压力测试装置、压力测试系统和压力测试方法

1.本发明涉及深水油气开发技术领域，特别涉及一种压力测试装置、压力测试系统和压力测试方法。


背景技术：

2.水下生产系统是开发海洋油气资源的重要装备，广泛应用于深水油气田以及边际油田开发。水下生产系统包括水下油气生产设备(例如水下采油树、管汇)、水上监控和集输设备。水下压力温度一体变送器(pressure transmitter&tempreture transmitter，简称“pttt”)是安装在水下生产设备上实时获取水下油气工艺介质压力和温度信息的水下生产系统重要组成装备。由于水下油气生产设备长期工作于高压、腐蚀性强的海水环境，安装维修作业成本高、风险大且周期长，所以为保障其连续安全生产、降低运维成本，在水下油气生产设备安装pttt之前要对pttt进行氦气泄露测试和压力测试。氦气泄露测试用于验证pttt与外界海水环境接触的密封件和压力传感器的密封件功能完整性，是否存在微小渗漏，压力测试包括环境压力测试和油气介质压力测试以及在压力测试中进行pttt的通信测试。
3.深水油气田开发需要水下生产系统，各个厂家做工程总承包，不单独出售控制系统及相关设备。pttt是水下生产系统的核心部件，工作于高压、腐蚀性强的海水环境，将油气开采的压力和温度数据实时传输至水下控制模块(scm)中，scm通过脐带缆将数据传输至水上主控站，工程师在主控站中实时监测油气开采的状态。pttt性能直接决定水下油气生产设备(例如水下采油树、管汇)能否安全运行。目前，pttt研制和功能测试进展缓慢，其主要原因是缺少能够对pttt进行氦气泄露测试以及同时测试pttt工作环境压力和油气介质压力的测试装置。例如，现有的模拟水下环境的高压舱，只能进行工作环境压力测试，验证pttt在特定水深的耐压性、密封性。pttt的海水环境压力与油气介质压力不相同，具有较大的压力差，因此在进行外压测试时不能同时进行油气介质压力测试。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种压力测试装置、压力测试系统和压力测试方法，其能够对水下压力温度一体变送器开展环境压力测试和油气介质压力测试。
5.本发明实施例的具体技术方案是：
6.一种用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置，所述用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置包括：
7.油气介质测试件，所述油气介质测试件具有相对的第一端面和第二端面，所述第一端面上开设有用于容纳水下压力温度一体变送器的压力传感器容纳机构的容纳孔，所述第一端面上还开设有多个第一螺纹孔，多个所述第一螺纹孔绕所述容纳孔呈圆周分布；所述第一端面上还具有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽位于所述第一螺纹孔与所述容纳孔
之间，所述第一环形凹槽中设置有第一密封件，所述第一密封件用于与水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构相抵，所述油气介质测试件上开设有与所述容纳孔连通的第一接口和第四接口；
8.环境压力测试机构，所述环境压力测试机构具有容纳腔室，所述容纳腔室用于容纳水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构；所述环境压力测试机构与所述油气介质测试件的第一端面能够密封连接，所述环境压力测试机构上具有与所述容纳腔室连通的第二接口、与所述容纳腔室连通的第三接口和电气接口。
9.优选地，所述第一端面上还开设有多个第二螺纹孔，多个所述第二螺纹孔绕所述容纳孔呈圆周分布，所述第二螺纹孔位于所述第一螺纹孔的外侧；
10.所述环境压力测试机构包括：筒体和对所述筒体的一端进行密封的端盖，所述筒体的另一端具有第一外缘，所述第一外缘上开设有第一贯穿孔；所述第一贯穿孔通过螺栓与所述第二螺纹孔相配合以使所述筒体与所述油气介质测试件连接在一起；所述筒体的另一端的端面上具有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽中设置有第二密封件。
11.优选地，所述筒体的一端具有第二外缘，所述第二外缘上开设有多个第二贯穿孔；所述端盖上具有与所述第二贯穿孔相对应的第三贯穿孔，所述第二贯穿孔通过螺栓与所述第三贯穿孔相配合以使所述筒体与所述端盖连接在一起；所述筒体的一端与所述端盖相接触处具有第三环形凹槽，所述第三环形凹槽中设置有第三密封件。
12.优选地，所述第二接口、所述第三接口和所述电气接口位于所述端盖上，所述端盖呈平板状；
13.所述电气接口中设置有电接头，所述电接头位于所述端盖形成所述容纳腔室的一侧，所述端盖形成所述容纳腔室的一侧连接有用于向所述端盖的另一侧抵住所述电接头的压紧件；
14.所述压紧件具有通孔，所述通孔和所述电气接口均具有台阶结构，所述通孔容纳部分所述电接头且通过台阶结构抵住所述电接头，所述电气接口容纳部分所述电接头且通过台阶结构抵住所述电接头；所述压紧件通过螺栓连接在所述端盖上。
15.优选地，所述第二端面上开设有与所述容纳孔连通的所述第一接口；所述第四接口位于所述油气介质测试件的侧壁上，所述第四接口通过连通孔与所述容纳孔相连通。
16.一种用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统，所述用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统包括：
17.如上述任一所述的用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置；
18.氦气输出单元；第一处理单元，包括真空泵、一端与所述真空泵的进口连接的开闭阀、三通阀、氦质谱仪，所述三通阀的第一端与所述开闭阀的另一端相连接，所述三通阀的第二端与氦质谱仪相连接；
