便攜式井口防噴器試壓裝置研制與應(yīng)用

王百戰(zhàn)，白文雄，樊 勇，雷九龍，唐有勝

（1.長(zhǎng)慶油田分公司機(jī)械制造總廠，西安710201；2.長(zhǎng)慶油田分公司油田開發(fā)處，西安710016；3.川慶鉆探國(guó)際工程公司，成都610500） ①

便攜式井口防噴器試壓裝置研制與應(yīng)用

王百戰(zhàn)1，白文雄1，樊 勇1，雷九龍2，唐有勝3

（1.長(zhǎng)慶油田分公司機(jī)械制造總廠，西安710201；2.長(zhǎng)慶油田分公司油田開發(fā)處，西安710016；3.川慶鉆探國(guó)際工程公司，成都610500）①

針對(duì)油田修井用井口防噴器日常密封性試壓檢查不能在修井作業(yè)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的難題，研制了便攜式井口防噴器試壓裝置。該試壓裝置能在修井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)防噴器試驗(yàn)檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的故障及安全隱患，提高井口防噴器使用的可靠性和安全性。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明：該試壓裝置設(shè)計(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)，使用方便，運(yùn)行安全可靠，可滿足井口防噴器的日常性密封試壓檢查的需要，能減少修井作業(yè)安全事故的發(fā)生。

便攜式；井口防噴器；試壓裝置；組成

目前，油田修井所使用的井口防噴器［1－3］的密封性檢查通常以年為檢定周期［4］，到檢定周期后由各使用單位送往指定的井控車間進(jìn)行周期檢定，再由井控車間出具相應(yīng)的檢定報(bào)告，給出該井口防噴器材能否繼續(xù)使用的證明。各使用單位只需做到在檢定報(bào)告上規(guī)定的檢定周期內(nèi)使用該井口防噴器，便可認(rèn)定所使用的井口防噴器為合格產(chǎn)品，這種檢定方式存在的弊端顯而易見。由于井口防噴器材在一個(gè)檢定周期內(nèi)，因長(zhǎng)期擱置或多次使用已出現(xiàn)了損壞，而使用人員又無法識(shí)別和判定［5］，若繼續(xù)將這種已損壞的井口防噴器當(dāng)作合格產(chǎn)品用于修井作業(yè)，一旦發(fā)生井噴事故，井

1 技術(shù)分析

1.1 技術(shù)方案

便攜式井口防噴器試壓裝置主要由手動(dòng)試壓泵、壓力變送器、數(shù)據(jù)計(jì)錄儀、打印機(jī)、連接附件、試壓專用工裝、安全防護(hù)裝置等組成，其工藝流程和結(jié)構(gòu)如圖1～2所示。

圖1 便攜式井口防噴器試壓裝置工藝流程

圖2 便攜式井口防噴器試壓裝置結(jié)構(gòu)

井口防噴器上端接試壓工裝，用高壓膠管連接試壓工裝與手動(dòng)試壓泵，壓力變送器與手動(dòng)試壓泵連接，壓力變送器通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)記錄儀相連接，數(shù)據(jù)記錄儀連接袖珍型打印機(jī)；電動(dòng)球閥接于手動(dòng)試壓泵上，信號(hào)線與數(shù)據(jù)記錄儀連接，由數(shù)據(jù)記錄儀給出動(dòng)作信號(hào)，控制電動(dòng)球閥的開啟或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)泄壓功能；數(shù)據(jù)記錄儀還與語音喇叭相連，由數(shù)據(jù)記錄儀給出預(yù)警信號(hào)，語音喇叭喊話作超壓預(yù)警提示；裝置全部采用鋰電池組為其供電，無需井場(chǎng)提供交流電源。

試壓工藝流程：人工操作手動(dòng)試壓泵向試壓回路內(nèi)加壓，由手動(dòng)試壓泵上的壓力變送器將試壓回路內(nèi)的壓力值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)記錄儀，由數(shù)據(jù)記錄儀記錄、存儲(chǔ)并根據(jù)設(shè)定程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的判定并生成試壓報(bào)告，由打印機(jī)打印輸出或USB接口導(dǎo)出留存。卸壓功能的實(shí)現(xiàn)是由數(shù)據(jù)記錄儀控制，當(dāng)回路壓力達(dá)到設(shè)定的某一臨界值時(shí)，數(shù)據(jù)記錄儀給出電動(dòng)球閥開啟的動(dòng)作信號(hào)，電動(dòng)球閥開啟，完成卸壓動(dòng)作；超壓預(yù)警功能的實(shí)現(xiàn)也是由數(shù)據(jù)記錄儀控制，壓力在接近臨界值時(shí)，數(shù)據(jù)記錄儀給出預(yù)警信號(hào)，由語音喇叭作出喊話預(yù)警。

