稠化儀功能介紹及異常問題分析

師忠南

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍 江大慶 163413）

1 稠化儀基礎介紹

8240型高溫高壓稠化儀是美國千德樂工業儀器公司所生產的產品。8240有很寬的溫度和壓力操作范圍，最高操作溫度315℃，最大工作壓力276MPa。通過對水泥施加高溫高壓，模擬各種真實井底固井條件。8240實驗中能完成水泥漿測試工作而極少需要操作干預，儀器配備的智能溫度/壓力控制器根據目標溫度/壓力和升溫/增壓時間自動計算比例帶/微積分時間，所有溫度/壓力設置參數均已由千德樂公司在出廠測試時預先設置妥當，用戶僅需輸入試驗溫度/壓力參數即能快速簡便地完成稠化試驗，也可以通過5270軟件圖形化軟件在計算機中設置實驗方案，然后儀器會按照技術人員設定的溫度壓力開始實驗。

根據8240型高溫高壓稠化儀的結構，8240型稠化儀可分為溫度系統、壓力系統、稠度系統、冷卻系統等，下面對以上幾個系統正常運行進行簡要介紹，并針對在運行中常見的異常問題進行分析，并提出解決辦法，使稠化儀保持在良好的狀態下運轉。

2 稠化儀各系統介紹

2.1 稠化儀溫度系統

溫度系統工作流程為，電源供220V電，在溫控表中設置實驗溫度（包括升溫時間與目標溫度），設置完成后把溫控表開到自動運行檔位，并打開加熱開關，加熱開關打開的同時，電磁繼電器吸合開始工作，電流接通,8240型高溫高壓稠化儀溫度系統如圖1所示。

圖1 溫度系統相對

圖中1為加熱管；2為熱電偶；3為溫控表；4為溫度報警器；5為溫度采集模塊；6為變壓器；7為加熱開關；8為固態繼電器；9為電磁繼電器；10為保險；11為220V電線；12為24V電線。

2.2 稠化儀壓力系統

8240型高溫高壓稠化儀壓力系統如圖2所示。

圖2 壓力系

圖中1為稠化儀釜體；2為壓力表；3為泵開關；4為壓力控制表；5為壓力傳感器；6為油氣分離器；7為打壓泵；8為安全膜片；9為油濾子；10為泄壓閥；11為驅油開關；12為電磁閥；13為油箱及油濾子；14為電腦采集模塊；15為高壓管線；16為低壓管線；17為氣體管線；18為電線。

2.3 稠化儀稠度系統

8240型高溫高壓稠化儀稠度系統如圖3所示。

圖3 稠度系統相

圖中各零件名稱及功能為1：馬達和磁驅，馬達提供轉動的動力；磁驅傳遞馬達轉動給稠化儀漿杯。2：漿杯和電位計，漿杯承裝水泥漿的容器，電位計測量水泥漿稠度。3：電位計調節器，調節電位計的讀數，使之與標準相一致。4：稠度表，顯示稠度數值，具有將電位計電壓值轉換成稠度數值的功能。5：數據采集模塊，將稠度表數據傳輸給電腦采集系統，采集系統將繪制實驗過程稠度曲線。6：馬達開關，控制馬達的運轉。7：電磁繼電器，功能與加熱系統的繼電器一致，使用低壓電源控制馬達的高壓電源。8：保險，馬達的電源過載保護。9；變壓器，把高壓電源轉換成稠度系統低壓電。10：220V電源線。11：24V電源線。

2.4 稠化儀冷卻系統

8240型高溫高壓稠化儀冷卻系統如圖4所示。圖中1為釜體冷卻管線；2為溫度控制表；3為冷卻水開關；4為變壓器；5為油箱冷卻管線；6為電磁閥門；7為回水管線；8為進水管線；9為電源線；冷卻水為自來水。

