套管絲扣氣密封檢測新技術應用

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原理

套管絲扣氣密封檢測，在封隔器連接前，會在封隔器內注入氮氣及氦氣的混合氣體，形成密閉氣體空間。由于氦氣的分子直徑較小，滲透性更強，因此在對其密封泄漏進行檢測時，主要是檢測其中氦氣的泄漏。氦氣在泄漏后，會穿過套管絲扣進入到集氣套，集氣套內的氦氣檢測儀會自動報警，這時就能夠檢測到氣密封泄漏，及時完成上扣或套管更換[1]。氦氣不僅分子直徑小，同時安全無毒，通過靈敏的氦氣檢測儀，能夠及時對超出濃度標準的氦氣進行報警指令發送，精確的檢測套管絲扣氣密封的密封性。

2 氣密封檢測技術的優點

2.1 高安全性

安全性是氣密封檢測技術的關鍵。套管絲扣氣密封檢測利用封隔器在套管內部形成了密閉的空間。并在其中充入11:1的氮氣與氦氣混合氣體。增壓器會將混合氣體增壓至70MPa。套管兩端絲扣連接，會形成密閉空間，將混合氣體密封在其中。氮氣與氦氣均為惰性氣體，通過增壓密封后，穩定性強。不僅安全、無色無味、無腐蝕性，同時對人體沒有任何傷害。在氣密封檢測過程中，即使混合氣體泄漏，也不會造成任何危害。

2.2 高可靠性

氣密封檢測，必須具有安全可靠性，才能夠保障檢測可信度、可控性。氦氣作為檢測氣體，具有分子直徑小、揮發性強、滲透性強的特點。因此，氦氣容易在氣密封中發生氣體轉移，一旦出現絲扣密封質量不足，氦氣就會迅速擴散滲透，可用于精準判斷絲扣的連接質量。此外，氣密封檢測運用的施工壓力，從70MPa到140MPa，可滿足各類壓力等級的需要，更具有可靠性。

2.3 高靈敏度

套管絲扣氣密封檢測，利用氦氣檢測儀對泄漏氦氣進行檢測。這一檢測儀本身具有高靈敏性，能夠檢測泄漏率在為10-8pa·m3、s的氦氣，檢測精度可以達到0.0001‰。

2.4 高適用性

檢測技術的應用范圍十分廣泛，能夠滿足更多的管柱尺寸、管柱直徑，具有更高的適用性。除在申請作業中，可以檢測套管絲扣、套管螺紋以外，還可在各類開采作業中，進行輸氣管道，采氣束的檢測[2]。

2.5 強即時性

快速的反應時間，對于氣密封檢測至關重要。氦氣檢測儀，除具有高靈敏度以外，能夠在0.7秒內，就對泄漏氦氣進行即時反應。這就有助于迅速發現絲扣泄漏，及時判斷套管密封性，提高氣密封檢測的效率，確保油田生產安全。

3 套管氣密封檢測系統構成

套管絲扣氣密封檢測技術，主要由動力設備、儲能器以及檢測設備三部分組成。檢測設備包含操作臺、檢測探頭、集氣套、檢測工具以及滑輪、氦氣檢測儀。儲能器主要由氣瓶組構成。動力源設備，一般為氣動絞車。

動力源設備，一般采用氣動絞車提供液壓動力。壓力等級最高可達到140MPa。儲能器內的氣瓶組，是用來儲存氦氣、氮氣，作為氣體供應。此外，儲能器具有產生高壓氣體的功能，能夠將氣瓶組中儲存的氮氣及氦氣進行加壓混合，直到其被壓縮至檢測所需壓力。操作臺與氣動絞車、滑輪、繩索進行連接，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，通過操作臺將其下入到套管內，可用于密封套管絲扣空間，保證密閉空間不泄露。

4 套管氣密封檢測工藝流程

4.1 設備準備

套管絲扣氣密封檢測技術應用，首先要進行設備準備。按照地面氣密封設備的氣源卡封工具、絞車和操作臺以及動力部分、儲能器部分，進行管線連接。要注意動力源電壓以及相序的準確。需要注意的是，進行基礎管線連接后，要逐個打開氣瓶組氣源和驅動器源，檢查氣密封檢測設備是否按照要求進行正常運轉。要調試預坐封、加壓、泄壓動作，為氣密封檢測，做好準備。針對鉆臺氦氣檢測設備以及封隔器的連接，均要進行預調試。

4.2 封隔器坐封

封隔器坐封，是氣密封檢測的關鍵。氣密封坐封階段，要通過控制臺，將封隔器精準置入套管柱內，不斷通過調節絞車，調整封隔器的位置。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儀。然后操控加壓裝置，將高壓氣體打入封隔器內，通過高壓推進封隔器活塞，橡膠逐步變形，緊緊的貼靠在套管壁內，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，通過液壓動力源，將儲能器中加壓活塞推動，完成混合氣體加壓。加壓后的混合氣體，會逐步通過管線輸送到封隔器坐封密閉空間內。加壓過程需持續加壓，直至壓力達到穩定值，穩壓30秒后，結束加壓。

4.4 氣密封檢測

氣密封檢測過程，是通過氦氣檢測探頭對集氣套內氣體進行檢測分析，實時顯示氦氣含量值。氮氣檢測儀會判斷及其套內是否含有氦氣，或氦氣含量是否超過泄露界定值。如超過界定值，氦氣檢測儀會自動報警套管絲扣器密封不合格，需要進一步進行氣密封整改。

4.5 封隔器解封階段

氣密封檢測結束后，通過動力設備控制泄壓，封隔器的活塞橡膠，逐步歸位，完成解封。此時，通過操控臺的控制，將封隔器從套管中上提取出。

5 套管氣密封檢測現場應用

目前，針對套管絲扣氣密封檢測新技術的應用，已累計檢測21口井。檢測器密封套管4000余根。不同扣形的套管在檢測過程中，均有泄漏發生，平均泄漏率為2.3%。通過套管絲扣氣密封檢測技術，保證了入井套管管串的安全，針對泄漏套管氣密封進一步進行整改。及時進行二次緊扣、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新技術的應用，及時發現了不合格的套管，有效杜絕了泄漏套管兒的入井。