宋　志　龍，王　立　敏（1．東營市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所，山東　東營257000；2．國家石油裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心　，山東　東營257000）

井控裝置自動化試壓檢測系統(tǒng)應(yīng)用分析

宋志龍1，2，王立敏1，2
（1．東營市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所，山東東營257000；2．國家石油裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，山東東營257000）①

井控裝置自動化壓力測試系統(tǒng)通過計算機控制，模擬井控裝置實際工況，對井控裝置在該環(huán)境下是否存在滲漏，以及滲漏的具體壓力值進行試壓檢測?？蓪崿F(xiàn)開關(guān)機、升壓、卸壓、出具試壓報告等功能，同時利用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，使操作人員遠(yuǎn)離試壓區(qū)域，在實現(xiàn)井控裝置試壓檢測自動控制的同時還提高了檢測作業(yè)時的安全性。

井控裝置；壓力測試；檢測系統(tǒng)；計算機控制；遠(yuǎn)程監(jiān)控

在石油開采過程中，井下的溫度、壓力等是必不可少的測量參數(shù)，準(zhǔn)確的井下參數(shù)測量對于油井監(jiān)測具有重要的作用。井控設(shè)備自動化壓力測試系統(tǒng)是油田鉆修基地的重要設(shè)備之一，主要由機械部分和電控部分構(gòu)成［1 3］。系統(tǒng)控制采用微機和可編程邏輯控制器PL C為核心的總線技術(shù)，具有系統(tǒng)可靠性高、可擴展性強、操作應(yīng)用方便、美觀實用等特點［4 5］。滿足105 M Pa以內(nèi)各種常用井控裝備和壓力容器的水壓試壓，以及21 M Pa以內(nèi)的油壓試壓、監(jiān)控和數(shù)據(jù)自動采集等工作。

1 技術(shù)分析

1．1 系統(tǒng)構(gòu)成原理

系統(tǒng)的總體構(gòu)成及基本控制原理如圖1所示。

1．2 系統(tǒng)主要構(gòu)成及部件

井控設(shè)備自動化壓力測試系統(tǒng)的主要構(gòu)成及各子系統(tǒng)間相互關(guān)系如圖2所示。

該系統(tǒng)主要由1臺D F Y35 70型試壓卡箍、1 臺D F Y18 70型試壓卡箍、1套數(shù)據(jù)采集圖像監(jiān)控系統(tǒng)、1臺電動試壓泵、1臺液壓站、1套高低壓進水卸荷系統(tǒng)及附加選配模擬鉆桿裝置、遙控裝置、有壓報警裝置等組成?？蓪Ψ绹娖骷八耐ㄟM行試壓檢測、監(jiān)控作業(yè)。

圖1 系統(tǒng)的總體構(gòu)成及控制原理

1．2．1 液壓站

液壓站主要為試壓卡箍和防噴器提供液壓源，并根據(jù)要求完成對控制對象的動作控制和壓力檢測［6 7］，液壓站提供的最大壓力為21 M Pa。

1．2．2 試壓卡箍

該裝置是各種井控裝備（防噴器及四通）的自動卡緊和密封專用設(shè)備，最大卡緊密封壓力為105 M Pa，與液壓站和電動試壓泵結(jié)合，共同完成防噴器的水壓密封性能試驗。液壓卡箍作為底盲板對各種規(guī)格的環(huán)形防噴器、單閘板防噴器、雙閘板防噴器及四通進行試壓連接。其主要優(yōu)點是：

1） 試壓時不用螺栓緊固法蘭，從而大幅降低勞動強度。

2） 避免人工緊固螺栓偏載而造成防噴器鋼圈槽的損壞，延長使用壽命。

3） 縮短試驗時間，提高試驗效率。

4） 一機多用，最大限度地滿足試壓要求。

1．2．3 電動變量試壓泵

試壓泵主要由電動試壓泵、變頻器等構(gòu)成，電動試壓泵最大工作壓力為125 M Pa。電動試壓泵采用變頻控制，泵速無級可調(diào)。1） 試壓泵。試壓泵技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 試壓泵技術(shù)參數(shù)

