消除高壓儲氣井檢測盲區裝置簡介

王 晉

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院直屬分院，江蘇 南京 210000）

消除高壓儲氣井檢測盲區裝置簡介

王 晉

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院直屬分院，江蘇 南京 210000）

介紹一種消除儲氣井端口檢測盲區的裝置。該裝置檢測時使探頭位于儲氣井上部，井口的盲區，轉動裝置圓筒，圓筒的下緣抵持最上端扶正部件的上環，迫使上環向下移動，使連桿機構被撐開，擺桿的末端與儲氣井的井壁抵持，處于張緊狀態，使圓筒與儲氣井保持同軸，保證檢測數據的準確性。裝置結構簡單、可拆卸、體積小、重量輕、便于攜帶和安裝，且通用性強，適用于不同尺寸的儲氣井。

消除；儲氣井端口；檢測盲區；裝置

儲氣井是CNG加氣站的主要固定儲氣設施，豎向埋設于地下且井筒與井壁間采用水泥漿進行全填充封固、用于儲存壓縮氣體的管狀設施，屬于固定式壓力容器類別、高壓容器品種。儲氣井由井筒、井口裝置、井底裝置組成。儲氣井工作是一個循環充氣和放氣的過程，主要承受交變內壓載荷，壓力范圍一般在10～25MPa之間，壓力波動大于20%，設計壓力循環總次數一般為25000次。儲氣井材料為高強鋼，有螺紋連接和截面變化，所以設計時采用了疲勞分析。盡管由于儲氣井深埋于地下，其優點是安全度高，爆炸風險小，但仍存在包括失穩、疲勞、腐蝕（包括介質腐蝕和環境腐蝕）、剛性失效（螺紋密封失效）等損傷傾向，也會發生井筒爆裂沖出地面的嚴重事故。由于加氣站的儲氣井具有大儲量、高壓力、高頻率且大幅度壓力變化等工況，加氣站又主要集中在人口稠密的城市，一旦發生事故后果嚴重。因此對CNG加氣站儲氣井儲的定期檢驗非常重要。

目前定期檢驗的主要設備是井筒壁厚腐蝕檢測系統，該系統采用陣列式或旋轉式超聲波探頭系統進行井筒壁厚檢測，如圖1所示。檢測時需要將超聲波探頭系統與儲氣井的井筒壁距離相對穩定，超聲波探頭系統位置由扶正器來確定。超聲波探頭系統只有放置入井筒一定深度（1.5～2m）后，扶正器才能可靠地支撐在管壁上，此時超聲波探頭的位置相對管壁距離才能夠穩定，方可開始檢測。離井口深度1.5～2m的井筒為檢測盲區。從以往的儲氣井定期檢驗數據統計分析，檢驗的43口做加固的儲氣井，27口井筒的最小壁厚位置在距井口端部1.5～2m的區域，占到做加固的儲氣井的62.8%。經現場勘察分析顯示為此處腐蝕（圖1）。

圖1

最嚴重是表層套管中水泥未返回之處。此處上面接觸水、空氣等，下部為水泥層包裹。分析可能為氧濃差電池腐蝕，由于在儲氣井的不同部位氧的濃度不同，在貧氧的部位儲氣井的自然電位（非平衡電位）低，是腐蝕原電池的陽極，其陽極溶解速度明顯大于其余表面的陽極溶解速度，故遭受腐蝕。所以在不同含氧量的臨界交界處，此處腐蝕表現尤為明顯，此處形成大量的點腐蝕孔，孔口堆積腐蝕產物，如圖2所示。因此，儲氣井井口端部是腐蝕損傷易發區域，定期檢驗盲區應消除。