19.所述用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统包括第一状态，在第一状态下，所述氦气输出单元能与所述第二接口或所述第三接口相连通，所述第一处理单元的所述三通阀的第三端能与所述第一接口或所述第四接口相连通；
20.所述用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统包括第二状态，在第二状态下，所述氦气输出单元能与所述第一接口或所述第四接口相连通，所述第一处理单元的所述三通阀的第三端能与所述第二接口或所述第三接口相连通。
21.优选地，所述用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统还包括：
22.油气介质输出单元，其能与所述第一接口或所述第四接口相连通，所述油气介质输出单元能向外输出具有颜色的且具有第一预设压力的油气介质，并能进行保压，所述油气介质具有颜色；
23.高压流体动力装置，其具有箱体、分别能与所述第二接口和所述第三接口相连通的供液体路和回液体路，所述供液体路和所述回液体路能与箱体相连通，所述高压流体动力装置的供液体路能向外输出具有第二预设压力的海水，并能进行保压，所述高压流体动力装置的回液体路能将回收的液体输入至箱体中，所述液体为透明无色液体；
24.所述用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统包括第三状态，在第三状态下，所述油气介质输出单元与所述第一接口或所述第四接口相连通，所述高压流体动力装置的供液体路和回液体路分别与所述第二接口和所述第三接口相连通。
25.一种采用如上述所述的用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统的压力测试方法，所述压力测试方法包括：
26.将水下压力温度一体变送器安装至用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置中，水下压力温度一体变送器的压力传感器容纳机构位于容纳孔中，所述水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构位于容纳腔室中，所述水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构通过螺栓与所述油气介质测试件的第一螺纹孔相连接，第一密封件使得所述电子舱容纳机构与所述油气介质测试件之间密封，将所述压力传感器容纳机构打开以使其内部与容纳孔连通；
27.将用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统切换至第一状态；
28.开启第一处理单元的开闭阀，并利用真空泵将所述容纳孔抽空，之后关闭所述开闭阀；
29.通过氦气输出单元向所述容纳腔室中输入氦气，之后观察氦质谱仪检测结果以判断所述电子舱容纳机构是否存在泄漏。
30.一种采用如上述所述的用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统的压力测试方法，所述压力测试方法包括：
31.将水下压力温度一体变送器安装至用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置中，水下压力温度一体变送器的压力传感器容纳机构位于容纳孔中，所述水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构位于容纳腔室中，所述水下压力温度一体变送器的法兰盘通过螺栓与所述油气介质测试件的第一螺纹孔相连接，第一密封件使得所述电子舱容纳机构与所述油气介质测试件之间密封，将所述电子舱容纳机构打开以使其内部与容纳腔室连通；
32.将用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统切换至第二状态；
33.开启第一处理单元的开闭阀，并利用真空泵将所述容纳腔室抽空，之后关闭所述开闭阀；
34.通过氦气输出单元向所述容纳孔中输入氦气，之后观察氦质谱仪检测结果以判断所述压力传感器容纳机构是否存在泄漏。
35.一种采用如上述所述的用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统的压力测试方法，所述压力测试方法包括：
36.将水下压力温度一体变送器安装至用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置中，水下压力温度一体变送器的压力传感器容纳机构位于容纳孔中，所述水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构位于容纳腔室中，将水下压力温度一体变送器与电接头相电性连接，所述水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构通过螺栓与所述油气介质测试件的第一螺纹孔相连接，第一密封件使得所述电子舱容纳机构与所述油气介质测试件之间密封；
37.将电气测试单元与电气接口中的电接头相电性连接；
38.通过油气介质输出单元向所述容纳孔中注入油气介质，当压力增加至第一预设压力后进行保压；
39.通过高压流体动力装置的供液体路和回液体路向所述容纳腔室中注入液体，直到回液体路的液体流入箱体，之后关闭所述回液体路，当所述供液体路的压力增加至第二预设压力后进行保压；
40.待所述第一预设压力和所述第二预设压力稳定以后，打开所述回液体路以使所述容纳腔室中的液体回流至箱体中，并通过油气介质输出单元将所述容纳孔进行泄压；
41.通过观察所述箱体中的液体是否具有所述油气介质具有的颜色以判断所述水下压力温度一体变送器与所述油气介质测试件之间的密封是否良好；与此同时，监测电气测试单元与水下压力温度一体变送器之间通信是否良好；
42.多次循环进行上述泄压操作和增压操作，之后进入保压阶段，在压时间达到预设时间后，将述水下压力温度一体变送器拆卸下来，并打开所述水下压力温度一体变送器以检查内部是否有液体渗漏进入。
