井控裝置自動化試壓檢測系統應用分析

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

井控裝置自動化試壓檢測系統應用分析

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

井控裝置自動化壓力測試系統通過計算機控制，模擬井控裝置實際工況，對井控裝置在該環境下是否存在滲漏，以及滲漏的具體壓力值進行試壓檢測。可實現開關機、升壓、卸壓、出具試壓報告等功能，同時利用遠程監控系統，使操作人員遠離試壓區域，在實現井控裝置試壓檢測自動控制的同時還提高了檢測作業時的安全性。

井控裝置；壓力測試；檢測系統；計算機控制；遠程監控

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，準確的井下參數測量對于油井監測具有重要的作用。井控設備自動化壓力測試系統是油田鉆修基地的重要設備之一，主要由機械部分和電控部分構成［1 3］。系統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，具有系統可靠性高、可擴展性強、操作應用方便、美觀實用等特點［4 5］。滿足105 M Pa以內各種常用井控裝備和壓力容器的水壓試壓，以及21 M Pa以內的油壓試壓、監控和數據自動采集等工作。

1 技術分析

1．1 系統構成原理

系統的總體構成及基本控制原理如圖1所示。

1．2 系統主要構成及部件

井控設備自動化壓力測試系統的主要構成及各子系統間相互關系如圖2所示。

該系統主要由1臺D F Y35 70型試壓卡箍、1 臺D F Y18 70型試壓卡箍、1套數據采集圖像監控系統、1臺電動試壓泵、1臺液壓站、1套高低壓進水卸荷系統及附加選配模擬鉆桿裝置、遙控裝置、有壓報警裝置等組成。可對防噴器及四通進行試壓檢測、監控作業。

圖1 系統的總體構成及控制原理

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備，最大卡緊密封壓力為105 M Pa，與液壓站和電動試壓泵結合，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格的環形防噴器、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。1） 試壓泵。試壓泵技術參數如表1所示。

表1 試壓泵技術參數

2） 變頻器。變頻器是專門用于控制電動試壓泵轉速的設備，每1臺變頻器對應1臺電動試壓泵。在控制軟件中設置了試壓目標值以后，變頻器就會根據當前壓力值和目標值的差距進行電動泵轉速調整，從而使加壓速度呈現一種由快到慢逐漸接近目標數值的機制，這樣就在很大程度上防止在進行某些設備的試壓過程中，由于容器容積小、電動泵排量大而造成升壓過快，超過了設備承受范圍，使設備受到損壞。由于變頻器是高度集成的自動控制設備，其參數都是自動設置好的，在使用過程中不可隨意變動調整，否則將可能造成嚴重的安全事故。

1．2．4 高低壓進水卸荷系統

高低壓進水卸荷系統是由2組Y PF2105型液動平板閥及油路控制系統所組成，對整個試壓系統高低壓水路實現分配、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，關閉閘板。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射裝置和遙控板組成，其功用是操作人員可在試壓準備階段在現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場進行有壓警示。

1．2．8 數據檢測監控系統

該系統主要由操作臺、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、水壓系統及防噴器、液壓站試壓場所區域內進行監控。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自動卸壓；采集水壓系統、液壓卡箍、防噴器控制系統的壓力信號；對試驗場地及試驗設備進行圖像監控并實時錄像。

試壓數據采集圖像監控系統的特點及功能如下［8］：

1） 計算機控制和按鈕控制可以切換自如、互不干擾。

2） 定制的試壓向導引導操作人員正確完成試壓過程。

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

4） 對所有試驗壓力值進行實時數據采集，模擬L E D顯示數據。

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，鼠標指在曲線上即可得試壓數據。

6） 自動計算試壓壓力、穩壓時間和壓降并標注在曲線上。

7） 系統具備超壓報警、控制、讀數、曲線及顏色等各種功能設置。

8） 由數據庫保存試壓數據，方便查詢和重復打印及顯示試壓過程。

9） 數碼監控試壓過程，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，將數據傳送到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。

數據采集圖像監控系統控制原理如圖3所示。

圖3 數據采集圖像監控系統控制原理

2 設備安裝布局

設備的安裝布局及試壓坑平面布置如圖4～5所示。

圖4 設備的安裝布置

圖5 試壓坑平面布置示意

3 結語

隨著工業自動化快速發展與應用的提高，在追求生產效率的同時，對壓力測試的自動化程度、測試參數精確性、安全性等指標提出了更高的要求。井控裝置自動化壓力測試系統具有高精度、高可靠性，全自動等特點，具有壓力參數設置、壓力測試過程實時顯示、數據記錄、打印、儲存、查詢等功能，同時利用遠程監控系統，使操作人員遠離試壓區域，在實現井控裝置試壓檢測自動控制的同時還提高了檢測作業時的安全性。

［1］ 孫振純，王守謙，徐明輝．井控設備［M］．北京：石油工業出版社，1997．

［2］ 姜久興，劉文禮，趙波．可視化井控設備壓力測試自動系統的開發［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的設計［J］．價值工程，2014（32）：246 247．

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

［5］ 楊文顯．現代微型計算機原理與接口技術［M］．北京：清華大學出版社，2006．

［6］ 朱新才．液壓傳動技術［M］．北京：冶金工業出版社，2009．

［7］ 張平格．液壓傳動與控制［M］．北京：冶金工業出版社，2004．

［8］ 許麗林．防噴器試壓數據采集及控制裝置：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、質量管理工作。