安全清潔生產(chǎn)作業(yè)配套技術(shù)推廣應用

陳 瑛崔風水

（1.勝利石油管理局設(shè)備管理處，山東 東營 257001；

2.勝利油田孤島采油廠，山東 東營 257231）

安全清潔生產(chǎn)作業(yè)配套技術(shù)推廣應用

陳 瑛1崔風水2

（1.勝利石油管理局設(shè)備管理處，山東 東營 257001；

2.勝利油田孤島采油廠，山東 東營 257231）

針對日常油水井試壓過程中，“水泥車+罐車”試壓工藝安全系數(shù)低等諸多缺點，研制應用了新型試壓車。使用該裝置可消除環(huán)境污染，具有簡單實用、高效準確的試壓功能。

試壓；安全；準確；新型；自動

一、課題的提出

油田現(xiàn)有油水井約2.5萬口，修井作業(yè)工作量2.8萬口/年，試壓約6.2萬井次/年。根據(jù)井控管理要求，作業(yè)施工前，要對井口裝置、旋塞、套管短接、防噴器、地面管匯（節(jié)流管匯、壓井管匯、防砂管匯）等進行清水試壓。目前，井控試壓普遍采用“灌液泵+手動泵”和“水泥車+罐車”兩種方式。

存在問題如下。

1.安全系數(shù)低

水泥車排量大，人工控制難以適應試壓的瞬間變化，壓力瞬時升高快，存在較大安全隱患。

2.運行能耗高

水泥車柱塞泵的功率和排量遠遠大于試壓工作需求，同時要求與罐車配合，設(shè)備總功率達724kW，存在大馬拉小車的現(xiàn)象，造成一定燃料浪費。

3.井場污染嚴重

一是試壓管線需要多處彎頭連接，工作過程中存在泄漏隱患；二是灌液過程中，為使試壓空間內(nèi)注滿水，必須留有排氣通道，試壓空間被注滿后人工關(guān)閉。此過程中，會有試壓介質(zhì)從排氣通道中噴出，造成井口及周圍被試壓介質(zhì)污染；三是試壓完畢后，高壓管線內(nèi)液體無法回收，拆卸過程中殘存的試壓介質(zhì)會對井場造成污染。

4.勞動強度大，工作效率低

水泥車、罐車配合施工，存在相互等待現(xiàn)象，人工連接管線（油管）及活動彎頭超過20m，施工準備時間占整個工作時間的50%，影響作業(yè)時效。

二、安全清潔生產(chǎn)作業(yè)配套技術(shù)的研制

1.技術(shù)思路

針對水泥車上述缺點，可選擇排量相對較小的泵，同時對試壓過程進行自動控制，提高快速反應時間。

針對水泥車功率大、試壓需要多車配合的問題，一是選擇功率適合試壓工藝需求的泵，二是對試壓裝備和供水裝備進行組合，一臺設(shè)備即可實現(xiàn)灌注及試壓兩種功能。

針對試壓管線接頭多、勞動強度大、介質(zhì)污染等問題，可采用整條試壓管線，減少接頭數(shù)量，同時在管線兩頭設(shè)置單向閥裝置，拆卸后防止試壓介質(zhì)泄漏。

針對灌液過程中試壓介質(zhì)從排氣通道中噴出污染井場問題，可設(shè)計試壓排氣裝置，杜絕試壓介質(zhì)流出。

針對井控管理要求數(shù)據(jù)真實可追溯性，方便第三方的監(jiān)督檢查，可在自動控制系統(tǒng)中增加打印功能。

2.主要研究內(nèi)容

（1）試壓泵選擇

丹納森高壓水泵（HPW泵）是一種強大的功率轉(zhuǎn)換裝置，它把液壓（油壓）功率高效地轉(zhuǎn)換成高壓水的壓力和流量?？衫矛F(xiàn)有機械設(shè)備上的液壓源來提供動力，很簡潔地連接于卡車液壓系統(tǒng)中。該泵高度集成、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小，僅需極小安裝空間。同時該泵沒有旋轉(zhuǎn)部件，免維護時間長，有很強的高耐磨及出色的自潤滑能力，極大地降低了運營成本，且工作于原有的液壓系統(tǒng)中，僅需液壓管連接。當液壓動力輸入小于HPW高壓水泵最大輸出所需功率時，HPW高壓水泵就會自動調(diào)整（減?。┹敵龉β识粫Ρ帽旧碓斐蓳p害。

技術(shù)參數(shù)：

型 號 HPW520-30-85

生產(chǎn)廠家 芬蘭丹納森有限公司

最大水流量 30L/min

最大水壓力 52MPa

泵功率 26kW

精度 0.02FS%

速度 590次/min

水柱塞直徑 φ30mm

凈質(zhì)量 22kg

外形尺寸 290mm×165mm×225mm

（2）液壓泵選擇

井口試壓裝置由于需要在環(huán)境較差的井場土路中運行，且負載功率不大，因此選擇齒輪泵作為液壓泵。

CBE系列齒輪泵殼體采用高強度鋁合金材料，內(nèi)部結(jié)構(gòu)使用了軸向間隙浮動補償、徑向平衡、DU自潤滑等多項功能先進技術(shù)，具有容積效率高、壓力高、噪聲低、抗震性強、壽命長等特點。目前被廣泛應用在自卸汽車、裝載機、挖掘機、起重機等工程機械及礦山、農(nóng)機等行業(yè)。

