井控裝置自動化試壓檢測系統(tǒng)實(shí)踐探討

欒家翠，吳雙，陳建新，周凱

（1.中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司鉆井技術(shù)服務(wù)分公司；2.中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司泥漿技術(shù)服務(wù)分公司；3.中國石油集團(tuán)管道局六分公司，天津 300280）

我國資源能源建設(shè)工作的發(fā)展離不開我國經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展。石油天然氣勘探開發(fā)工作是我國重要的能源開發(fā)項(xiàng)目，其開發(fā)過程中有著許多未知的風(fēng)險(xiǎn)。為此如何有效避免發(fā)生事故、提升鉆井生產(chǎn)的安全性，是當(dāng)前有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)思考解決的難題。

1 井控設(shè)備自動化試壓檢測系統(tǒng)

借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以模擬井控裝置的運(yùn)行狀況，判斷是否有漏水等故障。通過遠(yuǎn)程操作和控制，可以正常開啟、升壓、卸載設(shè)備等操作，并且操作員可以遠(yuǎn)離操作區(qū)域以確保檢測安全。作為油田鉆井維護(hù)的重要設(shè)備，主要分為電氣控制模塊和機(jī)械模塊兩類。以微機(jī)和PLC為核心總線，以提高系統(tǒng)的應(yīng)用水平和范圍。一般情況下，可以滿足各種井控設(shè)備和不超過105MPa的壓力歧管的壓力測試要求，對不超過21MPa的油壓進(jìn)行測試并收集必要的監(jiān)測數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的主要組成部分以及它們之間的關(guān)系。系統(tǒng)包括井用測試卡箍、電動試壓泵、液壓站、高低壓卸車系統(tǒng)，以及這些設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備和報(bào)警設(shè)備，實(shí)現(xiàn)防噴器、四通、三通的壓力測試等，液壓站提供防噴器運(yùn)行所需的試壓夾具和液壓源，根據(jù)輸入檢測被控對象的壓力指揮部最大壓力可達(dá)21MPa.壓力夾具主要用于輔助各種井控設(shè)備自動夾緊或密封運(yùn)營部最大密封壓力可達(dá)105MPa支持使用電動試壓泵，可以測試防噴器的水壓密性。液壓鉗可用于環(huán)形、單閘板、雙閘板和其他類型的防噴器，并可與四通管連接以進(jìn)行壓力測試。在壓力測試過程中，無須擰緊法蘭螺栓，降低了操作強(qiáng)度；這樣可以防止手動擰緊螺栓損壞防噴器的鋼環(huán)槽，并延長防噴器的使用壽命。壓力測試泵由電動壓力測試泵和變頻器組成，可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，縮短檢查和測試時(shí)間，并根據(jù)壓力測試的需要滿足各種要求。變頻器的最大工作壓力可以達(dá)到125MPa，并且變頻器是無級調(diào)速的。但是，在變頻器的應(yīng)用中，自動控制系統(tǒng)的集成度很高，大多數(shù)參數(shù)是預(yù)先設(shè)定的。高低壓水進(jìn)出水系統(tǒng)由各種不同類型的液壓平閥和控油系統(tǒng)組成，可以實(shí)現(xiàn)高壓水和低壓水的合理分配和卸載。模擬鉆桿裝置主要采用單搖臂形式，包括橫梁、立柱、壓力試驗(yàn)塞提升馬達(dá)等部件。在測試過程中，可以將BOP投入運(yùn)行并關(guān)閉，并且可以安裝攝像機(jī)以觀察BOP的密封狀況。遠(yuǎn)程控制設(shè)備包括控制面板和無線傳輸設(shè)備。人員可以操作并觀察壓力測試夾具。壓力報(bào)警裝置由LED顯示屏組成，可以提醒其他人員進(jìn)行壓力測試并遠(yuǎn)離壓力測試夾具。數(shù)據(jù)檢測與控制系統(tǒng)是系統(tǒng)的主要模塊，其主要是由控制臺、計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器、激光打印機(jī)等組成。計(jì)算機(jī)可以監(jiān)視液壓夾具、液壓系統(tǒng)、防噴器、壓力測試場所等，并且可以打開和關(guān)閉電氣設(shè)備，控制泵的壓力釋放，收集和分析液壓系統(tǒng)，液壓夾具和BOP的壓力信號，并實(shí)施該系統(tǒng)在機(jī)器運(yùn)行時(shí)監(jiān)視作業(yè)現(xiàn)場的圖像。在具體應(yīng)用中，壓力測試數(shù)據(jù)采集圖像監(jiān)控系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：手動和自動控制可自由切換，互不干擾；可以設(shè)置壓力測試指南以指導(dǎo)壓力測試；該軟件系統(tǒng)易于操作，處理簡單，功能強(qiáng)大，并且可以在各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行；該軟件系統(tǒng)易于操作，并且可以在各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用；收集并處理所有測試壓力值，建立壓力測試曲線，實(shí)時(shí)顯示壓力測試過程，并在壓力測試曲線上標(biāo)記出壓力測試壓力，壓力穩(wěn)定時(shí)間、壓降等參數(shù)；系統(tǒng)具有超壓報(bào)警功能，可以存儲數(shù)據(jù)供以后查詢?？梢詫⒅鲏毫y試過程復(fù)制到硬盤上以供以后播放；該系統(tǒng)可用于數(shù)據(jù)存儲并打印出第一個(gè)模擬測試報(bào)告，這使測試數(shù)據(jù)更加容易。

