防噴器試壓檢測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

楊民進(jìn)

【摘要】針對(duì)傳統(tǒng)防噴器試壓檢測(cè)存在的缺點(diǎn)，為確保試壓檢測(cè)安全可靠，在傳統(tǒng)試壓檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種新型防噴器試壓檢測(cè)系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)試壓檢測(cè)存在的缺陷，提高檢測(cè)效率，確保試壓安全。

【關(guān)鍵詞】防噴器? 試壓檢測(cè)系統(tǒng)? 優(yōu)化設(shè)計(jì)

防噴器是鉆井工程施工過(guò)程中用于控制井控、防止井噴事故發(fā)生的關(guān)鍵設(shè)備，為保證其質(zhì)量安全可靠，在井安裝使用的防噴器供井前必須在井控車間做壓力檢測(cè)試驗(yàn)。由于地面試壓，不僅噪音大，工作環(huán)境還差，而最重要是地面防護(hù)設(shè)施強(qiáng)度與防噴器的試驗(yàn)檢測(cè)壓力不能匹配，在防噴器地面試壓檢測(cè)過(guò)程中，人和試壓設(shè)備均處于不安全狀態(tài)，安全風(fēng)險(xiǎn)巨大。因此設(shè)計(jì)防噴器地下試壓系統(tǒng)，采用地下試壓方式，可以有效解決防噴器試壓安全，提高試壓檢測(cè)效率。

一、地下試壓檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

試壓控制與檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：在傳統(tǒng)試壓控制與檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合以往試壓控制系統(tǒng)存在問(wèn)題，設(shè)計(jì)新的試壓控制與檢測(cè)系統(tǒng)，新系統(tǒng)主要由控制單元（軟件部分）和執(zhí)行單元（硬件部分）兩塊組成，具有以下優(yōu)勢(shì)：

安裝使用方便，界面清晰，顯示直觀，操作簡(jiǎn)單;實(shí)現(xiàn)整個(gè)試壓過(guò)程的全自動(dòng)操作，自動(dòng)化程度高;設(shè)置壓力超限報(bào)警、誤操作提示和故障自我保護(hù)等功能，安全程度高;精度高，檢測(cè)靈敏度0.01MPa，滿足防噴器低壓試壓檢測(cè)要求;檢測(cè)壓力高，可以滿足140MPa及以下防噴器的壓力檢測(cè)試驗(yàn);可輸入功能強(qiáng)大，穩(wěn)壓時(shí)間、預(yù)置壓力、報(bào)警壓力等參數(shù)都可以修改，可以滿足各種工況的防噴器壓力檢測(cè)要求;可按時(shí)間及編號(hào)自動(dòng)保存試壓結(jié)果和曲線，具備完整的檢測(cè)結(jié)果打印功能，查詢和可追溯功能強(qiáng)大;具有較強(qiáng)的抗工業(yè)干擾能力。

二、液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

結(jié)合防噴器地下試壓系統(tǒng)要求，開(kāi)發(fā)新的液控系統(tǒng)。主要進(jìn)行三各方面的改進(jìn)。圖1和圖2分別為原液控系統(tǒng)和新液控系統(tǒng)的油路圖。

將控制裝置的高壓油的制備、儲(chǔ)存部分和操控執(zhí)行部分進(jìn)行分離。將油泵、電機(jī)、油箱、蓄能器等壓力油制備、儲(chǔ)存部分轉(zhuǎn)移到車間外并隔離，將操控執(zhí)行部分留在室內(nèi)，兩部分用高壓軟管聯(lián)通。這樣既防止高壓設(shè)備直接暴漏的安全風(fēng)險(xiǎn)，也消除控制裝置電機(jī)啟動(dòng)產(chǎn)生的噪音，節(jié)省出有限的車間內(nèi)空間。

增加調(diào)壓閥數(shù)量和調(diào)節(jié)范圍，共形成四套獨(dú)立的減壓輸出系統(tǒng)，不但可以輸出不同壓力級(jí)別的高壓源，而且互不影響，極大地提高工作效率。同時(shí)增加蓄能器數(shù)量，每個(gè)蓄能器下部安裝高壓球閥和泄壓法，增強(qiáng)儲(chǔ)壓量的同時(shí)方便維修。

