防噴器試壓檢測系統優化設計

楊民進

【摘要】針對傳統防噴器試壓檢測存在的缺點，為確保試壓檢測安全可靠，在傳統試壓檢測系統的基礎上，設計一種新型防噴器試壓檢測系統，解決傳統試壓檢測存在的缺陷，提高檢測效率，確保試壓安全。

【關鍵詞】防噴器? 試壓檢測系統? 優化設計

防噴器是鉆井工程施工過程中用于控制井控、防止井噴事故發生的關鍵設備，為保證其質量安全可靠，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試驗。由于地面試壓，不僅噪音大，工作環境還差，而最重要是地面防護設施強度與防噴器的試驗檢測壓力不能匹配，在防噴器地面試壓檢測過程中，人和試壓設備均處于不安全狀態，安全風險巨大。因此設計防噴器地下試壓系統，采用地下試壓方式，可以有效解決防噴器試壓安全，提高試壓檢測效率。

一、地下試壓檢測系統設計

試壓控制與檢測系統設計：在傳統試壓控制與檢測系統的基礎上，結合以往試壓控制系統存在問題，設計新的試壓控制與檢測系統，新系統主要由控制單元（軟件部分）和執行單元（硬件部分）兩塊組成，具有以下優勢：

安裝使用方便，界面清晰，顯示直觀，操作簡單;實現整個試壓過程的全自動操作，自動化程度高;設置壓力超限報警、誤操作提示和故障自我保護等功能，安全程度高;精度高，檢測靈敏度0.01MPa，滿足防噴器低壓試壓檢測要求;檢測壓力高，可以滿足140MPa及以下防噴器的壓力檢測試驗;可輸入功能強大，穩壓時間、預置壓力、報警壓力等參數都可以修改，可以滿足各種工況的防噴器壓力檢測要求;可按時間及編號自動保存試壓結果和曲線，具備完整的檢測結果打印功能，查詢和可追溯功能強大;具有較強的抗工業干擾能力。

二、液壓控制系統設計

結合防噴器地下試壓系統要求，開發新的液控系統。主要進行三各方面的改進。圖1和圖2分別為原液控系統和新液控系統的油路圖。

將控制裝置的高壓油的制備、儲存部分和操控執行部分進行分離。將油泵、電機、油箱、蓄能器等壓力油制備、儲存部分轉移到車間外并隔離，將操控執行部分留在室內，兩部分用高壓軟管聯通。這樣既防止高壓設備直接暴漏的安全風險，也消除控制裝置電機啟動產生的噪音，節省出有限的車間內空間。

增加調壓閥數量和調節范圍，共形成四套獨立的減壓輸出系統，不但可以輸出不同壓力級別的高壓源，而且互不影響，極大地提高工作效率。同時增加蓄能器數量，每個蓄能器下部安裝高壓球閥和泄壓法，增強儲壓量的同時方便維修。

把原來的單電機、油泵改為雙電機、雙油泵，在提高效率的同時大幅提高工作可靠性，避免因設備部件故障而影響整個檢測工作。

操控執行部分采用模塊化設計并備有接口，方便添加新的控制單元，可擴展性強。

三、監控系統設計

試壓監控采用移動式全方位視頻監控系統。鏡頭能夠十倍光學變焦，能夠局部放大影像，在保證對防噴器和地下試壓區監控的同時，也實現對試壓泵、管匯組的監控。監控系統能夠清晰觀察到防噴器試壓的每個部位。所有監控信號全部集中傳輸到監控室，試壓操作員可通過試壓控制與檢測系統調節攝像頭位置，方便其解整個試壓過程，保證試壓過程安全。

四、配套設計

（一）防噴器試壓盲板設計

防噴器的試壓時，需要液壓卡箍推動試壓盲板將防噴器底部法蘭部位密封起來。由于不同規格防噴器使用的密封墊環型號不同，在試壓檢測不同規格防噴器時，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程也變的比較困難，為此我們設計新型的防噴器試壓盲板。新型盲板主要有以下特點：

設計增加自動對中引導斜面，斜面內加工母扣螺紋，可與環形防噴器試壓管柱連接，在方便吊裝操作同時，可大幅提高環形防噴器試壓檢測的安全性

高壓進水口與卸壓口分開，同時將泄壓口提高到導向斜面上，具有防堵沉沙作用，可有效防止防噴器內腔泥沙堵塞管線。

設計一種新型墊環密封形式，使一種規格盲板可試驗兩種不同級別的防噴器，避免盲板頻繁更換，提高效率。同時在密封墊環底部增加一道O型密封，在大幅提高密封性能的同時，減少對盲板的磨損，可延長盲板的使用壽命。

（二）試壓專用平板閥設計

國內防噴器試壓檢測用于控制壓力截止的管匯組一般都采用通徑52mm液動平板閥作為主要元件，該平板閥液控腔體大，反應速度慢，開關過程對壓力值的影響很大，很難控制在需要的壓力范圍。其次是通徑大，密封壓力級別不高，在頻繁的開關過程中容易磨損造成壓力泄露。還有體積過大，維修、更換困難，用于防噴器的地下試壓，更加不適合。為此我們設計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，主要有以下優點：密封性能更好，壓力級別高;重量僅65Kg，方便安裝維修;能夠有效地節省空間，適合地下試壓使用。

為使整個防噴器地下試壓系統試壓檢測效率更高，更加安全，更加方便，還可以設計優選氣動試壓裝置：QSY160SP型雙聯試壓泵系統，最大工作壓力160MPa，具有起壓速度快，運行平穩，自動化程度高等優點。設計制作防噴器試壓防飛管柱，給地下試壓區頂部護板加裝自動平移機構，這些配套設施的使用，進一步提高整個系統的自動化程度和運行效率，確保試壓過程安全。