消除高壓儲氣井檢測盲區(qū)裝置簡介

王 晉

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院直屬分院，江蘇 南京 210000）

消除高壓儲氣井檢測盲區(qū)裝置簡介

王 晉

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院直屬分院，江蘇 南京 210000）

介紹一種消除儲氣井端口檢測盲區(qū)的裝置。該裝置檢測時使探頭位于儲氣井上部，井口的盲區(qū)，轉(zhuǎn)動裝置圓筒，圓筒的下緣抵持最上端扶正部件的上環(huán)，迫使上環(huán)向下移動，使連桿機構(gòu)被撐開，擺桿的末端與儲氣井的井壁抵持，處于張緊狀態(tài)，使圓筒與儲氣井保持同軸，保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。裝置結(jié)構(gòu)簡單、可拆卸、體積小、重量輕、便于攜帶和安裝，且通用性強，適用于不同尺寸的儲氣井。

消除；儲氣井端口；檢測盲區(qū)；裝置

儲氣井是CNG加氣站的主要固定儲氣設(shè)施，豎向埋設(shè)于地下且井筒與井壁間采用水泥漿進行全填充封固、用于儲存壓縮氣體的管狀設(shè)施，屬于固定式壓力容器類別、高壓容器品種。儲氣井由井筒、井口裝置、井底裝置組成。儲氣井工作是一個循環(huán)充氣和放氣的過程，主要承受交變內(nèi)壓載荷，壓力范圍一般在10～25MPa之間，壓力波動大于20%，設(shè)計壓力循環(huán)總次數(shù)一般為25000次。儲氣井材料為高強鋼，有螺紋連接和截面變化，所以設(shè)計時采用了疲勞分析。盡管由于儲氣井深埋于地下，其優(yōu)點是安全度高，爆炸風(fēng)險小，但仍存在包括失穩(wěn)、疲勞、腐蝕（包括介質(zhì)腐蝕和環(huán)境腐蝕）、剛性失效（螺紋密封失效）等損傷傾向，也會發(fā)生井筒爆裂沖出地面的嚴重事故。由于加氣站的儲氣井具有大儲量、高壓力、高頻率且大幅度壓力變化等工況，加氣站又主要集中在人口稠密的城市，一旦發(fā)生事故后果嚴重。因此對CNG加氣站儲氣井儲的定期檢驗非常重要。

目前定期檢驗的主要設(shè)備是井筒壁厚腐蝕檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用陣列式或旋轉(zhuǎn)式超聲波探頭系統(tǒng)進行井筒壁厚檢測，如圖1所示。檢測時需要將超聲波探頭系統(tǒng)與儲氣井的井筒壁距離相對穩(wěn)定，超聲波探頭系統(tǒng)位置由扶正器來確定。超聲波探頭系統(tǒng)只有放置入井筒一定深度（1.5～2m）后，扶正器才能可靠地支撐在管壁上，此時超聲波探頭的位置相對管壁距離才能夠穩(wěn)定，方可開始檢測。離井口深度1.5～2m的井筒為檢測盲區(qū)。從以往的儲氣井定期檢驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，檢驗的43口做加固的儲氣井，27口井筒的最小壁厚位置在距井口端部1.5～2m的區(qū)域，占到做加固的儲氣井的62.8%。經(jīng)現(xiàn)場勘察分析顯示為此處腐蝕（圖1）。

圖1

最嚴重是表層套管中水泥未返回之處。此處上面接觸水、空氣等，下部為水泥層包裹。分析可能為氧濃差電池腐蝕，由于在儲氣井的不同部位氧的濃度不同，在貧氧的部位儲氣井的自然電位（非平衡電位）低，是腐蝕原電池的陽極，其陽極溶解速度明顯大于其余表面的陽極溶解速度，故遭受腐蝕。所以在不同含氧量的臨界交界處，此處腐蝕表現(xiàn)尤為明顯，此處形成大量的點腐蝕孔，孔口堆積腐蝕產(chǎn)物，如圖2所示。因此，儲氣井井口端部是腐蝕損傷易發(fā)區(qū)域，定期檢驗盲區(qū)應(yīng)消除。

