井控装置自动化试压检测系统应用分析

宋　志　龙，王　立　敏（1．东营市产品质量监督检验所，山东　东营257000；2．国家石油装备质量监督检验中心　，山东　东营257000）

井控装置自动化试压检测系统应用分析

宋志龙1，2，王立敏1，2
（1．东营市产品质量监督检验所，山东东营257000；2．国家石油装备质量监督检验中心，山东东营257000）①

井控装置自动化压力测试系统通过计算机控制，模拟井控装置实际工况，对井控装置在该环境下是否存在渗漏，以及渗漏的具体压力值进行试压检测。可实现开关机、升压、卸压、出具试压报告等功能，同时利用远程监控系统，使操作人员远离试压区域，在实现井控装置试压检测自动控制的同时还提高了检测作业时的安全性。

井控装置；压力测试；检测系统；计算机控制；远程监控

在石油开采过程中，井下的温度、压力等是必不可少的测量参数，准确的井下参数测量对于油井监测具有重要的作用。井控设备自动化压力测试系统是油田钻修基地的重要设备之一，主要由机械部分和电控部分构成［1 3］。系统控制采用微机和可编程逻辑控制器PL C为核心的总线技术，具有系统可靠性高、可扩展性强、操作应用方便、美观实用等特点［4 5］。满足105 M Pa以内各种常用井控装备和压力容器的水压试压，以及21 M Pa以内的油压试压、监控和数据自动采集等工作。

1 技术分析

1．1 系统构成原理

系统的总体构成及基本控制原理如图1所示。

1．2 系统主要构成及部件

井控设备自动化压力测试系统的主要构成及各子系统间相互关系如图2所示。

该系统主要由1台D F Y35 70型试压卡箍、1 台D F Y18 70型试压卡箍、1套数据采集图像监控系统、1台电动试压泵、1台液压站、1套高低压进水卸荷系统及附加选配模拟钻杆装置、遥控装置、有压报警装置等组成。可对防喷器及四通进行试压检测、监控作业。

图1 系统的总体构成及控制原理

1．2．1 液压站

液压站主要为试压卡箍和防喷器提供液压源，并根据要求完成对控制对象的动作控制和压力检测［6 7］，液压站提供的最大压力为21 M Pa。

1．2．2 试压卡箍

该装置是各种井控装备（防喷器及四通）的自动卡紧和密封专用设备，最大卡紧密封压力为105 M Pa，与液压站和电动试压泵结合，共同完成防喷器的水压密封性能试验。液压卡箍作为底盲板对各种规格的环形防喷器、单闸板防喷器、双闸板防喷器及四通进行试压连接。其主要优点是：

1） 试压时不用螺栓紧固法兰，从而大幅降低劳动强度。

2） 避免人工紧固螺栓偏载而造成防喷器钢圈槽的损坏，延长使用寿命。

3） 缩短试验时间，提高试验效率。

4） 一机多用，最大限度地满足试压要求。

1．2．3 电动变量试压泵

试压泵主要由电动试压泵、变频器等构成，电动试压泵最大工作压力为125 M Pa。电动试压泵采用变频控制，泵速无级可调。1） 试压泵。试压泵技术参数如表1所示。

表1 试压泵技术参数

2） 变频器。变频器是专门用于控制电动试压泵转速的设备，每1台变频器对应1台电动试压泵。在控制软件中设置了试压目标值以后，变频器就会根据当前压力值和目标值的差距进行电动泵转速调整，从而使加压速度呈现一种由快到慢逐渐接近目标数值的机制，这样就在很大程度上防止在进行某些设备的试压过程中，由于容器容积小、电动泵排量大而造成升压过快，超过了设备承受范围，使设备受到损坏。由于变频器是高度集成的自动控制设备，其参数都是自动设置好的，在使用过程中不可随意变动调整，否则将可能造成严重的安全事故。

1．2．4 高低压进水卸荷系统

高低压进水卸荷系统是由2组Y PF2105型液动平板阀及油路控制系统所组成，对整个试压系统高低压水路实现分配、卸荷。

1．2．5 模拟钻杆装置

模拟钻杆装置采用立柱单遥臂形式，自动将防喷器试压堵头下放到防喷器内，关闭闸板。同时还安装有1台顶置摄像机，以观察闸板密封效果。

模拟钻杆吊是由立柱、横梁、配重、360°全方位球形摄像机、横梁旋转电机、试压堵头升降电机、各型试压堵头等组成。

1．2．6 遥控装置

遥控装置主要由无线发射装置和遥控板组成，其功用是操作人员可在试压准备阶段在现场用遥控板遥控控制试压卡箍的动作，方便操作与观察。

1．2．7 有压报警装置

报警装置主要由L E D发光电子显示屏游走（正在试压，请勿靠近）字幕组成，在试压过程中对试压现场进行有压警示。

1．2．8 数据检测监控系统

该系统主要由操作台、1台计算机、2个显示器、1台激光打印机组成。其中计算机主要针对液压卡箍、水压系统及防喷器、液压站试压场所区域内进行监控。其主要功能是：控制电动泵的启停及卸压，全面控制液压卡箍和系统自动卸压；采集水压系统、液压卡箍、防喷器控制系统的压力信号；对试验场地及试验设备进行图像监控并实时录像。

