套管丝扣气密封检测新技术应用

徐鹏

辽河油田公司钻采工艺研究院 辽宁盘锦 124010

1 套管丝扣气密封检测原理

套管丝扣气密封检测，在封隔器连接前，会在封隔器内注入氮气及氦气的混合气体，形成密闭气体空间。由于氦气的分子直径较小，渗透性更强，因此在对其密封泄漏进行检测时，主要是检测其中氦气的泄漏。氦气在泄漏后，会穿过套管丝扣进入到集气套，集气套内的氦气检测仪会自动报警，这时就能够检测到气密封泄漏，及时完成上扣或套管更换[1]。氦气不仅分子直径小，同时安全无毒，通过灵敏的氦气检测仪，能够及时对超出浓度标准的氦气进行报警指令发送，精确的检测套管丝扣气密封的密封性。

2 气密封检测技术的优点

2.1 高安全性

安全性是气密封检测技术的关键。套管丝扣气密封检测利用封隔器在套管内部形成了密闭的空间。并在其中充入11:1的氮气与氦气混合气体。增压器会将混合气体增压至70MPa。套管两端丝扣连接，会形成密闭空间，将混合气体密封在其中。氮气与氦气均为惰性气体，通过增压密封后，稳定性强。不仅安全、无色无味、无腐蚀性，同时对人体没有任何伤害。在气密封检测过程中，即使混合气体泄漏，也不会造成任何危害。

2.2 高可靠性

气密封检测，必须具有安全可靠性，才能够保障检测可信度、可控性。氦气作为检测气体，具有分子直径小、挥发性强、渗透性强的特点。因此，氦气容易在气密封中发生气体转移，一旦出现丝扣密封质量不足，氦气就会迅速扩散渗透，可用于精准判断丝扣的连接质量。此外，气密封检测运用的施工压力，从70MPa到140MPa，可满足各类压力等级的需要，更具有可靠性。

2.3 高灵敏度

套管丝扣气密封检测，利用氦气检测仪对泄漏氦气进行检测。这一检测仪本身具有高灵敏性，能够检测泄漏率在为10-8pa·m3、s的氦气，检测精度可以达到0.0001‰。

2.4 高适用性

检测技术的应用范围十分广泛，能够满足更多的管柱尺寸、管柱直径，具有更高的适用性。除在申请作业中，可以检测套管丝扣、套管螺纹以外，还可在各类开采作业中，进行输气管道，采气束的检测[2]。

2.5 强即时性

快速的反应时间，对于气密封检测至关重要。氦气检测仪，除具有高灵敏度以外，能够在0.7秒内，就对泄漏氦气进行即时反应。这就有助于迅速发现丝扣泄漏，及时判断套管密封性，提高气密封检测的效率，确保油田生产安全。

3 套管气密封检测系统构成

套管丝扣气密封检测技术，主要由动力设备、储能器以及检测设备三部分组成。检测设备包含操作台、检测探头、集气套、检测工具以及滑轮、氦气检测仪。储能器主要由气瓶组构成。动力源设备，一般为气动绞车。

动力源设备，一般采用气动绞车提供液压动力。压力等级最高可达到140MPa。储能器内的气瓶组，是用来储存氦气、氮气，作为气体供应。此外，储能器具有产生高压气体的功能，能够将气瓶组中储存的氮气及氦气进行加压混合，直到其被压缩至检测所需压力。操作台与气动绞车、滑轮、绳索进行连接，能够完成封隔器的上提及下放，将其下入套管或提出套管。封隔器是重要的核心部件，通过操作台将其下入到套管内，可用于密封套管丝扣空间，保证密闭空间不泄露。

4 套管气密封检测工艺流程

4.1 设备准备

套管丝扣气密封检测技术应用，首先要进行设备准备。按照地面气密封设备的气源卡封工具、绞车和操作台以及动力部分、储能器部分，进行管线连接。要注意动力源电压以及相序的准确。需要注意的是，进行基础管线连接后，要逐个打开气瓶组气源和驱动器源，检查气密封检测设备是否按照要求进行正常运转。要调试预坐封、加压、泄压动作，为气密封检测，做好准备。针对钻台氦气检测设备以及封隔器的连接，均要进行预调试。

4.2 封隔器坐封

封隔器坐封，是气密封检测的关键。气密封坐封阶段，要通过控制台，将封隔器精准置入套管柱内，不断通过调节绞车，调整封隔器的位置。直到套管儿上扣后，能够形成密闭的套管丝扣空间。形成套管丝扣两端密闭空间后，可安装集气套及氦气检测仪。然后操控加压装置，将高压气体打入封隔器内，通过高压推进封隔器活塞，橡胶逐步变形，紧紧的贴靠在套管壁内，完成封隔器胶筒变形坐封形成气体密封空间。

4.3 加压

加压是在封隔器坐封后，通过液压动力源，将储能器中加压活塞推动，完成混合气体加压。加压后的混合气体，会逐步通过管线输送到封隔器坐封密闭空间内。加压过程需持续加压，直至压力达到稳定值，稳压30秒后，结束加压。

4.4 气密封检测

气密封检测过程，是通过氦气检测探头对集气套内气体进行检测分析，实时显示氦气含量值。氮气检测仪会判断及其套内是否含有氦气，或氦气含量是否超过泄露界定值。如超过界定值，氦气检测仪会自动报警套管丝扣器密封不合格，需要进一步进行气密封整改。

4.5 封隔器解封阶段

气密封检测结束后，通过动力设备控制泄压，封隔器的活塞橡胶，逐步归位，完成解封。此时，通过操控台的控制，将封隔器从套管中上提取出。

5 套管气密封检测现场应用

目前，针对套管丝扣气密封检测新技术的应用，已累计检测21口井。检测器密封套管4000余根。不同扣形的套管在检测过程中，均有泄漏发生，平均泄漏率为2.3%。通过套管丝扣气密封检测技术，保证了入井套管管串的安全，针对泄漏套管气密封进一步进行整改。及时进行二次紧扣、密封面清理、更换套管丝扣接头，或重新更换套管等。套管丝扣气密封检测新技术的应用，及时发现了不合格的套管，有效杜绝了泄漏套管儿的入井。