圖2

為了解決該問題，在儲氣井井口安裝導程裝置，如圖1所示,包括控制裝置3、絞車4、電纜光纜、地滑輪5、天滑輪6、檢測探頭7和輔助移動設備2；對儲氣井進行超聲波檢測時，將儲氣井端口導程裝置1設置在待檢測儲氣井井口，保證超聲波探頭能夠檢測到盲區的井筒厚度，達到對儲氣井壁厚測量的全覆蓋。但是，導程裝置的結構固定，針對不同尺寸的儲氣井需要不同的導程裝置，成本高；遇到儲氣井上部有建筑物時，操作不便。為了解決上述問題，采取內置式儲氣井端口檢測導程裝置，如圖3所示，包括圓筒，用于在其內腔中設置檢測探頭，圓筒的上端固定設置有用于緊固檢測探頭的卡爪，進行儲氣井井壁厚度檢測時通過卡爪抓緊儀器探頭上的六角螺母和套筒，使檢測探頭與圓筒固定為一體，且檢測探頭的轉軸與圓筒同軸；圓筒的筒壁上開設有檢測窗口，檢測窗口的位置與檢測端相對應；圓筒的下端固定有連接塊，連接塊上設置內螺紋。

中心軸。中心軸上設置有外螺紋，中心軸設置位于圓筒的下端，且與連接塊螺紋連接，中心軸與圓筒同軸設置；中心軸上套設有至少一個扶正部件，每個扶正部件包括上環、下環和至少三個連桿機構，上環、下環套設在中心軸上，多個連桿機構沿周向均布在上環、下環上，每個連桿機構包括一個擺桿和一個連接桿，擺桿的一端鉸接在下環的外緣上，連接桿的一端與上環的外緣鉸接，擺桿與連接桿鉸接；當扶正部件的數量為一個時，下環與中心軸下端固定連接，上環與中心軸活動式連接；當扶正部件的數量大于等于兩個時，距離圓筒最遠的一個扶正部件的下環與中心軸固連，該扶正部件的上環，以及其他扶正部件的上環、下環均與中心軸活動式連接。

儲氣井進行超聲波測厚時，首先將檢測探頭放入圓筒中，通過卡爪抓緊六角螺母和套筒，使檢測探頭與圓筒固定為一體，且檢測探頭的轉軸與圓筒同軸；然后一起旋轉檢測探頭和套筒，圓筒與中心軸發生相對轉動，使連接塊的下緣抵持在最上端扶正部件的上環上，繼續轉動圓筒，圓筒下降，迫使上環向下移動，則連桿機構被撐開，根據待檢測儲氣井的尺寸，調整連桿機構被撐開的程度，保證每個扶正部件的多連桿機構的擺桿末端所共圓的半徑與待檢測儲氣井的半徑相同；然后將調整好的導程裝置連同檢測探頭豎直放入儲氣井中，使檢測探頭位于儲氣井上部距井口1.5～2m的盲區，擺桿的末端與儲氣井的井壁抵持，處于張緊狀態，使轉軸與儲氣井保持同軸設置；然后進行儲氣井壁厚檢測，在檢測過程中探頭端繞轉軸轉動，轉軸與儲氣井保持同軸設置保證檢測數據的準確性。

圖3

檢測結束后，反向轉動圓筒，圓筒相對中心軸上移，則連接塊的下緣與扶正部件的上環分離，則連桿機構松弛，且與儲氣井內壁松開。針對不同尺寸的儲氣井，只要轉動圓筒，使連桿機構被撐開，擺桿的末端抵持在儲氣井的內壁，就能保證探頭與儲氣井同軸設置，通用性強，同一套裝置能夠適用于不同尺寸的儲氣井。在圓筒的中部開設檢測窗口，檢測窗口的開設高度與檢測探頭的檢測端位置相對應，檢測窗口盡可能沿圓筒周向開設一圈，但是為了防止圓筒上、下兩部分斷裂，檢測窗口之間設置有窗棱，為了周向、全方位檢測儲氣井的每一部分的壁厚，通過轉動圓筒或者轉軸，使檢測探頭端與圓筒發生相對轉動，檢測窗棱遮擋部位。通過內置式儲氣井端口檢測導程裝置，使扶正部件與檢測探頭集成為一起，結構簡單。該裝置可拆卸，體積小、重量輕，適用不同規格、不同廠家的儲氣井，便于攜帶和安裝。

TG115.28

A

1671-0711（2017）04（下）-0049-02