43.本发明的技术方案具有以下显著有益效果：
44.1、本技术可以根据水下压力温度一体变送器工作时的环境压力和油气介质压力，采用闭环负反馈控制方案分别向环境压力测试机构和油气介质测试件同时注入液体和油气介质，并通过油气介质输出单元输出的第一预设压力和高压流体动力装置输出的第二预设压力调节油气介质压力和环境压力。由于环境压力测试使用的是无颜色液体，油气介质使用的是带有颜色的油气介质，若箱体中的液体呈现有颜色，则说明水下压力温度一体变送器的法兰盘与油气介质测试件之间的第一密封件处密封失效，反之说明第一密封件处密封良好；通过检查水下压力温度一体变送器内部是否有液体渗透或油气介质渗透可以检测检查水下压力温度一体变送器密封性是否良好。与此同时，在对水下压力温度一体变送器进行油气介质压力和环境压力测试的过程中，还可以对水下压力温度一体变送器与外界的通信连续性是否良好进行测试。
45.2、本技术还可以利用氦气输出单元和第一处理单元同时对水下压力温度一体变送器进行氦气泄漏测试，以检测压力传感器容纳机构和电子舱容纳机构的外壳机构中密封处是否存在微泄漏，并且可以具体检测出压力传感器容纳机构和电子舱容纳机构中的具体哪个的外壳机构中的密封处存在微泄漏，从而保证了进行水下压力温度一体变送器密封机密封功能检测的完整性。
46.参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中
使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
附图说明
47.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
48.图1为本发明实施例中安装有水下压力温度一体变送器的压力测试装置的剖面结构图；
49.图2为本发明实施例中油气介质测试件的第一端面的示意图；
50.图3为本发明实施例中油气介质测试件的第二端面的示意图；
51.图4为图2中a-a处的剖面图；
52.图5为本发明实施例中环境压力测试机构的剖面图；
53.图6为图5中环境压力测试机构的左视图；
54.图7为图5中环境压力测试机构的右视图；
55.图8为本发明实施例中压紧件的剖面图；
56.图9为图8中压紧件的左视图；
57.图10为图8中压紧件的右视图；
58.图11为本发明实施例中用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统在第一状态下的结构示意图；
59.图12为本发明实施例中用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统在第二状态下的结构示意图；
60.图13为本发明实施例中用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统在第三状态下的结构示意图。
61.以上附图的附图标记：
62.1、油气介质测试件；11、容纳孔；12、第一螺纹孔；13、第一环形凹槽；14、第一密封件；15、第一接口；17、第二螺纹孔；18、第三螺纹孔；2、环境压力测试机构；21、容纳腔室；22、第二接口；23、第三接口；24、电气接口；25、端盖；26、筒体；27、第一外缘；271、第一贯穿孔；28、第二环形凹槽；29、第二密封件；210、第二外缘；2101、第二贯穿孔；211、第三环形凹槽；212、第三密封件；213、电接头；214、压紧件；2141、通孔；215、第三贯穿孔；3、氦气输出单元；4、第一处理单元；41、真空泵；42、开闭阀；43、三通阀；44、氦质谱仪；5、油气介质输出单元；6、高压流体动力装置；7、把手；8、底座；9、电气测试单元；101、电子舱容纳机构；102、法兰盘；103、压力传感器容纳机构。
具体实施方式
63.结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元
件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
64.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
65.为了能够对水下压力温度一体变送器开展环境压力测试和油气介质压力测试，在本技术中提出一种用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置，图1为本发明实施例中安装有水下压力温度一体变送器的压力测试装置的剖面结构图，如图1所示，用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置可以包括：油气介质测试件1，油气介质测试件1具有相对的第一端面和第二端面，第一端面上开设有用于容纳水下压力温度一体变送器的压力传感器容纳机构103的容纳孔11，第一端面上还开设有多个第一螺纹孔12，多个第一螺纹孔12绕容纳孔11呈圆周分布；第一端面上还具有第一环形凹槽13，第一环形凹槽13位于第一螺纹孔12与容纳孔11之间，第一环形凹槽13中设置有第一密封件14，第一密封件14用于与水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构101相抵，油气介质测试件1上开设有与容纳孔11连通的第一接口15和第四接口；环境压力测试机构2，环境压力测试机构2具有容纳腔室21，容纳腔室21用于容纳水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构101；环境压力测试机构2与油气介质测试件1的第一端面能够密封连接，环境压力测试机构2上具有与容纳腔室21连通的第二接口22、与容纳腔室21连通的第三接口23和电气接口24。