2） 變頻器。變頻器是專門用于控制電動試壓泵轉(zhuǎn)速的設(shè)備，每1臺變頻器對應(yīng)1臺電動試壓泵。在控制軟件中設(shè)置了試壓目標(biāo)值以后，變頻器就會根據(jù)當(dāng)前壓力值和目標(biāo)值的差距進行電動泵轉(zhuǎn)速調(diào)整，從而使加壓速度呈現(xiàn)一種由快到慢逐漸接近目標(biāo)數(shù)值的機制，這樣就在很大程度上防止在進行某些設(shè)備的試壓過程中，由于容器容積小、電動泵排量大而造成升壓過快，超過了設(shè)備承受范圍，使設(shè)備受到損壞。由于變頻器是高度集成的自動控制設(shè)備，其參數(shù)都是自動設(shè)置好的，在使用過程中不可隨意變動調(diào)整，否則將可能造成嚴(yán)重的安全事故。

1．2．4 高低壓進水卸荷系統(tǒng)

高低壓進水卸荷系統(tǒng)是由2組Y PF2105型液動平板閥及油路控制系統(tǒng)所組成，對整個試壓系統(tǒng)高低壓水路實現(xiàn)分配、卸荷。

1．2．5 模擬鉆桿裝置

模擬鉆桿裝置采用立柱單遙臂形式，自動將防噴器試壓堵頭下放到防噴器內(nèi)，關(guān)閉閘板。同時還安裝有1臺頂置攝像機，以觀察閘板密封效果。

模擬鉆桿吊是由立柱、橫梁、配重、360°全方位球形攝像機、橫梁旋轉(zhuǎn)電機、試壓堵頭升降電機、各型試壓堵頭等組成。

1．2．6 遙控裝置

遙控裝置主要由無線發(fā)射裝置和遙控板組成，其功用是操作人員可在試壓準(zhǔn)備階段在現(xiàn)場用遙控板遙控控制試壓卡箍的動作，方便操作與觀察。

1．2．7 有壓報警裝置

報警裝置主要由L E D發(fā)光電子顯示屏游走（正在試壓，請勿靠近）字幕組成，在試壓過程中對試壓現(xiàn)場進行有壓警示。

1．2．8 數(shù)據(jù)檢測監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由操作臺、1臺計算機、2個顯示器、1臺激光打印機組成。其中計算機主要針對液壓卡箍、水壓系統(tǒng)及防噴器、液壓站試壓場所區(qū)域內(nèi)進行監(jiān)控。其主要功能是：控制電動泵的啟停及卸壓，全面控制液壓卡箍和系統(tǒng)自動卸壓；采集水壓系統(tǒng)、液壓卡箍、防噴器控制系統(tǒng)的壓力信號；對試驗場地及試驗設(shè)備進行圖像監(jiān)控并實時錄像。

試壓數(shù)據(jù)采集圖像監(jiān)控系統(tǒng)的特點及功能如下［8］：

1） 計算機控制和按鈕控制可以切換自如、互不干擾。

2） 定制的試壓向?qū)б龑?dǎo)操作人員正確完成試壓過程。

3） 軟件界面簡潔，操作簡單，設(shè)置方便，集成多種試驗功能于一體，功能強大，可在Windows7／2000／X P系統(tǒng)下穩(wěn)定運行。

4） 對所有試驗壓力值進行實時數(shù)據(jù)采集，模擬L E D顯示數(shù)據(jù)。

5） 試壓曲線可以實時顯示試壓過程，曲線美觀，可以方便地縮放，鼠標(biāo)指在曲線上即可得試壓數(shù)據(jù)。

6） 自動計算試壓壓力、穩(wěn)壓時間和壓降并標(biāo)注在曲線上。

7） 系統(tǒng)具備超壓報警、控制、讀數(shù)、曲線及顏色等各種功能設(shè)置。

8） 由數(shù)據(jù)庫保存試壓數(shù)據(jù)，方便查詢和重復(fù)打印及顯示試壓過程。

9） 數(shù)碼監(jiān)控試壓過程，可將試壓過程圖像記錄在硬盤上，通過實時壓縮在硬盤上可以存放大量視頻信息，還可轉(zhuǎn)存到光盤上，在通用計算機上回放。