2 在應(yīng)用中出現(xiàn)的問題

由于工作條件、其他環(huán)境條件以及不同設(shè)備之間對接的限制，導(dǎo)致在不同油田的長期井口的移動式試壓裝置進(jìn)行試壓操作時(shí)，發(fā)現(xiàn)很容易引起更多的質(zhì)量和安全問題。因此，有必要對井控移動壓力測試裝置進(jìn)行優(yōu)化。為了杜絕各種安全隱患，有必要優(yōu)化改造井控移動式試壓裝置的設(shè)備。與此同時(shí)，為了提高設(shè)備的可靠性以及檢測工作的安全性，勢必要提高井口的試壓工藝。從移動式試壓設(shè)備在油氣田的實(shí)際使用情況來看，試壓設(shè)備的組裝工序只能由人工能完成的工作是試壓工作過程中以及后續(xù)的試壓作業(yè)。必須由手動執(zhí)行的是拆卸和回收，這無疑增加了工人的勞動強(qiáng)度。

3 現(xiàn)場試壓裝置的改進(jìn)方案

3.1 移動式試壓車的設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)的工程車滿足壓力試驗(yàn)設(shè)備和中央控制系統(tǒng)的安裝要求，并具有一定的運(yùn)行空間。它以自動化為核心要求，使電泵和氣動泵成為大型設(shè)備。通過對不同設(shè)備如微電腦和自動控制裝置的合理組裝和配合，并利用自動切換系統(tǒng)進(jìn)行操作和控制?？刂圃噳?，可以自動控制試壓的壓力和具體時(shí)間，使用設(shè)定的數(shù)據(jù)模板自動比較試壓結(jié)果，并自動做出判斷。為了滿足HSE的基本要求，所設(shè)計(jì)的試壓工程車必須完全滿足要求，這對其可靠性有著決定性的影響。

3.2 工程車的車型選擇

結(jié)合自動壓力測試裝置的整體設(shè)計(jì)思想，選擇了一個(gè)可以滿足設(shè)備安裝要求并具有足夠空間的手術(shù)室。它的安全性高，車身堅(jiān)固，必須完全關(guān)閉。

為了應(yīng)對各種路況，它應(yīng)具有高底盤的特點(diǎn)，提供動力必須采用四輪驅(qū)動，還要具有較高的可靠性。車輛的抗振能力很強(qiáng)，車輛的承載能力要大于5T。

3.3 移動式壓力裝置設(shè)備的選擇

通過合理地有目的地對電動泵和氣動泵組的壓力和排量進(jìn)行選擇，一方面，可以確保壓力測試過程中的安全性；另一方面，成本和投資也得到了節(jié)??；同時(shí)也可以滿足自動移動式壓力試驗(yàn)機(jī)的安裝要求。在壓力測試過程中，必須滿足某些管道的接線要求，以確保壓力測試泵能夠滿足要操作的不同壓力下的排量要求，在實(shí)際應(yīng)用中具有明顯的操作優(yōu)勢。首先，在壓力測試操作過程中，組合泵的整體壓力測試效率非常高。而且，大大降低了壓力測試過程中的運(yùn)行成本，可以有效滿足某些特殊壓力要求的壓力測試要求。例如，在低壓測試中，只有一個(gè)電動泵可以滿足壓力測試的要求。它不僅使壓力測試的操作和控制十分方便，而且降低了成本和人員的工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了自動組合壓力試驗(yàn)期間試壓時(shí)，泵的實(shí)際壓力增加速度比較快，試壓范圍也比較廣，用于應(yīng)用程序開發(fā)試壓作業(yè)，維護(hù)也很重要方便不過這種組合泵有很多優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)壓力高時(shí)，會出現(xiàn)壓力超調(diào)。但是，通過選擇壓力測試設(shè)備的最佳組合，可以避免壓力過沖。通過科學(xué)和有針對性的選擇，我們甚至可以避免多種組合的弊端。不同地區(qū)都有自己的聯(lián)合壓力測試設(shè)備，充分發(fā)揮聯(lián)合壓力測試設(shè)備的優(yōu)勢。

3.4 設(shè)計(jì)移動式試壓車結(jié)構(gòu)