66.图2为本发明实施例中油气介质测试件的第一端面的示意图，图3为本发明实施例中油气介质测试件的第二端面的示意图，图4为图2中a-a处的剖面图，如图1至图4所示，油气介质测试件1具有一定的厚度，其具有相对的第一端面和第二端面。油气介质测试件1可以由强度较高的金属材料制成，例如使用钢制成。第一端面的中部可以开设有用于容纳水下压力温度一体变送器的压力传感器容纳机构103的容纳孔11，容纳孔11可以垂直于第一端面。第一端面上还开设有多个第一螺纹孔12，多个第一螺纹孔12绕容纳孔11呈圆周分布。水下压力温度一体变送器可以包括具有连通通道的法兰盘102、密封安装在法兰盘102一侧的压力传感器容纳机构103、密封安装在法兰盘102另一侧的电子舱容纳机构101，压力传感器容纳机构103内部通过连通通道与电子舱容纳机构101内部连通。
67.当水下压力温度一体变送器安装在压力测试装置上时，通过螺栓穿入水下压力温度一体变送器的法兰盘102再拧入第一螺纹孔12，即两者之间通过法兰结构连接，从而实现水下压力温度一体变送器与油气介质测试件1之间的密封连接。
68.为了提高水下压力温度一体变送器与油气介质测试件1之间的密封性，如图1、图2、图4所示，第一端面上还具有第一环形凹槽13，第一环形凹槽13位于第一螺纹孔12与容纳孔11之间。第一环形凹槽13中设置有第一密封件14，第一密封件14用于与水下压力温度一体变送器的法兰盘102相抵。当水下压力温度一体变送器安装在压力测试装置上时，当螺栓
穿入水下压力温度一体变送器的法兰盘102再拧入第一螺纹孔12锁紧时，水下压力温度一体变送器的法兰盘102可以压紧第一密封件14，从而使得水下压力温度一体变送器的法兰盘102与油气介质测试件1的第一端面实现高效密封，防止环境压力测试机构2的容纳腔室21通过水下压力温度一体变送器的法兰盘102与油气介质测试件1的第一端面之间的从而与容纳孔11发生泄露。
69.由于压力测试装置在进行压力测试过程中，测试的压力数值很高，因此，第一密封件14需要有很高的强度，作为可行的，第一密封件14可以选用材料为316l的标准法兰垫环，同时，第一密封件14的表面可以具有隔离层以及附着于隔离层表面的保护层。隔离层可以是一层薄膜或涂层，材料可以选用ptfe、聚酷或聚酷亚胺等。隔离层的主要作用包括隔离第一密封件与化学介质之间的接触，以防止化学介质对垫环的腐蚀和损伤。隔离层的作用还可以包括提高第一密封件的密封性能，防止泄漏。保护层可以是一层涂层或表面处理形成的薄层，材料可以选用锌、镀铬或镀镍等。保护层的主要作用包括保护第一密封件不受化学介质和环境的腐蚀和氧化。保护层可以增强第一密封件的耐用性和寿命，并防止第一密封件表面的缺陷和裂纹而导致泄漏。隔离层用于隔离油气介质与外界环境，保护层与油气介质测试件1的第一端面和水下压力温度一体变送器相接触，用于水下压力温度一体变送器与油气介质测试件1的第一端面之间的金属密封。隔离层上下表面可以均等间隔向外凸起，形成多条穿出保护层的同心环形密封带。
70.油气介质测试件1上开设有与容纳孔11连通的第一接口15和第四接口。如图1、图3和图4所示，第一接口15可以开设在油气介质测试件1的第二端面，其位于油气介质测试件1的第二端面的中部。第四接口可以开设在油气介质测试件1的侧壁上，第四接口通过连通孔2141与容纳孔11相连通。第一接口15和第四接口中的一个可以用于向容纳孔11注入氦气，另一个可以用于排出容纳孔11中原来的气体。
71.如图1、图3和图4所示，在油气介质测试件1的第二端面上可以开设有第三螺纹孔18，第三螺纹孔18可以为多个，多个第三螺纹孔18可以绕第一接口15呈圆周分布。第三螺纹孔18可以用于将压力测试装置固定安装别其它装置上，以便于运输和固定。
72.如图1至图4所示，油气介质测试件1可以大体呈长方体状，油气介质测试件1的上端面上可以连接有把手7，从而便于操作人员对压力测试装置进行搬运。油气介质测试件1的下端面可以连接有底座8，底座8与油气介质测试件1的下端面可以通过螺栓或螺栓等连接，底座8用于平衡压力测试装置的重量，防止环境压力测试机构2一端的重量过大而无法通过油气介质测试件1的下端面进行稳定的放置。底座8具体重量和尺寸可以根据油气介质测试件1和环境压力测试机构2进行定制。
73.图5为本发明实施例中环境压力测试机构的剖面图，图6为图5中环境压力测试机构的左视图，图7为图5中环境压力测试机构的右视图，如图1、图5至图7所示，环境压力测试机构2可以与油气介质测试件1相配合连接在一起。环境压力测试机构2具有容纳腔室21，容纳腔室21用于容纳水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构101。为了提高环境压力测试机构2的耐压性能，环境压力测试机构2可以包括：筒体26和对筒体26的一端进行密封的端盖25。筒体26的另一端具有第一外缘27，第一外缘27上开设有第一贯穿孔271；第一贯穿孔271通过螺栓与第二螺纹孔17相配合以使筒体26与油气介质测试件1连接在一起。通过上述方式可以形成具有容纳腔室21的环境压力测试机构2，且整个过程无需焊接，有助于提高
环境压力测试机构2抗压强度。筒体26的另一端的端面上具有第二环形凹槽28，第二环形凹槽28中设置有第二密封件29，从而可以提高筒体26与油气介质测试件1之间的密封性。
74.如图1、图5和图6所示，环境压力测试机构2与油气介质测试件1的第一端面能够密封连接。具体而言，筒体26的一端具有第二外缘210，第二外缘210上开设有多个第二贯穿孔2101；端盖25上具有与第二贯穿孔2101相对应的第三贯穿孔215，第二贯穿孔2101通过螺栓与第三贯穿孔215相配合以使筒体26与端盖25连接在一起；筒体26的一端与端盖25相接触处具有第三环形凹槽211，第三环形凹槽211中设置有第三密封件212。
75.环境压力测试机构2上具有与容纳腔室21连通的第二接口22、与容纳腔室21连通的第三接口23和电气接口24。如图5所示，端盖25可以呈平板状。第二接口22、第三接口23和电气接口24位于端盖25上。通过上述结构，一方面可以便于开孔，另外一方面可以尽可能的避免对环境压力测试机构2的抗压性能造成影响。第二接口22和第三接口23中的一个可以用于向容纳腔室21注入氦气，另一个可以用于排出容纳腔室21中原来的气体，或者，一个可以用于向容纳腔室21注入压力液体，另一个可以用于排出容纳腔室21中原来的气体和压力液体以进行泄压。