圖2

為了解決該問題，在儲氣井井口安裝導(dǎo)程裝置，如圖1所示,包括控制裝置3、絞車4、電纜光纜、地滑輪5、天滑輪6、檢測探頭7和輔助移動設(shè)備2；對儲氣井進行超聲波檢測時，將儲氣井端口導(dǎo)程裝置1設(shè)置在待檢測儲氣井井口，保證超聲波探頭能夠檢測到盲區(qū)的井筒厚度，達到對儲氣井壁厚測量的全覆蓋。但是，導(dǎo)程裝置的結(jié)構(gòu)固定，針對不同尺寸的儲氣井需要不同的導(dǎo)程裝置，成本高；遇到儲氣井上部有建筑物時，操作不便。為了解決上述問題，采取內(nèi)置式儲氣井端口檢測導(dǎo)程裝置，如圖3所示，包括圓筒，用于在其內(nèi)腔中設(shè)置檢測探頭，圓筒的上端固定設(shè)置有用于緊固檢測探頭的卡爪，進行儲氣井井壁厚度檢測時通過卡爪抓緊儀器探頭上的六角螺母和套筒，使檢測探頭與圓筒固定為一體，且檢測探頭的轉(zhuǎn)軸與圓筒同軸；圓筒的筒壁上開設(shè)有檢測窗口，檢測窗口的位置與檢測端相對應(yīng)；圓筒的下端固定有連接塊，連接塊上設(shè)置內(nèi)螺紋。

中心軸。中心軸上設(shè)置有外螺紋，中心軸設(shè)置位于圓筒的下端，且與連接塊螺紋連接，中心軸與圓筒同軸設(shè)置；中心軸上套設(shè)有至少一個扶正部件，每個扶正部件包括上環(huán)、下環(huán)和至少三個連桿機構(gòu)，上環(huán)、下環(huán)套設(shè)在中心軸上，多個連桿機構(gòu)沿周向均布在上環(huán)、下環(huán)上，每個連桿機構(gòu)包括一個擺桿和一個連接桿，擺桿的一端鉸接在下環(huán)的外緣上，連接桿的一端與上環(huán)的外緣鉸接，擺桿與連接桿鉸接；當(dāng)扶正部件的數(shù)量為一個時，下環(huán)與中心軸下端固定連接，上環(huán)與中心軸活動式連接；當(dāng)扶正部件的數(shù)量大于等于兩個時，距離圓筒最遠的一個扶正部件的下環(huán)與中心軸固連，該扶正部件的上環(huán)，以及其他扶正部件的上環(huán)、下環(huán)均與中心軸活動式連接。

儲氣井進行超聲波測厚時，首先將檢測探頭放入圓筒中，通過卡爪抓緊六角螺母和套筒，使檢測探頭與圓筒固定為一體，且檢測探頭的轉(zhuǎn)軸與圓筒同軸；然后一起旋轉(zhuǎn)檢測探頭和套筒，圓筒與中心軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，使連接塊的下緣抵持在最上端扶正部件的上環(huán)上，繼續(xù)轉(zhuǎn)動圓筒，圓筒下降，迫使上環(huán)向下移動，則連桿機構(gòu)被撐開，根據(jù)待檢測儲氣井的尺寸，調(diào)整連桿機構(gòu)被撐開的程度，保證每個扶正部件的多連桿機構(gòu)的擺桿末端所共圓的半徑與待檢測儲氣井的半徑相同；然后將調(diào)整好的導(dǎo)程裝置連同檢測探頭豎直放入儲氣井中，使檢測探頭位于儲氣井上部距井口1.5～2m的盲區(qū)，擺桿的末端與儲氣井的井壁抵持，處于張緊狀態(tài)，使轉(zhuǎn)軸與儲氣井保持同軸設(shè)置；然后進行儲氣井壁厚檢測，在檢測過程中探頭端繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸與儲氣井保持同軸設(shè)置保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖3

檢測結(jié)束后，反向轉(zhuǎn)動圓筒，圓筒相對中心軸上移，則連接塊的下緣與扶正部件的上環(huán)分離，則連桿機構(gòu)松弛，且與儲氣井內(nèi)壁松開。針對不同尺寸的儲氣井，只要轉(zhuǎn)動圓筒，使連桿機構(gòu)被撐開，擺桿的末端抵持在儲氣井的內(nèi)壁，就能保證探頭與儲氣井同軸設(shè)置，通用性強，同一套裝置能夠適用于不同尺寸的儲氣井。在圓筒的中部開設(shè)檢測窗口，檢測窗口的開設(shè)高度與檢測探頭的檢測端位置相對應(yīng)，檢測窗口盡可能沿圓筒周向開設(shè)一圈，但是為了防止圓筒上、下兩部分斷裂，檢測窗口之間設(shè)置有窗棱，為了周向、全方位檢測儲氣井的每一部分的壁厚，通過轉(zhuǎn)動圓筒或者轉(zhuǎn)軸，使檢測探頭端與圓筒發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，檢測窗棱遮擋部位。通過內(nèi)置式儲氣井端口檢測導(dǎo)程裝置，使扶正部件與檢測探頭集成為一起，結(jié)構(gòu)簡單。該裝置可拆卸，體積小、重量輕，適用不同規(guī)格、不同廠家的儲氣井，便于攜帶和安裝。

TG115.28

A

1671-0711（2017）04（下）-0049-02