把原來(lái)的單電機(jī)、油泵改為雙電機(jī)、雙油泵，在提高效率的同時(shí)大幅提高工作可靠性，避免因設(shè)備部件故障而影響整個(gè)檢測(cè)工作。

操控執(zhí)行部分采用模塊化設(shè)計(jì)并備有接口，方便添加新的控制單元，可擴(kuò)展性強(qiáng)。

三、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

試壓監(jiān)控采用移動(dòng)式全方位視頻監(jiān)控系統(tǒng)。鏡頭能夠十倍光學(xué)變焦，能夠局部放大影像，在保證對(duì)防噴器和地下試壓區(qū)監(jiān)控的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)對(duì)試壓泵、管匯組的監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)能夠清晰觀察到防噴器試壓的每個(gè)部位。所有監(jiān)控信號(hào)全部集中傳輸?shù)奖O(jiān)控室，試壓操作員可通過(guò)試壓控制與檢測(cè)系統(tǒng)調(diào)節(jié)攝像頭位置，方便其解整個(gè)試壓過(guò)程，保證試壓過(guò)程安全。

四、配套設(shè)計(jì)

（一）防噴器試壓盲板設(shè)計(jì)

防噴器的試壓時(shí)，需要液壓卡箍推動(dòng)試壓盲板將防噴器底部法蘭部位密封起來(lái)。由于不同規(guī)格防噴器使用的密封墊環(huán)型號(hào)不同，在試壓檢測(cè)不同規(guī)格防噴器時(shí)，就必須頻繁的更換試壓盲板，大大降低試壓效率。而且采用地下試壓后，行車操作人員離吊裝防噴器的視線距離增加，在把防噴器吊裝到試壓卡箍盲板上的這一過(guò)程也變的比較困難，為此我們?cè)O(shè)計(jì)新型的防噴器試壓盲板。新型盲板主要有以下特點(diǎn)：

設(shè)計(jì)增加自動(dòng)對(duì)中引導(dǎo)斜面，斜面內(nèi)加工母扣螺紋，可與環(huán)形防噴器試壓管柱連接，在方便吊裝操作同時(shí)，可大幅提高環(huán)形防噴器試壓檢測(cè)的安全性

高壓進(jìn)水口與卸壓口分開(kāi)，同時(shí)將泄壓口提高到導(dǎo)向斜面上，具有防堵沉沙作用，可有效防止防噴器內(nèi)腔泥沙堵塞管線。

設(shè)計(jì)一種新型墊環(huán)密封形式，使一種規(guī)格盲板可試驗(yàn)兩種不同級(jí)別的防噴器，避免盲板頻繁更換，提高效率。同時(shí)在密封墊環(huán)底部增加一道O型密封，在大幅提高密封性能的同時(shí)，減少對(duì)盲板的磨損，可延長(zhǎng)盲板的使用壽命。

（二）試壓專用平板閥設(shè)計(jì)

國(guó)內(nèi)防噴器試壓檢測(cè)用于控制壓力截止的管匯組一般都采用通徑52mm液動(dòng)平板閥作為主要元件，該平板閥液控腔體大，反應(yīng)速度慢，開(kāi)關(guān)過(guò)程對(duì)壓力值的影響很大，很難控制在需要的壓力范圍。其次是通徑大，密封壓力級(jí)別不高，在頻繁的開(kāi)關(guān)過(guò)程中容易磨損造成壓力泄露。還有體積過(guò)大，維修、更換困難，用于防噴器的地下試壓，更加不適合。為此我們?cè)O(shè)計(jì)制造一種防噴器試壓專用平板閥YPF20-140，公稱通徑： 20mm，額定工作壓力140MPa，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：密封性能更好，壓力級(jí)別高;重量?jī)H65Kg，方便安裝維修;能夠有效地節(jié)省空間，適合地下試壓使用。

為使整個(gè)防噴器地下試壓系統(tǒng)試壓檢測(cè)效率更高，更加安全，更加方便，還可以設(shè)計(jì)優(yōu)選氣動(dòng)試壓裝置：QSY160SP型雙聯(lián)試壓泵系統(tǒng)，最大工作壓力160MPa，具有起壓速度快，運(yùn)行平穩(wěn)，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)制作防噴器試壓防飛管柱，給地下試壓區(qū)頂部護(hù)板加裝自動(dòng)平移機(jī)構(gòu)，這些配套設(shè)施的使用，進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和運(yùn)行效率，確保試壓過(guò)程安全。