76.如图1和图5所示，电气接口中设置有电接头213，电接头213位于端盖25形成容纳腔室21的一侧，端盖25形成容纳腔室21的一侧连接有用于向端盖25的另一侧抵住电接头213的压紧件214。通过压紧件214可以避免在对容纳腔室21进行抽真空时，电接头213在外界的压力下从电气接口被压出掉落至容纳腔室21中。电接头213用于提供水下压力温度一体变送器工作所需电源接口以及水下压力温度一体变送器与上位机通信的通信接口，上位机可以包括电气测试单元9。具体而言，图8为本发明实施例中压紧件的剖面图，图9为图8中压紧件的左视图，图10为图8中压紧件的右视图，如图8至图10所示，压紧件214具有通孔2141，通孔2141和电气接口24均具有台阶结构，通孔2141容纳部分电接头213且通过台阶结构抵住电接头213，电气接口24容纳部分电接头213且通过台阶结构抵住电接头213。压紧件214可以通过螺栓连接在端盖25上。电接头213与电气接口之间可以设置有密封圈，以保证密封性。同样的，端盖25上可以连接有把手7，从而便于操作人员对压力测试装置进行搬运。
77.在本技术中还提出了一种用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统，用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统可以包括：上述任一的用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置；氦气输出单元3；第一处理单元4，包括真空泵41、一端与真空泵41的进口连接的开闭阀42、三通阀43、氦质谱仪44，三通阀43的第一端与开闭阀42的另一端相连接，三通阀43的第二端与氦质谱仪44相连接。
78.图11为本发明实施例中用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统在第一状态下的结构示意图，如图11所示，用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统包括第一状态，在第一状态下，氦气输出单元3能与第二接口22或第三接口23相连通，第一处理单元4的三通阀43的第三端能与第一接口15或第四接口相连通。
79.图12为本发明实施例中用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统在第二状态下的结构示意图，如图12所示，用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统包括第二状态，在第二状态下，氦气输出单元3能与第一接口15或第四接口相连通，第一处理单元4的三通阀43的第三端能与第二接口22或第三接口23相连通。
80.压力测试系统可以对水下压力温度一体变送器进行氦气泄漏试验。压力测试系统
在第一状态下可以用于测试水下压力温度一体变送器中电子舱容纳机构101的密封性能，如电子舱容纳机构101的外壳机构中密封处a是否密封良好。压力测试系统在第二状态下可以用于测试水下压力温度一体变送器中压力传感器容纳机构103的密封性能，如压力传感器容纳机构103的外壳机构中密封处b是否密封良好。
81.作为可行的，图13为本发明实施例中用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统在第三状态下的结构示意图，如图13所示，用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统可以包括：油气介质输出单元5，其能与第一接口15或第四接口相连通，油气介质输出单元5能向外输出具有颜色的且具有第一预设压力的油气介质，并能进行保压，油气介质具有颜色；高压流体动力装置6，其具有箱体、分别能与第二接口22和第三接口23相连通的供液体路和回液体路，供液体路和回液体路能与箱体相连通，高压流体动力装置6的供液体路能向外输出具有第二预设压力的海水，并能进行保压，高压流体动力装置6的回液体路能将回收的液体输入至箱体中，液体为透明无色液体。油气介质的颜色可以采用深色颜色，例如黑色，以便少量油气介质进入透明无色液体后便能够识别出来。透明无色液体可以采用海水，以符合水下压力温度一体变送器的实际应用环境。
82.用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统包括第三状态，在第三状态下，油气介质输出单元5与第一接口15或第四接口相连通，高压流体动力装置6的供液体路和回液体路分别与第二接口22和第三接口23相连通。
83.通过上述结构，压力测试系统可以对水下压力温度一体变送器进行压力测试试验，一方面可以确认水下压力温度一体变送器与压力测试装置的油气介质测试件1的第一端面之间在安装时是否密封良好，另外一方面可以测试水下压力温度一体变送器的环境密封性。
84.在本技术中提出了一种压力测试系统的压力测试方法，压力测试方法可以包括：
85.将水下压力温度一体变送器安装至用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置中，水下压力温度一体变送器的压力传感器容纳机构103位于容纳孔11中，水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构101位于容纳腔室21中，水下压力温度一体变送器的法兰盘102通过螺栓与油气介质测试件1的第一螺纹孔12相连接，第一密封件14使得电子舱容纳机构101与油气介质测试件1之间密封，将压力传感器容纳机构103打开以使其内部与容纳孔11连通。
86.将用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统切换至第一状态。
87.开启第一处理单元4的开闭阀42，并利用真空泵41将容纳孔11抽真空，之后关闭开闭阀42。在此过程中，第一接口15和第四接口中未与第一处理单元4相连接的一个处于封堵状态。
