消除高壓儲(chǔ)氣井檢測(cè)盲區(qū)裝置簡(jiǎn)介

王 晉

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

消除高壓儲(chǔ)氣井檢測(cè)盲區(qū)裝置簡(jiǎn)介

王 晉

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

介紹一種消除儲(chǔ)氣井端口檢測(cè)盲區(qū)的裝置。該裝置檢測(cè)時(shí)使探頭位于儲(chǔ)氣井上部，井口的盲區(qū)，轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)，使連桿機(jī)構(gòu)被撐開，擺桿的末端與儲(chǔ)氣井的井壁抵持，處于張緊狀態(tài)，使圓筒與儲(chǔ)氣井保持同軸，保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可拆卸、體積小、重量輕、便于攜帶和安裝，且通用性強(qiáng)，適用于不同尺寸的儲(chǔ)氣井。

消除；儲(chǔ)氣井端口；檢測(cè)盲區(qū)；裝置

儲(chǔ)氣井是CNG加氣站的主要固定儲(chǔ)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(jìn)行全填充封固、用于儲(chǔ)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(chǔ)氣井由井筒、井口裝置、井底裝置組成。儲(chǔ)氣井工作是一個(gè)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(dòng)大于20%，設(shè)計(jì)壓力循環(huán)總次數(shù)一般為25000次。儲(chǔ)氣井材料為高強(qiáng)鋼，有螺紋連接和截面變化，所以設(shè)計(jì)時(shí)采用了疲勞分析。盡管由于儲(chǔ)氣井深埋于地下，其優(yōu)點(diǎn)是安全度高，爆炸風(fēng)險(xiǎn)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(huì)發(fā)生井筒爆裂沖出地面的嚴(yán)重事故。由于加氣站的儲(chǔ)氣井具有大儲(chǔ)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(yán)重。因此對(duì)CNG加氣站儲(chǔ)氣井儲(chǔ)的定期檢驗(yàn)非常重要。

目前定期檢驗(yàn)的主要設(shè)備是井筒壁厚腐蝕檢測(cè)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(jìn)行井筒壁厚檢測(cè)，如圖1所示。檢測(cè)時(shí)需要將超聲波探頭系統(tǒng)與儲(chǔ)氣井的井筒壁距離相對(duì)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(shí)超聲波探頭的位置相對(duì)管壁距離才能夠穩(wěn)定，方可開始檢測(cè)。離井口深度1.5～2m的井筒為檢測(cè)盲區(qū)。從以往的儲(chǔ)氣井定期檢驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，檢驗(yàn)的43口做加固的儲(chǔ)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(chǔ)氣井的62.8%。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察分析顯示為此處腐蝕（圖1）。

圖1

最嚴(yán)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(chǔ)氣井的不同部位氧的濃度不同，在貧氧的部位儲(chǔ)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(diǎn)腐蝕孔，孔口堆積腐蝕產(chǎn)物，如圖2所示。因此，儲(chǔ)氣井井口端部是腐蝕損傷易發(fā)區(qū)域，定期檢驗(yàn)盲區(qū)應(yīng)消除。

圖2

為了解決該問題，在儲(chǔ)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(cè)探頭7和輔助移動(dòng)設(shè)備2；對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)，將儲(chǔ)氣井端口導(dǎo)程裝置1設(shè)置在待檢測(cè)儲(chǔ)氣井井口，保證超聲波探頭能夠檢測(cè)到盲區(qū)的井筒厚度，達(dá)到對(duì)儲(chǔ)氣井壁厚測(cè)量的全覆蓋。但是，導(dǎo)程裝置的結(jié)構(gòu)固定，針對(duì)不同尺寸的儲(chǔ)氣井需要不同的導(dǎo)程裝置，成本高；遇到儲(chǔ)氣井上部有建筑物時(shí)，操作不便。為了解決上述問題，采取內(nèi)置式儲(chǔ)氣井端口檢測(cè)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(cè)探頭，圓筒的上端固定設(shè)置有用于緊固檢測(cè)探頭的卡爪，進(jìn)行儲(chǔ)氣井井壁厚度檢測(cè)時(shí)通過卡爪抓緊儀器探頭上的六角螺母和套筒，使檢測(cè)探頭與圓筒固定為一體，且檢測(cè)探頭的轉(zhuǎn)軸與圓筒同軸；圓筒的筒壁上開設(shè)有檢測(cè)窗口，檢測(cè)窗口的位置與檢測(cè)端相對(duì)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(gè)扶正部件，每個(gè)扶正部件包括上環(huán)、下環(huán)和至少三個(gè)連桿機(jī)構(gòu)，上環(huán)、下環(huán)套設(shè)在中心軸上，多個(gè)連桿機(jī)構(gòu)沿周向均布在上環(huán)、下環(huán)上，每個(gè)連桿機(jī)構(gòu)包括一個(gè)擺桿和一個(gè)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(gè)時(shí)，下環(huán)與中心軸下端固定連接，上環(huán)與中心軸活動(dòng)式連接；當(dāng)扶正部件的數(shù)量大于等于兩個(gè)時(shí)，距離圓筒最遠(yuǎn)的一個(gè)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(dòng)式連接。

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

圖3

檢測(cè)結(jié)束后，反向轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒，圓筒相對(duì)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(jī)構(gòu)松弛，且與儲(chǔ)氣井內(nèi)壁松開。針對(duì)不同尺寸的儲(chǔ)氣井，只要轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒，使連桿機(jī)構(gòu)被撐開，擺桿的末端抵持在儲(chǔ)氣井的內(nèi)壁，就能保證探頭與儲(chǔ)氣井同軸設(shè)置，通用性強(qiáng)，同一套裝置能夠適用于不同尺寸的儲(chǔ)氣井。在圓筒的中部開設(shè)檢測(cè)窗口，檢測(cè)窗口的開設(shè)高度與檢測(cè)探頭的檢測(cè)端位置相對(duì)應(yīng)，檢測(cè)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?jǐn)嗔眩瑱z測(cè)窗口之間設(shè)置有窗棱，為了周向、全方位檢測(cè)儲(chǔ)氣井的每一部分的壁厚，通過轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒或者轉(zhuǎn)軸，使檢測(cè)探頭端與圓筒發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，檢測(cè)窗棱遮擋部位。通過內(nèi)置式儲(chǔ)氣井端口檢測(cè)導(dǎo)程裝置，使扶正部件與檢測(cè)探頭集成為一起，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(chǔ)氣井，便于攜帶和安裝。

TG115.28

A

1671-0711（2017）04（下）-0049-02