在堵头上设置了一个升压通水孔和多个注水通水孔，注水时几个注水通水孔和升压通水孔同时注水，大大缩短了注水时间，提高了试验效率。
3、由于在堵头的内侧中部设有一个凹槽，其槽底厚度即堵头的中部厚度为需要试验的最大管子壁厚的2-3倍，在保证堵头强度的同时，有效地减小了堵头的总重。
附图说明
图1为现有技术一种半球形堵头及其连接的油套管的结构示意图；
图2为现有技术另一种堵头及其连接的油套管的结构示意图；
图3为本实用新型中的前堵头的结构示意图；
图4为图3所示前堵头的剖视结构示意图；
图5为本实用新型中的后堵头的结构示意图；
图6为图5所示后堵头的剖视结构示意图；
图7为本实用新型用于大规格管子的装配示意图；
图8为本实用新型用于小规格管子的装配示意图。
具体实施方式
本实用新型油套管爆破试验用管体堵头，包括前堵头3和后堵头4，其中，前堵头3为注水端堵头，其结构如图3、图4所示；后堵头4为排气端堵头，其结构如图5、图6所示。前堵头3和后堵头4的结构基本相同，均为类圆锥台体，其大端直径大于需要试验的最大管子的外径，其小端直径小于需要试验的最小管子的内径，其锥面角度为30°-45°。另外，为了减轻重量，前堵头3和后堵头4都在其内侧中部设有一个凹槽，其槽底厚度即堵头的中部厚度为需要试验的最大管子壁厚的2-3倍。不同的是，在前堵头3上设有一个升压通水孔31和多个注水通水孔32，在后堵头4上设有一个通气孔41。
继续参见图3、图4，本实用新型中设置在前堵头上的一个升压通水孔31设置在前堵头的外圈，其距堵头圆心的距离小于需要试验的最小管子内半径30～40mm，这样可保证在注水时水的液面最高，同时可满足相应范围内各个规格管子的升压。两个注水通水孔32设置在前堵头的内圈，其距堵头圆心的距离小于需要试验的最小管子内半径40～50mm，其直径远远大于升压通水孔的直径，可与常规注水供辅设备配套，保证注水液面的高度，并满足相应范围内各个规格管子的快速注水。为了在安装时不与升压孔发生相互干涉，两个注水通水孔相对于一个升压通水孔呈对称设置，并分别与升压通水孔之间形成30°-50°的圆心角。
继续参见图5、图6，本实用新型中设置在后堵头4上的一个通气孔41的位置与设置在前堵头上的升压通水孔相对应。
本实用新型油套管爆破试验用管体堵头用于最大规格管子的装配情况如图7所示；用于最小规格管子的装配情况如图8所示。
采用本实用新型油套管爆破试验用管体堵头对油套管进行爆破试验分为7个步骤：1、加工管子两端倒角；2、按照管子的规格选择适当尺寸的堵头并加工；3、将前后堵头分别焊接在试验管的两端；4、安装；5、注水；6、升压；7、后续数据处理和善后工作。
配合参见图7、图8，试验管端和堵头加工之后的程序如下：将前堵头3和后堵头4分别焊接在试验管5的两端，并使前堵头3上的升压通水孔31和后堵头4上的通气孔41保持在同一水平线→将焊接好堵头的试验管5放在试验固定架上固定，保证升压通水孔31和通气孔41在上侧→通水软管直接连接水龙头和升压孔通水装置6，升压孔通水装置6通过紧固螺栓7与相应的堵头升压通水孔31相连，注水通水孔32通过注水孔通水装置8和软管直接与水龙头相连接→后堵头通气孔41用紧固螺栓9与通气装置10连接→注水→待通气装置喷出水之后，堵塞先密封所有注水通水孔，再用堵塞换下通气装置10，密封通气孔41→卸下升压通水孔的通水管，用紧固螺栓7连接升压系统和管子堵头3→升压至爆破。
Claims (5)
1、一种油套管爆破试验用管体堵头，包括前堵头和后堵头，其特征在于：所述的前堵头为注水端堵头，后堵头为排气端堵头，两堵头的结构基本相同，均为类圆锥台体，其大端直径大于需要试验的最大管子的外径，其小端直径小于需要试验的最小管子的内径，其锥面角度为30°-45°，所述的前堵头上设有一个升压通水孔和多个注水通水孔，所述的后堵头上设有一个通气孔。
2、如权利要求1所述的油套管爆破试验用管体堵头，其特征在于：所述的前堵头和后堵头都在其内侧中部设有一个凹槽，其槽底厚度即堵头的中部厚度为需要试验的最大管子壁厚的2-3倍。
3、如权利要求1所述的油套管爆破试验用管体堵头，其特征在于：所述的设置在前堵头上的一个升压通水孔设置在堵头的外圈，其距堵头圆心的距离小于需要试验的最小管子内半径30～40mm，多个注水通水孔设置在堵头的内圈，其距堵头圆心的距离小于需要试验的最小管子内半径40～50mm；所述的设置在后堵头上的一个通气孔的位置与设置在前堵头上的升压通水孔相对应。
4、如权利要求1所述的油套管爆破试验用管体堵头，其特征在于：所述的设置在前堵头上的注水通水孔为两个，两个注水通水孔相对于一个升压通水孔呈对称设置，并分别与升压通水孔之间形成30°-50°的圆心角。
5、如权利要求1所述的油套管爆破试验用管体堵头，其特征在于：所述的设置在前堵头上的注水通水孔的直径大于升压通水孔的直径。
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