88.通过氦气输出单元3向容纳腔室21中输入氦气，之后观察氦质谱仪44检测结果以判断电子舱容纳机构101是否存在泄漏。该氦气可以是常压氦气，时间可以为几秒。之后，观察氦质谱仪44检测结果，若氦气量不超过5
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l/s，则说明电子舱容纳机构101中的外壳机构中密封处的密封件密封良好，无微泄漏。
89.在本技术中还提出了一种压力测试系统的压力测试方法，压力测试方法可以包括：
90.将水下压力温度一体变送器安装至用于水下压力温度一体变送器的压力测试装
置中，水下压力温度一体变送器的压力传感器容纳机构103位于容纳孔11中，水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构101位于容纳腔室21中，水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构101通过螺栓与油气介质测试件1的第一螺纹孔12相连接，第一密封件14使得电子舱容纳机构101与油气介质测试件1之间密封，将电子舱容纳机构101打开以使其内部与容纳腔室21连通。
91.将用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统切换至第二状态。
92.开启第一处理单元4的开闭阀42，并利用真空泵41将容纳腔室21抽真空，之后关闭开闭阀42。在此过程中，第二接口22和第三接口23中未与第一处理单元4相连接的一个处于封堵状态。
93.通过氦气输出单元3向容纳孔11中输入氦气，之后观察氦质谱仪44检测结果以判断压力传感器容纳机构103是否存在泄漏。同理，观察氦质谱仪44检测结果，若氦气量不超过5
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l/s，则说明压力传感器容纳机中的外壳机构中密封处的密封件密封良好，无微泄漏。
94.在本技术中还提出了一种压力测试系统的压力测试方法，压力测试方法可以包括：
95.将水下压力温度一体变送器安装至用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置中，水下压力温度一体变送器的压力传感器容纳机构103位于容纳孔11中，水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构101位于容纳腔室21中，将水下压力温度一体变送器与电接头213相电性连接，水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构101通过螺栓与油气介质测试件1的第一螺纹孔12相连接，第一密封件14使得电子舱容纳机构101与油气介质测试件1之间密封。
96.将电气测试单元9与电气接口24中的电接头213相电性连接。
97.通过油气介质输出单元5向容纳孔11中注入油气介质，当压力增加至第一预设压力后进行保压。油气介质需要具有颜色。油气介质输出单元5输出的第一预设压力的油气介质用于模拟实际运用中油气介质作用在压力传感器容纳机构103上的压力。
98.通过高压流体动力装置6的供液体路和回液体路向容纳腔室21中注入液体，直到回液体路的液体流入箱体，之后关闭回液体路，当供液体路的压力增加至第二预设压力后进行保压。该液体可以为透明无色液体。高压流体动力装置6向容纳腔室21中注入的第二预设压力下的液体用于模拟实际运用中环境压力即海水作用在电子舱容纳机构101上的压力。
99.待第一预设压力和第二预设压力稳定以后，打开回液体路以使容纳腔室21中的液体回流至箱体中，并通过油气介质输出单元5将容纳孔11进行泄压。
100.通过观察箱体中的液体是否具有油气介质具有的颜色以判断水下压力温度一体变送器与油气介质测试件1之间的密封是否良好；与此同时，监测电气测试单元9与水下压力温度一体变送器之间通信是否良好。如果箱体中原本的透明液体出现变色，混有一点油气介质具有的颜色，则说明电子舱容纳机构101与油气介质测试件1之间的密封不严，具有渗漏问题；反之则说明电子舱容纳机构101与油气介质测试件1之间的密封良好。与此同时，在上述容纳腔室21为第二预设压力时可以监测电气测试单元9与水下压力温度一体变送器之间通信是否良好，以测试电气接口24在第二预设压力下是否良好。
101.多次循环进行上述泄压操作和增压操作，之后进入保压阶段，在压时间达到预设时间后，将述水下压力温度一体变送器拆卸下来，并打开水下压力温度一体变送器以检查内部是否有液体渗漏进入。可以根据api 17f标准(“api standard 17f 2017.standard for subsea production control systems”，为api(美国石油协会)组织发布的一个标准)中对水下压力温度一体变送器压力循环测试的要求，以5分钟为周期进行三个泄压-增压循环操作，第三个循环结束后进入保压阶段，保压时长至少维持6小时。之后，将述水下压力温度一体变送器拆卸下来，并打开水下压力温度一体变送器以检查内部是否有液体渗漏进入，从而验证其密封性是否良好。
102.本技术可以根据水下压力温度一体变送器工作时的环境压力和油气介质压力，采用闭环负反馈控制方案分别向环境压力测试机构2和油气介质测试件1同时注入液体和油气介质，并通过油气介质输出单元5输出的第一预设压力和高压流体动力装置6输出的第二预设压力调节油气介质压力和环境压力。由于环境压力测试使用的是无颜色液体，油气介质使用的是带有颜色的油气介质，若箱体中的液体呈现有颜色，则说明水下压力温度一体变送器的法兰盘102与油气介质测试件1之间的第一密封件14处密封失效，反之说明第一密封件14处密封良好；通过检查水下压力温度一体变送器内部是否有液体渗透或油气介质渗透可以检测检查水下压力温度一体变送器密封性是否良好。与此同时，在对水下压力温度一体变送器进行油气介质压力和环境压力测试的过程中，还可以对水下压力温度一体变送器与外界的通信连续性是否良好进行测试。
