套管螺纹密封性测试

本检测详细阐述了石油天然气工业中套管螺纹连接密封性测试的关键技术。文章系统性地介绍了该测试的核心检测项目、应用范围、主流检测方法以及所需的专用仪器设备，旨在为工程实践与质量控制提供全面的技术参考，确保井下管柱的完整性与作业安全。

检测项目

气密封检测：使用高压气体（如氮气）作为介质，检测螺纹连接在设定压力下是否存在泄漏，对微小泄漏极为敏感。

水压密封检测：以水为介质进行加压测试，检查螺纹连接在高压下的密封完整性，是基础的强度与密封性验证方法。

上扣扭矩监控：在螺纹上扣过程中实时监测并记录扭矩与圈数，确保上扣曲线符合标准要求，避免过拧或欠拧。

螺纹脂密封性评估：检测专用螺纹脂在高压下的密封性能及其对螺纹副的填充与保护作用。

抗内压强度测试：测试套管螺纹连接在承受内部高压时的极限承载能力，评估其是否会发生爆裂或泄漏。

抗外压挤毁测试：模拟井下地层压力，测试螺纹连接在承受外部高压时的抗挤毁能力和密封性。

温度循环密封测试：在高温、低温或温度交变环境下进行密封测试，评估热应力对螺纹密封性能的影响。

弯曲载荷下密封测试：在套管柱承受弯曲应力的状态下进行密封性检测，模拟井眼弯曲工况。

拉伸/压缩载荷下密封测试：测试在轴向拉伸或压缩载荷作用下，螺纹连接的密封性能是否保持稳定。

氦气示踪微量泄漏检测：使用氦气质谱检漏仪进行高精度检测，可发现极微量的气体泄漏，用于高要求气井。

检测范围

API标准圆螺纹（ST&C, LT&C）：适用于符合API Spec 5B标准的常规圆螺纹套管连接，检测其密封等级。

API偏梯形螺纹（BTC）：针对API偏梯形螺纹连接的密封性能进行检测，通常需要配合螺纹脂或密封环。

特殊扣（Premium Connection）：涵盖各类非API标准的高性能气密封螺纹，如VAM、FOX、3SB等。

套管接箍：对套管接箍两端的螺纹连接同时进行密封性测试，确保整体完整性。

新旧套管螺纹：既适用于出厂新套管的检测，也适用于修复后或下井前旧套管的重复检测。

不同钢级与壁厚套管：覆盖从J55、K55到P110、Q125乃至更高钢级，以及不同壁厚的各类套管产品。

全尺寸套管：对实际应用长度的套管进行整体或分段测试，更真实地反映工况。

短节与试验件：在实验室或车间对套管短节或专门制作的螺纹试验件进行破坏性或非破坏性测试。

下井前现场检测：在钻井现场或作业现场，对即将连接下井的套管进行最后的密封性验证。

维修后螺纹检测：对经过修复、重新车丝的套管螺纹进行检测，确认其恢复后的密封性能。

检测方法

静水压试验法：向封闭的螺纹连接腔内注水加压至规定值并保压，观察压力表示值是否稳定，检查有无渗漏。

气压试验法：使用压缩空气或氮气加压，通过压力衰减或气泡检漏（浸水法）来判断密封性，灵敏度高。

扭矩-圈数（T-Q）曲线分析法：在上扣过程中绘制扭矩随圈数变化的曲线，与标准曲线对比，预测密封质量。

超声波检测法：利用超声波探测螺纹接触面的应力分布或可能存在的泄漏通道及缺陷。

氦气质谱检漏法：在螺纹连接内充入氦气，外部用质谱仪探头探测或采用吸枪法，检测极微量的氦气泄漏。

压力衰减/增压法：加压后关闭阀门，监测一段时间内压力的下降（衰减）或上升（增压）值，计算泄漏率。

声发射检测法：在加压过程中监听螺纹区域因材料变形或泄漏产生的声发射信号，评估其完整性。

光纤传感检测法：在螺纹附近布置分布式光纤传感器，通过应变和温度变化间接评估密封状态和载荷分布。

可视化内窥镜检查法：使用工业内窥镜伸入套管内部，直接观察螺纹啮合区域及可能的损伤或异物。

组合载荷模拟测试法：在专用试验机上同步施加内压、外压、拉伸、弯曲等复合载荷，模拟最恶劣工况进行测试。

检测仪器设备

液压试压泵机组：提供高压水源，用于水压密封测试，通常包含泵、水箱、稳压器和安全阀。

气体增压系统：由空压机、氮气瓶、气体增压泵等组成，为气密封测试提供稳定高压气源。

数字扭矩大钳：集成扭矩和圈数传感器，能实时显示、记录并分析上扣过程的扭矩-圈数曲线。

高精度压力传感器与记录仪：实时监测和记录测试过程中的压力变化，精度高，响应快。

氦气质谱检漏仪：高灵敏度检漏设备，用于检测微量氦气泄漏，是评价高端气密封螺纹的关键设备。

静水压试验机：集成夹紧、密封、加压、保压和检测功能的自动化设备，用于全尺寸套管测试。

复合载荷试验机：大型专用设备，可对螺纹连接同时或顺序施加内压、外压、轴向力及弯曲力矩。

超声波检测仪：用于评估螺纹啮合质量、检测缺陷或测量接触应力，需配备专用探头。

工业视频内窥镜：带有摄像头和照明系统的柔性或刚性探头，用于内部视觉检查。

数据采集与分析系统：集成传感器信号采集、处理、存储和报告生成功能，是现代化测试的核心控制单元。