1.2 組成及功能

考慮到現(xiàn)場(chǎng)攜帶、搬運(yùn)方便及組裝快速的要求，便攜式井口防噴器試壓裝置的設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)，由動(dòng)力部分、試壓專用工裝、連接附件、數(shù)據(jù)記錄儀模塊及安全防護(hù)裝置5個(gè)模塊組成。設(shè)計(jì)時(shí)，還對(duì)每個(gè)模塊的總質(zhì)量提出了不超過35kg的要求，以方便搬運(yùn)、安裝和使用。

1.2.1 動(dòng)力部分

其功能是給整個(gè)試壓管路系統(tǒng)提供持續(xù)的壓力。設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到井場(chǎng)取電不便，采用了手動(dòng)試壓泵加壓的方案，方便了現(xiàn)場(chǎng)使用，提高了試壓裝置的適應(yīng)性。手動(dòng)試壓泵選擇了SYL－11.4／16型手動(dòng)試壓泵，其基本技術(shù)參數(shù)如表1。根據(jù)油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的使用要求，對(duì)手動(dòng)試壓泵進(jìn)行了適應(yīng)性改進(jìn)設(shè)計(jì)：主要是增加了伸縮式結(jié)構(gòu)的底部腳踏裝置，防止加壓時(shí)手動(dòng)試壓泵發(fā)生側(cè)翻；在水箱一側(cè)增加了高壓膠管盤管座，便于收納膠管；增加水箱濾網(wǎng)，防止水體中雜物進(jìn)入試壓回路而堵塞管線；在水箱側(cè)面增加了翻轉(zhuǎn)式的搬運(yùn)把手，方便搬運(yùn)；在泵頭上預(yù)留了壓力變送器接口和電動(dòng)球閥接口，用于壓力變送器和電動(dòng)球閥的安裝；增加泵頭安全防護(hù)罩，水箱外形尺寸符合現(xiàn)場(chǎng)使用要求。

表1 手動(dòng)試壓泵技術(shù)參數(shù)

1.2.2 試壓專用工裝

為了同時(shí)滿足多種井口防噴器（主要有閘板防噴器、油管旋塞閥、抽油桿防噴器）的試壓要求，設(shè)計(jì)了3套專用試壓工裝，可滿足以上防噴器的試壓要求。試壓工裝的選材和尺寸符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，確保安全。

1.2.3 連接附件

主要是實(shí)現(xiàn)試壓專用工裝與手動(dòng)試壓泵的連接及數(shù)據(jù)記錄儀與壓力變送器的連接，由高壓膠管、開閉式膠管快速接頭、數(shù)據(jù)線和電源線等組成。高壓膠管為耐油高壓膠管，額定工作壓力21MPa；數(shù)據(jù)記錄儀選用標(biāo)準(zhǔn)3芯電源線；壓力變送器信號(hào)線選用標(biāo)準(zhǔn)3芯信號(hào)屏蔽線，并且電源線和信號(hào)屏蔽線兩頭均為航空專用快速插拔連接件，方便現(xiàn)場(chǎng)拆裝。

1.2.4 數(shù)據(jù)記錄儀模塊

實(shí)現(xiàn)試壓數(shù)據(jù)的采集、記錄、判定和打印，具有自動(dòng)記錄壓力數(shù)據(jù)、按預(yù)定程序判定數(shù)據(jù)合格性、數(shù)據(jù)保存和導(dǎo)出、數(shù)據(jù)打印及超壓預(yù)警、自動(dòng)卸壓等功能。主要由壓力變送器、可編程數(shù)據(jù)記錄儀、打印機(jī)、鋰電池組等組成。壓力變送器選用了帶LED及打印功能的可編程記錄儀，預(yù)留1個(gè)USB接口，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出；同時(shí)，具有超壓預(yù)警功能，還可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的多點(diǎn)記錄和打印及曲線記錄和打印。打印機(jī)選用了抽屜結(jié)構(gòu)前面板換紙打印機(jī)，操作簡(jiǎn)單，換紙容易。鋰電池組選用8 800mAh的鋰電池組，待機(jī)時(shí)間1個(gè)月，連續(xù)使用48h。

1.2.5 安全防護(hù)裝置

試壓裝置采用了多種安全裝置來確保試壓人員的人身安全。主要采用了自動(dòng)卸壓、超壓預(yù)警、安全警示標(biāo)志、手動(dòng)試壓泵泵頭安全防護(hù)罩、試壓安全防護(hù)圍欄等多種安全設(shè)計(jì)，確保操作者的人身安全。

1.3 技術(shù)參數(shù)

便攜式井口防噴器試壓裝置主要技術(shù)參數(shù)如表2。

表2 便攜式井口防噴器試壓裝置主要技術(shù)參數(shù)

1.4 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1） 便攜性 為了滿足井口防噴器要在井場(chǎng)試壓要求，動(dòng)力部分、試壓專用工裝、連接附件、數(shù)據(jù)記錄儀模塊及安全防護(hù)裝置按模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊總質(zhì)量不超過35kg，方便現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)。