103.另外，本技术还可以利用氦气输出单元3和第一处理单元4同时对水下压力温度一体变送器进行氦气泄漏测试，以检测压力传感器容纳机构103和电子舱容纳机构101的外壳机构中密封处是否存在微泄漏，并且可以具体检测出压力传感器容纳机构103和电子舱容纳机构101中的具体哪个的外壳机构中的密封处存在微泄漏，从而保证了进行水下压力温度一体变送器密封机密封功能检测的完整性。
104.披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由
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构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
105.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置，其特征在于，所述用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置包括：油气介质测试件，所述油气介质测试件具有相对的第一端面和第二端面，所述第一端面上开设有用于容纳水下压力温度一体变送器的压力传感器容纳机构的容纳孔，所述第一端面上还开设有多个第一螺纹孔，多个所述第一螺纹孔绕所述容纳孔呈圆周分布；所述第一端面上还具有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽位于所述第一螺纹孔与所述容纳孔之间，所述第一环形凹槽中设置有第一密封件，所述第一密封件用于与水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构相抵，所述油气介质测试件上开设有与所述容纳孔连通的第一接口和第四接口；环境压力测试机构，所述环境压力测试机构具有容纳腔室，所述容纳腔室用于容纳水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构；所述环境压力测试机构与所述油气介质测试件的第一端面能够密封连接，所述环境压力测试机构上具有与所述容纳腔室连通的第二接口、与所述容纳腔室连通的第三接口和电气接口。2.根据权利要求1所述的用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置，其特征在于，所述第一端面上还开设有多个第二螺纹孔，多个所述第二螺纹孔绕所述容纳孔呈圆周分布，所述第二螺纹孔位于所述第一螺纹孔的外侧；所述环境压力测试机构包括：筒体和对所述筒体的一端进行密封的端盖，所述筒体的另一端具有第一外缘，所述第一外缘上开设有第一贯穿孔；所述第一贯穿孔通过螺栓与所述第二螺纹孔相配合以使所述筒体与所述油气介质测试件连接在一起；所述筒体的另一端的端面上具有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽中设置有第二密封件。3.根据权利要求2所述的用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置，其特征在于，所述筒体的一端具有第二外缘，所述第二外缘上开设有多个第二贯穿孔；所述端盖上具有与所述第二贯穿孔相对应的第三贯穿孔，所述第二贯穿孔通过螺栓与所述第三贯穿孔相配合以使所述筒体与所述端盖连接在一起；所述筒体的一端与所述端盖相接触处具有第三环形凹槽，所述第三环形凹槽中设置有第三密封件。4.根据权利要求2所述的用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置，其特征在于，所述第二接口、所述第三接口和所述电气接口位于所述端盖上，所述端盖呈平板状；所述电气接口中设置有电接头，所述电接头位于所述端盖形成所述容纳腔室的一侧，所述端盖形成所述容纳腔室的一侧连接有用于向所述端盖的另一侧抵住所述电接头的压紧件；所述压紧件具有通孔，所述通孔和所述电气接口均具有台阶结构，所述通孔容纳部分所述电接头且通过台阶结构抵住所述电接头，所述电气接口容纳部分所述电接头且通过台阶结构抵住所述电接头；所述压紧件通过螺栓连接在所述端盖上。5.根据权利要求2所述的用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置，其特征在于，所述第二端面上开设有与所述容纳孔连通的所述第一接口；所述第四接口位于所述油气介质测试件的侧壁上，所述第四接口通过连通孔与所述容纳孔相连通。6.一种用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统，其特征在于，所述用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统包括：如权利要求1-5中任一所述的用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置；
氦气输出单元；第一处理单元，包括真空泵、一端与所述真空泵的进口连接的开闭阀、三通阀、氦质谱仪，所述三通阀的第一端与所述开闭阀的另一端相连接，所述三通阀的第二端与氦质谱仪相连接；所述用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统包括第一状态，在第一状态下，所述氦气输出单元能与所述第二接口或所述第三接口相连通，所述第一处理单元的所述三通阀的第三端能与所述第一接口或所述第四接口相连通；所述用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统包括第二状态，在第二状态下，所述氦气输出单元能与所述第一接口或所述第四接口相连通，所述第一处理单元的所述三通阀的第三端能与所述第二接口或所述第三接口相连通。7.