井控裝置現場試壓設備及改進方案

陳小明

摘 要：在當前的鉆井市場中出現了越來越多的超高壓井、超深井，對鉆井作業現場試壓工作提出了更高的要求。本文對原有的井控裝置現場試壓設備存在的問題進行了簡要的分析，并提出了相應的井控裝置現場試壓設備改進方案。

關鍵詞：改進方案；試壓裝置；移動試壓

在石油天然氣的開發過程中，井控是安全工作的重中之重。井噴不僅會損害油氣資源，甚至會造成嚴重的設備損壞和人員傷亡，造成油井的報廢。要保障安全就必須使用井控裝置。要對井控裝置的本體和安裝質量絕對保障，就必須做好井控裝置現場試壓檢測工作。

1 傳統移動試壓裝置存在的問題

當前在西北和西南地區普遍使用的現場試壓裝置主要為裸裝車載氣動或電動試壓泵、車載廂式自動試壓裝置。其具有以下幾個方面的問題：①具有較差的安全性，操作人員在接觸高壓泵和閥件以及在試壓泵旁邊操作時容易被高壓刺漏所傷。加之我國西北和西南地區氣候復雜、地形多變，井場大多距離較遠、分布分散，不良的路況也會對設備造成損壞。②不完善的試壓工藝，難以做到自動控制各類高壓控制閥的自動切換和泵的自動啟停，不能排除操作失誤，無法保障現場試壓數據的準確性和科學性。③具有較低的效率，由于只能使用單獨氣動泵對70MPa及以上壓力級別井控裝置進行現場試壓，導致效率較低。④疲勞作業，我國西北和西南地區的上井試壓工作具有較強的周期，人員容易形成疲勞作業[1]。

2 井控裝置現場試壓設備的改進方案

2.1 設計移動式壓車結構

2.1.1 總體思路

對自動控制設備、監控設備、組合安裝試壓設備和其它裝置進行合理的組合。并選擇合適的工程車車型來滿足現場試壓的要求，試壓裝置的開啟和關閉可以使用控制系統來實現，并對試壓時間和試壓壓力進行控制，以設定的數據區域為依據對試壓結果進行自動判斷。

試壓工程車要能夠滿足頻繁的振動、沖擊、制動和啟動的要求，能夠適應試壓現場較大的環境和溫度變化。技術方面要選擇與當前的移動試壓裝置基本相同的試壓技術，并具備緊急制動功能、監控功能、自動控制功能、氣動泵和電動泵切換功能，車輛必須具有較好的穩定性，具有一定的耐震和耐沖擊能力、分級試壓功能。由于井控裝置屬于高壓力級別，為了避免試壓過程中造成的環境污染和人身傷害，必須滿足試壓過程中的HSE要求，試壓工程車應該做到試壓泵隔離、液壓管線密閉和人機分離。

試壓工程車要滿足HSE需求和人、機適應性需求，這就需要對車型進行優選，并對車廂進行合理的布局，實現人機分離，提高駕乘人員舒適性。試壓工程車中要具備自動控制試壓程序，并對氣壓管線和液壓管線的走向、連接和接口進行設計，避免泄露。通過使用專用試壓測試軟件系統來滿足試壓工藝的要求，組合使用氣動泵和電動泵以滿足生產效率的要求[2]。

2.1.2 車型選擇

根據以上的總體設計思路，必須選擇具有較大的承載量、抗震性能好、貨箱尺寸大、全封閉的車型，本設計中選擇了東風超龍EQ6750ZT型工程車。該車能夠適應沙漠、山區等復雜路況，具有全封閉、高底盤、4輪驅動的特點，承載力為4.9噸。

2.1.3 改裝工程車

為了使工程車能夠匹配專用工作裝置和總體布置，必須對其進行改裝設計，在此過程中不要影響汽車底盤的基本性能。改裝時避免移動汽車底盤各總成的位置，充分發揮試壓專用工作裝置的性能，并對工程車的各參數進行核算。為了避免對車架造成集中載荷，不要對工作裝置進行集中布置。同時改造車輛的前部和后部，將其分為設備區、操作區和駕駛區。車輛前部為駕駛室，不做過多的改裝，功能比較獨立，在駕駛位和副駕駛位的基礎上配備消防設備。車輛后部改裝為設備區和操作區，使用防火墻將設備間和操作間隔離開來，保障車內人員的安全。操作區中設置工控機和操作控制臺，以及人員的休息區。將電動試壓泵、氣動試壓泵、工具箱和水箱放置在車輛的后半部，并配備空調、電源接線盒。水箱和電動泵放置在同一側，氣動泵柜組和空壓機盡量靠近，提高管線連接的安全性。

2.2 選擇移動試壓裝置設備

為了達到裝置總體設計的要求，并達到安全和節能的目的，要對移動試壓泵組進行優選。試壓泵組系統要滿足額定高壓試壓和低壓試壓的需求，輔助設備要滿足防噴器的最大容積和電動試壓泵最大流量的要求。空壓機的承載安全系數要超過1.3，配套的管匯和管線要滿足試壓安全的要求。

氣動試壓泵和電動試壓泵是當前油田防噴器試壓使用的主要試壓泵組。氣動試壓泵的優點在于能夠滿足高壓需要、人工控制便利、運行成本節約、容易應用于自動控制系統。其缺點在于具有比較復雜的閥件和氣路結構，工作的效率較低。電動試壓泵的優點在于工作效率高、適用范圍廣、升壓速度快、維護便利。缺點為無法滿足高壓試壓的要求，有時會出現壓力過沖的情況。對二者的優缺點進行綜合考慮。一般情況下額定壓力大于70MPa則使用氣動試壓泵，低于70MPa則使用電動試壓泵，中壓區試壓可以靈活地選擇兩種泵組[3]。

2.3 試壓工藝

試壓設備包括控制臺、氣動試壓泵和電動試壓泵，通過控制臺來對泄壓閥、試壓泵進行遠程控制。并使用測試軟件來對各項試壓數據進行實時記錄，將相應的報表和曲線圖生成出來。操作的自動和手動功能應該互不干擾，而且能夠對電動試壓裝置和氣動試壓裝置進行分段自動打壓。在整個試壓過程中應該實現梯度升壓，根據壓力等級選擇合適的傳感器，試壓完成之后要能夠現場生成并打印報表。軟件系統要配備安全參數設置功能，如果系統壓力超過警戒線則自動停機。軟件系統可以通過口令來修改和設定參數，并具有記憶功能。在運行的過程中具有停機、自動保護、故障提示和聲光報警功能。

3 結語

通過對井控裝置現場試壓設備進行改進，研制出了車載移動試壓裝置，在實際應用中取得了良好的效果，工作效率、安全技術性能和檢測試壓工藝均達到國內先進水平，員工的野外試壓環境和條件得到了改善，能夠適應我國西北、西南地區的復雜地形和氣候環境，試壓作業更加安全可靠，有利于保障井控安全。

參考文獻：

[1]張煥.井控裝置的現場試壓設備及改進方法研究[J].化工管理， 2013（10）.

[2]鄧登，薄振剛，希玉輝.空氣試壓在山西煤層氣管道工程中的應用[J].價值工程，2013（19）.

[3]謝建橋.管線試壓在石油化工管道施工中的應用研究[J].中國高新技術企業，2014（06）.