圖4 冷卻系統

3 稠化儀各系統異常問題分析

3.1 溫度系統異常問題分析

在實驗過程中，當溫度系統出現不加熱現象，將無法繼續進行實驗，通過以下一系列的檢查與修理，能夠解決溫度系統不加熱的現象。①檢查保險，使用萬用表檢測兩個保險是否是通路，通路進行下一步檢查，短路查看解決方案，解決方案為選擇與短路保險統一型號的保險，并使用萬用表檢測保險是否保存良好后，更換；②檢查加熱開關，打開加熱開關，使用萬用表檢測開關兩端線路是否是通路，并檢測開關兩端是否有電流，開關兩端不是通路的情況下查看解決方案，在無電流的情況下，檢測位置6，解決方案為卸下加熱開關，查看加熱開關觸點，使加熱開關觸點接觸良好；③檢查變壓器，通過位置10的檢查保證了220V線路有電供應，檢測位置6的24V出口位置是否有電壓，無電壓的情況下，查看解決方案，在有電壓并為24V的情況下，檢查位置2，解決方案為更換同型號變壓器，并使用萬用表進行再次檢測；4、檢查熱電偶，檢查熱電偶是否與儀器連接正常，熱電偶檢測溫度與環境溫度對比，查看溫度顯示是否正常，若顯示正常，繼續檢測位置；④若顯示不正常查看解決方案，解決方案為查看熱電偶是否與儀器連接正常；在熱電偶連接正常的情況下，檢測溫度任不準確，更換同型號熱電偶；⑤檢查溫度報警器供電是否正常和溫度報警值設置是否異常，以上兩種情況均會出現報警器異常，解決方案為設置報警溫度為稠化儀最高溫度315℃，并檢查報警器與溫控表連接情況；⑥檢查溫控表中溫度設置是否準確；是否與位置5和位置8連接正常，若與5連接異常會出現在電腦采集系統設置的升溫程序無效，導致溫控表不工作；與8連接異常，導致固態繼電器不工作，解決方案為在溫控表中，檢查升溫程序是否設置準確，連接好位置3與位置8的線路；⑦查看稠化儀溫度信號時候與電腦采集系統連接正常，采集系統溫度顯示是否與溫控表一致；檢測位置5供電是否正常，及數據線是否連接正常，解決方案為保證采集模塊的供電及數據線的連接后，采集模塊仍不能正常工作的情況下，更換采集模塊；⑧檢查電磁繼電器，在打開加熱開關后，電磁繼電器是否吸合，使用萬用表檢測電磁繼電器吸合后，高壓線路兩端是否是通路，解決方案為電磁繼電器不吸合，查看繼電器電磁鐵及彈簧是否損壞；高壓線路兩端不通，銅觸片損壞導致，更換銅片；⑨檢查固態繼電器，在固態繼電器工作時，使用萬用表檢查固態繼電器低壓端與高壓端是否接通，解決方案為更換固態繼電器；⑩檢查加熱管，使用萬用表檢測加熱管是否是通路，如出現斷路現象，是加熱管中的電阻絲熔斷所導致，解決方案為更換加熱管。

在檢測每個位置的同時，也應該將連接兩個零件的線路一并檢查，排除由于電線老化損壞引起的零件之間連接異常，在確定異常位置并對儀器修理后，要試運行后，儀器才能正式使用。

3.2 壓力系統異常問題分析

在實驗過程中，當油驅滿釜體后，出現壓力系統壓力不升高的現象時，將不能很好的模擬井下壓力環境，影響實驗的準確性，因此不能繼續實驗，通過以下一系列的檢查與修理，能夠解決壓力系統壓力不升高的現象。①檢查泵開關，將位置3開到手動打壓檔位，使用萬用表檢測開關兩端是否有電流通過，若沒有電流通過，卸下打壓泵開關，并清理開關觸點，使開關兩端為通路；②檢查打壓泵，在通電情況下，檢查打壓泵是否工作，若泵不工作更換同型號打壓泵，若泵正常工作，壓力仍不升高，卸泵出油端的油路，并進行打壓操作，查看油是否能正常被打壓泵壓出，解決方案為卸下壓力泵，清理被雜質堵塞的泵體，并從新安裝調試；③檢查壓力傳感器是否供電正常，及壓力傳感器探頭是否被載物包裹，當壓力傳感器出現異常的情況下，將會出現釜體內實際有壓力值，而在壓力控制表上顯示壓力值很低或沒有，這時應該與位置2壓力表進行對比，避免危險發生，卸下壓力傳感器探頭，并進行清理；④當安全膜片損壞時，釜體內高壓油將直接進入油箱，導致壓力不能升高，卸下安全膜片低壓端管線，查看是否有油露出，解決方案為卸下安全膜片，并更換；⑤檢查密封圈是否安放，安放位置是否正確，解決方案為安裝密封圈并調整好密封圈位置。

表1 稠度系統異常解決方案

在檢測以上位置的同時，檢測連接管線是否有堵塞現象，若管線堵塞，更換同尺寸管線。

3.3 稠度系統異常問題分析

在實驗過程中，稠度系統的異常問題一般分為三種：電位計原因、馬達原因、其他原因，下面就對以上三個問題進行分析，并提出相應的解決方案，詳細內容如表1所示。

3.4 冷卻系統異常問題分析

冷卻系統在使用中會出現以下三個問題：①冷卻水開關自動擋時不冷卻；②冷卻水開關手動檔時不冷卻；③兩個檔位冷卻系統都不工作。當出現以上異常問題時，有以下解決方案，具體方案如表2所示。

表2 冷卻系統異常問題解決方案

4 結論

（1）本文對8240型高溫高壓稠化儀的溫度系統、壓力系統、稠度系統、冷卻系統分別進行了工作原理的介紹，為稠化儀異常問題的檢測提供了理論依據；

（2）對稠化儀各零部件在稠化儀中的相對位置的繪圖，可為稠化儀異常問題檢測時，快速找出引起異常問題的原因及位置提供依據；

（3）文中所提及對稠化儀異常問題的處理方法，簡單有效，為儀器維修人員快速方便地維修提供了較完善的維修方案；

（4）在儀器未出現異常問題時，也可依據文中所提及的對稠化儀的檢查方法對稠化儀進行維護，避免稠化儀異常問題的發生，提高稠化儀的使用效率及使用壽命。