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摘要：井控现场试压是对井控装置现场可靠性的最直接验证，是井控要求越来越高的直接体现，本文主要研究了现场试压技术的诸多细节，并提出了切实的改进方案，具有一定的推广意义。
关键词：现场试压；试压设备；模块化
一、前言
井控装置是对油气井实施压力控制，对事故进行预防、检测和控制的重要手段，是实现安全钻井的可靠保证。防喷器是井控装置的核心组件，其承压性能的可靠与否直接关系生产设备及人员的安全。随着现代石油工业的飞速发展，对钻井井控安全要求越来越高，根据相关法律法规、技术标准、管理规定和操作规程的要求，为保证钻井施工过程中井控安全及完井质量，需进行现场试压，现场试压主要内容为对各次开钻井口井控装置试压及套管试压。
现场试压工作的深入展开，使我公司积累了宝贵的经验，同时也发现了现场试压工作中存在的一些问题，针对井控现场试压技术的研究是有一定空间和重要意义的。
二、问题的研究内容
考虑到井控现场试压现有设备可靠性差、试压流程不规范、井场条件复杂多变等诸多因素，确定主要研究内容有：
1、现场试压设备的研制。
硬件系统工作稳定，能够做到升压迅速、保压平稳、泄压安全快捷。试压软件响应灵敏，操作性高。
2、井场适应性研究。
能够满足不同钻井现场在环境、工况、供给条件、试压流程等诸多方面的差异化要求，实现全天候、全工况、全环境下的高效安全现场试压作业。
3、现场试压流程优化。
现场试压流程符合相关标准、规程、单井设计的基本要求，减少不必要重复打压次数，使试压流程科学、合理、高效。
三、试压设备的研制
1. 增压装置方案设计及软硬件改进
增压装置主要由橇装底架、水箱、电控箱、远程自动控制测试系统、高压卸压阀、增压缸、液压站、管线接头组成，其结构图见图1。其工作原理为：该装置利用电动变量泵作为动力源，液压油作为液压源，通过电控箱或计算机控制快速增压缸和液动平板阀动作，增压缸通过装置的水箱吸水（经过多级过滤），对系统进行逐级加压，加压范围为0-105MPa；在测试完毕后，利用液动平板阀对测试件进行卸压，排出的水先进入卸压缓冲水箱后再排出，通过液压表盘和电箱数显表可得知输出压力、液缸压力，远程控制箱可对测试过程进行全程记录。
图1 增压装置结构图
2. 液压控制系统与安全设计方案
控制系统由电液换向阀、溢流阀、过载阀及压力传感器等零部件组成，其控制原理图见图2。其中电液换向阀及传感器组成整套增压系统的执行模块，负责接收电子信号并控制增压缸的打压停止，而溢流阀和过载阀组成增压系统的安全模块，负责对油压进行监控和调节，保证增压缸工作流程中的压力上限。
从油压控制上实现打压上限的保护，保证了打压压力上限，从本质上保证了打压压力不会超过井控装置额定压力。设计了分级保护液压控制系统，套系统拥有35MP和70MP两种打压上限模式，具有两种上限保护。
图2 控制系统原理图
3.增压装置试压试验方案
（1）将研发的增压装置与现场的需试压设备相连，根据测压设备的型号及可承受压力大小调整增压装置的输出压力大小，检验试验过程中各零部件是否工作正常，增压压力及增压速度是否满足设计要求；
（2）检验选定的液压元器件是否能正常工作，各液压元器件是否满足控制的设计要求。
4.现场配套设备设计方案
（1）采用双向增压缸的设计形式，分体式法兰对接结构，其结构见图3。研发增压缸体积小、强度高、增压比大，显著减小了增压装置的体积及重量；
（2）保压过程中可以重新设定开始记录的时间起点，减少由于试压介质含有空气出现自然压降等非试压件泄漏原因而导致的试压失败。
四、现场试压技术的优化
1、利用“大数据”提升设备压力处理可靠性
建立现场试压数据库，全过程详细记录作业情况，并利用“大数据”分析模式归纳现场试压过程中出现的问题，追本溯源，有针对性的进行设备升级改造，提升设备压力处理可靠性，实现“增压-稳压-泄压”全试压流程的平稳、安全、高效。
3、压力接入端选择
现场试压主要内容为各次开钻井口井控装置试压及套管试压。根据现有标准、规程，未对压力接入端做明确规定，因此，需考虑不同试压工况、不同井场条件、不同井控设备等诸多因素，选择合适的压力接入端及相应的试压接头。
图7 现场试压专用接头
4、模块化增强整机实用性
将现场试压设备划分为水压、液压、电控三个独立模块，模块间简化连接，优化体积重量。各模块根据各自工作条件分别进行升级，设备做防爆、防震处理，并加装安全组件，保证了整机在实用、安全方面实现1+1＞2。
现场试压时，缺少现成的液压源和水源，为此配备了独立的液压站和水箱，针对搬运不方便的问题，我们将增压系统集成至试压车内，同时，对试压车内的电路进行了防爆化改造，增加防爆隔断、换向电源接线柜、电动泄压阀等安全附件，确保现场试压完全满足井场工况。
为避免特殊情况下，试压车无法进入井场或试压现场的情况，如海洋钻井平台、外部车间等现场试压，我们设计制作了可移动式试压站，试压装置可吊运至钻井平台等空间地点受限的地方进行试压工作。将原有的工控机及控制电路集成至便携式控制箱内，提高了设备移动使用性能。
图9 移动式试压装置三维效果图
5、规范现场试压流程
现有现场试压规范、规程并未给出现场试压各项点先后顺序，导致现场试压在实际作业中可能出现重复、遗漏等问题，因此，规范现场试压流程，理清试压内容和顺序是十分必要的，为此专门编写了《井控装置现场试压技术规范》（Q/SH1020-2016）作为试压专项标准，以提供科学合理的试压流程。
五、结论
1.现场试压增压速度大大提高，实现了现场井控装置快速高效试压检测。
2..现场试压设备月平均完好率由90.7%提升至98.6%。
3.现场试压一次性成功率由72%增至89%。
论文作者:宋佃虎,黄浩亮
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/30
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