根据权利要求6所述的用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统，其特征在于，所述用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统还包括：油气介质输出单元，其能与所述第一接口或所述第四接口相连通，所述油气介质输出单元能向外输出具有颜色的且具有第一预设压力的油气介质，并能进行保压，所述油气介质具有颜色；高压流体动力装置，其具有箱体、分别能与所述第二接口和所述第三接口相连通的供液体路和回液体路，所述供液体路和所述回液体路能与箱体相连通，所述高压流体动力装置的供液体路能向外输出具有第二预设压力的海水，并能进行保压，所述高压流体动力装置的回液体路能将回收的液体输入至箱体中，所述液体为透明无色液体；所述用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统包括第三状态，在第三状态下，所述油气介质输出单元与所述第一接口或所述第四接口相连通，所述高压流体动力装置的供液体路和回液体路分别与所述第二接口和所述第三接口相连通。8.一种采用如权利要求6中所述的用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统的压力测试方法，其特征在于，所述压力测试方法包括：将水下压力温度一体变送器安装至用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置中，水下压力温度一体变送器的压力传感器容纳机构位于容纳孔中，所述水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构位于容纳腔室中，所述水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构通过螺栓与所述油气介质测试件的第一螺纹孔相连接，第一密封件使得所述电子舱容纳机构与所述油气介质测试件之间密封，将所述压力传感器容纳机构打开以使其内部与容纳孔连通；将用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统切换至第一状态；开启第一处理单元的开闭阀，并利用真空泵将所述容纳孔抽真空，之后关闭所述开闭阀；通过氦气输出单元向所述容纳腔室中输入氦气，之后观察氦质谱仪检测结果以判断所述电子舱容纳机构是否存在泄漏。9.一种采用如权利要求6中所述的用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统的压力测试方法，其特征在于，所述压力测试方法包括：将水下压力温度一体变送器安装至用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置中，水下压力温度一体变送器的压力传感器容纳机构位于容纳孔中，所述水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构位于容纳腔室中，所述水下压力温度一体变送器的法兰盘通过螺栓
与所述油气介质测试件的第一螺纹孔相连接，第一密封件使得所述电子舱容纳机构与所述油气介质测试件之间密封，将所述电子舱容纳机构打开以使其内部与容纳腔室连通；将用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统切换至第二状态；开启第一处理单元的开闭阀，并利用真空泵将所述容纳腔室抽空，之后关闭所述开闭阀；通过氦气输出单元向所述容纳孔中输入氦气，之后观察氦质谱仪检测结果以判断所述压力传感器容纳机构是否存在泄漏。10.一种采用如权利要求7中所述的用于水下压力温度一体变送器的压力测试系统的压力测试方法，其特征在于，所述压力测试方法包括：将水下压力温度一体变送器安装至用于水下压力温度一体变送器的压力测试装置中，水下压力温度一体变送器的压力传感器容纳机构位于容纳孔中，所述水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构位于容纳腔室中，将水下压力温度一体变送器与电接头相电性连接，所述水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构通过螺栓与所述油气介质测试件的第一螺纹孔相连接，第一密封件使得所述电子舱容纳机构与所述油气介质测试件之间密封；将电气测试单元与电气接口中的电接头相电性连接；通过油气介质输出单元向所述容纳孔中注入油气介质，当压力增加至第一预设压力后进行保压；通过高压流体动力装置的供液体路和回液体路向所述容纳腔室中注入液体，直到回液体路的液体流入箱体，之后关闭所述回液体路，当所述供液体路的压力增加至第二预设压力后进行保压；待所述第一预设压力和所述第二预设压力稳定以后，打开所述回液体路以使所述容纳腔室中的液体回流至箱体中，并通过油气介质输出单元将所述容纳孔进行泄压；通过观察所述箱体中的液体是否具有所述油气介质具有的颜色以判断所述水下压力温度一体变送器与所述油气介质测试件之间的密封是否良好；与此同时，监测电气测试单元与水下压力温度一体变送器之间通信是否良好；多次循环进行上述泄压操作和增压操作，之后进入保压阶段，在压时间达到预设时间后，将述水下压力温度一体变送器拆卸下来，并打开所述水下压力温度一体变送器以检查内部是否有液体渗漏进入。

技术总结
本发明公开了一种压力测试装置、压力测试系统和压力测试方法，其涉及深水油气开发技术领域，压力测试装置包括：油气介质测试件，油气介质测试件具有第一端面和第二端面，第一端面上开设有用于容纳水下压力温度一体变送器的压力传感器容纳机构的容纳孔，第一端面上还开设有多个第一螺纹孔；第一端面上还具有第一环形凹槽，第一环形凹槽位于第一螺纹孔与容纳孔之间，第一环形凹槽中设置有第一密封件，第一密封件用于与水下压力温度一体变送器的电子舱容纳机构相抵，油气介质测试件上开设有与容纳孔连通的第一接口和第四接口；等等。本申请能够对水下压力温度一体变送器开展环境压力测试和油气介质压力测试。测试和油气介质压力测试。测试和油气介质压力测试。


技术研发人员：孙瀚轩 左信 谭文涛 孙世龙 岳元龙
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/7/12