自動化控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、壓力測試設(shè)備等安裝設(shè)備的合理組合，選擇適合現(xiàn)場壓力測試要求的工程模型。通過控制，可以實(shí)現(xiàn)壓力測試設(shè)備的開閉系統(tǒng)，可以控制壓力測試時(shí)間和壓力。根據(jù)一組數(shù)據(jù)可以自動判斷壓力測試結(jié)果。區(qū)域試壓工程車應(yīng)能滿足頻繁振動、沖擊、制動和振動的要求。然后，適應(yīng)壓力測試網(wǎng)站,大的環(huán)境和溫度變化,從技術(shù)方面講,同樣的壓力測試技術(shù)是當(dāng)前移動壓力測試設(shè)備的必須選擇,應(yīng)該緊急制動、監(jiān)控、自動控制、氣動泵及電動泵開關(guān)功能。在此基礎(chǔ)上,還必須有良好的穩(wěn)定性、一定程度的耐沖擊、一些重要的分級壓力測試等功能。自井控設(shè)備屬于高壓力水平,為了避免環(huán)境污染和人身傷害引起的超壓測試,HSE要求必須滿足在壓力測試過程中,人機(jī)和液壓泵應(yīng)分開。為了滿足HSE和人機(jī)適應(yīng)性的要求，需要優(yōu)化模型，合理安排車廂，實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離，提高乘客駕駛舒適性。在壓力測試工程車輛中，必須有一個(gè)自動控制壓力測試程序。連接和界面設(shè)計(jì)的氣動和液壓管道必須避免泄漏。壓力測試軟件系統(tǒng)可以滿足需求的壓力測試。試驗(yàn)過程中，氣動泵與電泵相結(jié)合，滿足了生產(chǎn)效率的要求。

3.5 微機(jī)高壓測試系統(tǒng)

在實(shí)際工作中，對高壓測試系統(tǒng)的需求迅速增加。它對提高其運(yùn)行性能是非常必要的，同時(shí)，也要更加保證其可靠性安全。本文介紹了高壓測試監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用微電腦自動控制高壓測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高壓測試的自動化?；谠撐C(jī)的高壓測試系統(tǒng)，不僅保證了操作人員的人身安全，而且大大提高了系統(tǒng)的簡易性。微電腦型自動壓力控制設(shè)備具有設(shè)定的壓力值，它具有最大值。同時(shí)，測試系統(tǒng)配備了監(jiān)控設(shè)備，可以滿足不同單位的各種要求，并對設(shè)備的安裝有嚴(yán)格的要求。在安裝過程中，應(yīng)按照正確的安裝順序和步驟進(jìn)行組裝。設(shè)備應(yīng)安裝在安全的地方。注意通風(fēng)，避免密閉環(huán)境，保持室內(nèi)外溫度一致，保持室內(nèi)干燥，防止揚(yáng)塵。安裝現(xiàn)場應(yīng)安全，不得攜帶危險(xiǎn)物品，使用過程中不得受到未知?dú)怏w的影響，以免發(fā)生意外。在使用和維護(hù)過程中，設(shè)備應(yīng)保持不導(dǎo)電狀態(tài)。安裝的設(shè)備必須由專門的設(shè)備制造商進(jìn)行操作，并且檢查和維護(hù)應(yīng)由操作員進(jìn)行組織。如果設(shè)備出現(xiàn)問題，可以根據(jù)不同情況采取不同的解決方案。如果有任何問題，請聯(lián)系制造商返回工廠進(jìn)行維修或更換。設(shè)備應(yīng)進(jìn)行大修并定期維護(hù)。

3.6 微機(jī)系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)

這種微計(jì)算機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，其中最值得一提的就是可以根據(jù)不同需求選擇不同的操作模式，該微計(jì)算機(jī)包含自動控制模式和手機(jī)操作模式兩種可以隨時(shí)操作的模式。我們經(jīng)常用到的模式是自動控制模式，這種模式具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動控制運(yùn)行，不需要任何人員來更改計(jì)算機(jī)的壓力測試值的特點(diǎn)。整個(gè)自動過程包括壓力測試任務(wù)，這種測試的優(yōu)點(diǎn)是不僅可以提高工作效率，而且可以減輕工作人員的工作強(qiáng)度。另外，可以節(jié)約時(shí)間和成本，為實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的節(jié)能與發(fā)展提供了可靠保證。在完成任務(wù)的時(shí)候，要知道每個(gè)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)都至關(guān)重要，而且每個(gè)任務(wù)都對應(yīng)自己的一個(gè)編號，這樣可以使操作流程更加簡單，大大地提高了工作效率。另外，還可以防止出現(xiàn)交叉，這樣的運(yùn)行測試結(jié)果更具有保障。

4 結(jié)語

本文主要講解和分析了井孔裝置自動化試壓檢測系統(tǒng)的應(yīng)用情況，同時(shí)探討了以往傳統(tǒng)的試壓系統(tǒng)，對其進(jìn)行了升級和完善。這不僅有效地保證了壓力測試工作的安全性和可靠性,而且還為安全監(jiān)測設(shè)備及其穩(wěn)定發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。