试压数据采集图像监控系统的特点及功能如下［8］：

1） 计算机控制和按钮控制可以切换自如、互不干扰。

2） 定制的试压向导引导操作人员正确完成试压过程。

3） 软件界面简洁，操作简单，设置方便，集成多种试验功能于一体，功能强大，可在Windows7／2000／X P系统下稳定运行。

4） 对所有试验压力值进行实时数据采集，模拟L E D显示数据。

5） 试压曲线可以实时显示试压过程，曲线美观，可以方便地缩放，鼠标指在曲线上即可得试压数据。

6） 自动计算试压压力、稳压时间和压降并标注在曲线上。

7） 系统具备超压报警、控制、读数、曲线及颜色等各种功能设置。

8） 由数据库保存试压数据，方便查询和重复打印及显示试压过程。

9） 数码监控试压过程，可将试压过程图像记录在硬盘上，通过实时压缩在硬盘上可以存放大量视频信息，还可转存到光盘上，在通用计算机上回放。

10） 打印报告和合格证利用W ord的强大功能，将数据传送到W ord进行打印，报告模版可定制并可方便地修改。

11） 曲线抓图方便制作电子文档及宣传资料。

数据采集图像监控系统控制原理如图3所示。

图3 数据采集图像监控系统控制原理

2 设备安装布局

设备的安装布局及试压坑平面布置如图4～5所示。

图4 设备的安装布置

图5 试压坑平面布置示意

3 结语

随着工业自动化快速发展与应用的提高，在追求生产效率的同时，对压力测试的自动化程度、测试参数精确性、安全性等指标提出了更高的要求。井控装置自动化压力测试系统具有高精度、高可靠性，全自动等特点，具有压力参数设置、压力测试过程实时显示、数据记录、打印、储存、查询等功能，同时利用远程监控系统，使操作人员远离试压区域，在实现井控装置试压检测自动控制的同时还提高了检测作业时的安全性。

［1］ 孙振纯，王守谦，徐明辉．井控设备［M］．北京：石油工业出版社，1997．

［2］ 姜久兴，刘文礼，赵波．可视化井控设备压力测试自动系统的开发［J］．石油机械，2009（9）：92 94．

［3］ 伍志强，姜庆巍，韩亮．基于ST M 32F107的石油井下压力测试系统的设计［J］．价值工程，2014（32）：246 247．

［4］ 霍修冀，滕照峰，张显华，等．微机测试技术在压力容器水压试验中的应用［J］．石油化工设备，2012（2）：80 84．

［5］ 杨文显．现代微型计算机原理与接口技术［M］．北京：清华大学出版社，2006．

［6］ 朱新才．液压传动技术［M］．北京：冶金工业出版社，2009．

［7］ 张平格．液压传动与控制［M］．北京：冶金工业出版社，2004．

［8］ 许丽林．防喷器试压数据采集及控制装置：中国，C N200959083 U［P］．2007 10 10．

Appiication Anaiysis of Weii Controi Equip ment Automatic Pressure Test System

S O N G Zhilong1，2，W A N G Limin1，2
（1．Donguing Product Qualitu Supervision Research Institute，Donguing257000，China；2．N ational Qualitu Supervision Research Center of Petroleu m Equip ment（Shandong），Donguing257000，China）

The auto matic testing pressure system realizes startup and shutdow n，performs pressure boost and relief，and presents pressure test reports，through co m puter control．M ean w hile，it also keeps the operators away fro m the pressure test area by rem ote m onitoring system．T he system could not only realize the auto matic control of pressure testing，but also im prove the security of the well control equip ment testing operations．

well control equip ment；pressure testing；detection system；co m puter control；rem ote m onitoring

TE921．5

B

10．3969／j．issn．1001 3842．2015．06．021

1001 3482（2015）06 0089 04

①2015 01 10

宋志龙（1968 ），男，山东安丘人，高级工程师，主要从事石油机械检测、质量管理工作。