高壓水泵泵送試壓介質(zhì)流量與液壓泵液壓油流量成正比，泵送介質(zhì)的壓力與液壓壓力也是成正比關(guān)系。

技術(shù)參數(shù)：

排 量 50mL/r

額定壓力 16MPa

最高壓力 20MPa

最低轉(zhuǎn)速 600r/min

額定轉(zhuǎn)速 2 500r/min

最高轉(zhuǎn)速 3 000r/min

容積效率 93%

重 量 6kg

（3）低壓灌注泵選擇

射流泵可充分利用高壓水泵作為動力源，且構(gòu)造簡單、尺寸小、重量輕，無運動部件、使用壽命長，適合與HPW520-30-85組合使用。

技術(shù)參數(shù)：

生產(chǎn)廠家 芬蘭丹納森有限公司

型 號 MP1″—R3/8″（射流泵）

最大水流量 200L/min

最大水壓力 0.6MPa

動力水流量 30L/min

動力水壓力 20MPa

凈質(zhì)量 0.65kg

水管型號 1″

（4）全自動控制系統(tǒng)

將液壓泵、高壓水泵、低壓灌注泵等進行組合，試壓過程以及數(shù)據(jù)的采集、分析、計算、輸出全部采用PLC控制，只需人工輸入所需要的試壓數(shù)據(jù)，所有變化均在顯示器上數(shù)字顯示。試壓完畢后，試壓數(shù)據(jù)自動存儲，可通過USB接口將數(shù)據(jù)導出，同時數(shù)據(jù)變化以曲線的形式進行打印，形成試壓報告。

（5）灌液裝置和試壓裝置一體化

以汽車越野底盤為基礎(chǔ)，將水罐、低壓灌注泵和高壓水泵集中在同一個系統(tǒng)中，一臺設(shè)備可代替水泥車和罐車進行試壓工作。

（6）開閉式快速連接技術(shù)

開閉式快速接頭由接頭體、單向閥閥芯、外套、鋼球、彈簧和密封等組成。

（7）試壓排氣裝置設(shè)計

將排氣裝置固定在井口頂部，試壓介質(zhì)從裝置左側(cè)進入，由于上部密封，所有試壓介質(zhì)全部通過排氣管和裝置之間的環(huán)形空間流入到裝置底部。

（8）其它主要部件

①底盤

型號 東風EQ1093F

發(fā)動機功率 99kW

額定載質(zhì)量（kg） 5 000

輪胎規(guī)格 9.00R20

最高車速（km/h） 80

驅(qū)動形式 4×4

該車副粱采用“U”型結(jié)構(gòu)，附在罐體全長上與罐體進行組焊，使整車受力均衡，避免了罐體與副粱的結(jié)合處發(fā)生疲勞破壞的可能性，副梁采用“U”型螺栓及拉塊、側(cè)擋塊等牢固地固定在底盤車大梁上，保證了罐體安裝的可靠性。

②水罐

容積 3m3或10m3兩種。

3.試驗推廣

該設(shè)備于2012年6月在孤島采油廠作業(yè)大隊（東區(qū)）進行了試運行，以較高的安全系數(shù)、較低的生產(chǎn)運行成本以及清潔生產(chǎn)等優(yōu)點，獲得作業(yè)前線的好評，基本實現(xiàn)預期目標。

第一、實現(xiàn)了低壓灌注、試壓、穩(wěn)壓、泄壓以及報告輸出的全過程自動控制，無需人工控制，操作方便、快捷，數(shù)據(jù)準確。

第二、低壓灌注過程中，試壓排氣裝置限制了試壓介質(zhì)的飛濺噴出，杜絕了場地污染。

第三、加壓過程中，上限值穩(wěn)控在設(shè)定標準，消除了壓力瞬時大幅升高快的安全隱患。

第四、試壓報告打印功能提高了數(shù)據(jù)的可追溯性，為監(jiān)督檢查提供了有效依據(jù)。

第五、試壓完畢后，可有效控制高壓管線內(nèi)液體流出，防止對井場造成污染。

第六、試壓準備工作只需要連接快速接頭，試壓消耗總時間由60min降低到約20min左右，效率提高60%，職工勞動強度大幅降低。

第七、試壓車總功率僅110kW左右，相比水泥車和罐車配合減少600kW，試壓成本大幅降低。

三、效益分析

1.經(jīng)濟效益

水泥車+罐車臺班費用3 225元，平均工作量約為4井次/臺班；修井作業(yè)專用試壓車單井次費用為1 200元，平均工作量約為6井次/臺班，油田年試壓約6.2萬井次。水泥車+罐車年試壓費用4 998.8萬元。專用試壓車年試壓費用1 240萬元。年節(jié)約費用3 758.8萬元。

2.社會效益

（1）實現(xiàn)安全清潔生產(chǎn)

消除超壓危險，提高安全系數(shù)，保障職工安全。加壓、穩(wěn)壓、泄壓程序遠程操作，防止高壓水傷人，減少場地污染。提高試壓數(shù)據(jù)的準確性，使井控更安全，防止井噴事故、井口泄漏等，杜絕污染。

（2）提高工作效率

試壓效率提高60%，水泥車+罐車的試壓工藝操作人員由3名降為1名，提高人員利用率。

（3）降低勞動強度

用高壓軟管和快速接頭代替活動彎頭，省時省力，大幅降低勞動強度。

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2014-04-22）