10） 打印報告和合格證利用W ord的強大功能，將數(shù)據(jù)傳送到W ord進行打印，報告模版可定制并可方便地修改。

11） 曲線抓圖方便制作電子文檔及宣傳資料。

數(shù)據(jù)采集圖像監(jiān)控系統(tǒng)控制原理如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)采集圖像監(jiān)控系統(tǒng)控制原理

2 設(shè)備安裝布局

設(shè)備的安裝布局及試壓坑平面布置如圖4～5所示。

圖4 設(shè)備的安裝布置

圖5 試壓坑平面布置示意

3 結(jié)語

隨著工業(yè)自動化快速發(fā)展與應(yīng)用的提高，在追求生產(chǎn)效率的同時，對壓力測試的自動化程度、測試參數(shù)精確性、安全性等指標(biāo)提出了更高的要求。井控裝置自動化壓力測試系統(tǒng)具有高精度、高可靠性，全自動等特點，具有壓力參數(shù)設(shè)置、壓力測試過程實時顯示、數(shù)據(jù)記錄、打印、儲存、查詢等功能，同時利用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，使操作人員遠(yuǎn)離試壓區(qū)域，在實現(xiàn)井控裝置試壓檢測自動控制的同時還提高了檢測作業(yè)時的安全性。

［1］ 孫振純，王守謙，徐明輝．井控設(shè)備［M］．北京：石油工業(yè)出版社，1997．

［2］ 姜久興，劉文禮，趙波．可視化井控設(shè)備壓力測試自動系統(tǒng)的開發(fā)［J］．石油機械，2009（9）：92 94．

［3］ 伍志強，姜慶巍，韓亮．基于ST M 32F107的石油井下壓力測試系統(tǒng)的設(shè)計［J］．價值工程，2014（32）：246 247．

［4］ 霍修冀，滕照峰，張顯華，等．微機測試技術(shù)在壓力容器水壓試驗中的應(yīng)用［J］．石油化工設(shè)備，2012（2）：80 84．

［5］ 楊文顯．現(xiàn)代微型計算機原理與接口技術(shù)［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2006．

［6］ 朱新才．液壓傳動技術(shù)［M］．北京：冶金工業(yè)出版社，2009．

［7］ 張平格．液壓傳動與控制［M］．北京：冶金工業(yè)出版社，2004．

［8］ 許麗林．防噴器試壓數(shù)據(jù)采集及控制裝置：中國，C N200959083 U［P］．2007 10 10．

Appiication Anaiysis of Weii Controi Equip ment Automatic Pressure Test System

S O N G Zhilong1，2，W A N G Limin1，2
（1．Donguing Product Qualitu Supervision Research Institute，Donguing257000，China；2．N ational Qualitu Supervision Research Center of Petroleu m Equip ment（Shandong），Donguing257000，China）

The auto matic testing pressure system realizes startup and shutdow n，performs pressure boost and relief，and presents pressure test reports，through co m puter control．M ean w hile，it also keeps the operators away fro m the pressure test area by rem ote m onitoring system．T he system could not only realize the auto matic control of pressure testing，but also im prove the security of the well control equip ment testing operations．

well control equip ment；pressure testing；detection system；co m puter control；rem ote m onitoring

TE921．5

B

10．3969／j．issn．1001 3842．2015．06．021

1001 3482（2015）06 0089 04

①2015 01 10

宋志龍（1968 ），男，山東安丘人，高級工程師，主要從事石油機械檢測、質(zhì)量管理工作。