2） 快捷性 手動(dòng)試壓泵與試壓專用工裝采用開閉式膠管快速接頭連接，壓力變送器與數(shù)據(jù)記錄儀采用航空專用快速插拔連接件連接，現(xiàn)場(chǎng)拆裝方便。

3） 適應(yīng)性 為滿足無220V交流電源井場(chǎng)的試壓要求，試壓裝置采用手動(dòng)試壓泵，壓力變送器、數(shù)據(jù)記錄儀器、打印機(jī)均采用了內(nèi)置免維護(hù)鋰電池供電。

4） 精度高 試壓壓力數(shù)據(jù)可在壓力變送器（帶數(shù)顯）和數(shù)據(jù)記錄儀上同步顯示，數(shù)據(jù)記錄儀試壓曲線實(shí)時(shí)顯示試壓過程的壓力變化，反應(yīng)靈敏，精度高。

5） 通用性 試壓裝置可對(duì)閘板防噴器、油管旋塞閥、抽油桿防噴器進(jìn)行試壓檢查。

6） 安全性 試壓裝置采用了多種安全防護(hù)方案，確保操作者人身安全。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

截至2010－12，便攜式井口防噴器試壓裝置已在長(zhǎng)慶油田第一、第二、第三采油廠等單位推廣應(yīng)用20套。與傳統(tǒng)的井口防噴器在井控車間試壓的方法相比，便攜式井口防噴器試壓裝置的設(shè)計(jì)更符合作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)實(shí)際，具有攜帶方便、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)勢(shì)，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出井口防噴器存在的故障隱患，防止和減少修井作業(yè)過程中井控安全事故的發(fā)生，符合油田規(guī)范作業(yè)、安全生產(chǎn)的要求。

3 結(jié)論

1） 便攜式井口防噴器試壓裝置實(shí)現(xiàn)了在修井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)井口防噴器的日常性密封試壓檢查，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)井口防噴器存在的故障隱患，提高使用安全。

2） 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明：便攜式井口防噴器試壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，性能可靠，使用維護(hù)方便，可便捷、準(zhǔn)確地在井場(chǎng)實(shí)現(xiàn)防噴器的試壓；是集現(xiàn)場(chǎng)試壓、數(shù)據(jù)記錄、結(jié)果判斷、數(shù)據(jù)保存和打印為一體的試壓裝置。該裝置的研制成功滿足了井口防噴器的日常性密封試壓檢查要求。

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Development and Application of Portable Pressure Testing Device of Wellhead Blowout Preventer

WANG Bai－zhan1，BAI Wen－xiong1，F(xiàn)AN Yong1，LEI Jiu－long2，TANG You－sheng3
（1.Machinery Manufacturing Plant，Changqing Oilfield Company，Xi’an710201，China；2.Oilfield Development Bureau，Changqing Oilfield Company，Xi’an710016，China；3.Chuanqing Drilling of the International Engineering Compang，Chengdu610500，China）

Portable pressure testing device of wellhead blowout preventer was developed to solve the problem that daily sealing pressure check was impossible for wellhead blowout preventer used to oilfield work－over in the work－over workplace.The pressure testing device made it possible to conduct daily sealing pressure check for wellhead blowout preventer in work－over operation site，and timely able to discover breakdown and safety hazard to improve the reliability and safety in the course of using wellhead blowout preventer.After being used in Changqing oil field，this pressure testing device is proved to have such features as reasonable design，advanced technology，convenient use，safe and reliable operation.It can meet the needs of daily sealing pressure check of wellhead blowout preventer and reduce safety incidents in work－over treatment.

portable；wellhead blowout preventer；pressure testing device；composition

1001－3482（2011）12－0083－04

TE931.1

B

2011－06－30

王百戰(zhàn)（1978－），男，陜西西安人，工程師，主要從事石油機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)工作，E－mail：sicong7＠163.com?？诜绹娖魇?huì)引發(fā)嚴(yán)重的井控安全事故。近些年，修井作業(yè)過程中因修井用井口防噴器已發(fā)生故障而又未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)引發(fā)的井控安全事故正在逐步上升；另一方面，井控車間的試壓裝置配套完善、技術(shù)先進(jìn)［6－9］，但體積龐大，無法攜帶至井場(chǎng)實(shí)現(xiàn)井口防噴器日常性密封試壓檢查，給井口防噴器的安全使用預(yù)留了隱患。針對(duì)以上問題，長(zhǎng)慶油田分公司機(jī)械制造總廠開展了便攜式井口防噴器試壓裝置的研制工作，目的是要在修井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)井口防噴器的日常性密封試壓檢查，符合和滿足油田井控安全規(guī)程的相關(guān)要求，及時(shí)檢查并發(fā)現(xiàn)井口防噴器存在的質(zhì)量缺陷和安全隱患，防止在修井作業(yè)中發(fā)生安全事故。