在油田作業(yè)中，井下工具是可以重復(fù)利用的，即完成一次井下作業(yè)后，工具經(jīng)過(guò)拆卸，清洗后再重新裝配，裝配完的工具必須通過(guò)打壓測(cè)試合格后才能再次投入使用。因此，在各大油田，都建有專(zhuān)門(mén)的井下工具廠來(lái)完成井下工具的制造和修復(fù)工作，保證修復(fù)工具質(zhì)量的重要手段就是打壓測(cè)試。
目前大多數(shù)工具車(chē)間內(nèi)打壓測(cè)試還停留在手工作業(yè)的階段。即由高壓水泵接出單獨(dú)的管線，由工人將重達(dá)幾十公斤的工具抬起，與高壓水管線螺紋連接，使用大號(hào)管鉗將其旋緊，工具的另一頭用堵頭封閉;再由管線向工具內(nèi)腔注水試壓，試壓完畢后，仍是工人手工將工具卸下。這種人工試壓方式不僅工作效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且試壓過(guò)程中不安全因素多。因此，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高試壓工序的效率，保證試壓測(cè)試的準(zhǔn)確性，保證工具的質(zhì)量成為新型試壓機(jī)的關(guān)鍵。
確保試壓安全
石油井下工具試壓機(jī)組由北京礦冶研究總院根據(jù)中國(guó)石油川慶鉆探井下作業(yè)公司的要求研制完成，并在在川慶鉆探井下作業(yè)公司工具研發(fā)中心安裝完成，經(jīng)過(guò)4個(gè)月的調(diào)試和工業(yè)試運(yùn)行，試壓機(jī)的性能完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，銜接連貫，各步驟動(dòng)作準(zhǔn)確平穩(wěn)，液壓系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)工作情況良好，目前已順利通過(guò)川慶油田井下作業(yè)公司組織的設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收。
石油井下工具試壓機(jī)組已投入生產(chǎn)運(yùn)行，運(yùn)行狀況良好，配備操作人員2～3人，每小時(shí)可試壓工具15套左右，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期效果。
石油井下工具試壓機(jī)組用于完成常見(jiàn)石油井下工具的壓力檢測(cè)工作。工具試壓在-2.5m防護(hù)地坑內(nèi)進(jìn)行，操作人員在地面控制臺(tái)監(jiān)控試壓過(guò)程，實(shí)現(xiàn)試壓區(qū)和操作區(qū)分離，保證試壓安全，試壓工具在地面和地坑之間輸送自動(dòng)完成。根據(jù)要求，工具的試壓范圍設(shè)計(jì)為0～35MPa。每次加壓可同時(shí)測(cè)試3件工具，完成單次測(cè)試時(shí)間(不同品種工具保壓時(shí)間不同)，約為10～15min，即每小時(shí)的處理量為12～18件，設(shè)備的總裝機(jī)功率為52kW。
石油井下工具試壓機(jī)組的功能原理、整體結(jié)構(gòu)以及相關(guān)性能參數(shù)確保了整套備用于常用井下工具的試壓檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)試壓工具的自動(dòng)傳輸和自動(dòng)試壓，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高試壓質(zhì)量，保證試壓安全。
設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便高效
井下工具試壓機(jī)組的設(shè)計(jì)在于提供一種簡(jiǎn)便、高效、安全的試壓設(shè)備，該設(shè)備具備的特點(diǎn)：測(cè)試工具范圍廣，能滿足常用井下工具的試壓工作;測(cè)試準(zhǔn)確，滿足測(cè)試壓力及保壓時(shí)間要求;自動(dòng)化程度高，能自動(dòng)運(yùn)送工具至試壓位置，試壓完成后自動(dòng)將工具運(yùn)送走，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度;各環(huán)節(jié)銜接緊密，耗時(shí)少，試壓效率高，能滿足日處理量要求;試壓區(qū)和操作區(qū)分開(kāi)，操作人員在控制臺(tái)可監(jiān)控試壓情況，充分保障人員安全;井下工具試壓機(jī)組的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)行業(yè)使用的先進(jìn)性。試壓機(jī)組的構(gòu)成及其工作過(guò)程如圖1所示，試壓機(jī)組由儲(chǔ)料、分料機(jī)構(gòu)、上扣機(jī)構(gòu)、承接機(jī)構(gòu)、裝防護(hù)套筒機(jī)構(gòu)、試壓托盤(pán)、水平輸入機(jī)構(gòu)、垂直輸送機(jī)構(gòu)、試壓機(jī)構(gòu)和水平輸出機(jī)構(gòu)、防護(hù)套筒的退出機(jī)構(gòu)和卸扣機(jī)構(gòu)等工作平臺(tái)共十二個(gè)機(jī)構(gòu)以及液壓系統(tǒng)、高壓水系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。
其中，裝防護(hù)套筒機(jī)構(gòu)是根據(jù)工具種類(lèi)的長(zhǎng)度不同，設(shè)計(jì)了定位機(jī)構(gòu)，可根據(jù)工具長(zhǎng)度，控制推板的行程。工作過(guò)程如圖2所示。
液壓系統(tǒng)包括動(dòng)力部分、控制部分、執(zhí)行部分和輔助裝置。根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)及安裝要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一個(gè)液壓泵站，二個(gè)操作閥臺(tái)，且具有重量輕、體積小、效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作和維護(hù)保養(yǎng)方便、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn);高壓水系統(tǒng)用于試壓工具內(nèi)腔注水升壓、保壓，可同時(shí)完成3件工具的試壓。可根據(jù)水壓值的變化可判定工具是否發(fā)生泄漏，同時(shí)由實(shí)時(shí)監(jiān)控圖象，在控制臺(tái)上觀測(cè)試壓工具的情況，輔助判斷工件是否滿足試壓工藝的要求;自動(dòng)控制和采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集，各部分動(dòng)作協(xié)調(diào)，銜接順暢，試壓工位全過(guò)程監(jiān)控，畫(huà)面顯示，操作人員在控制臺(tái)上可即時(shí)觀察試壓工況，并實(shí)時(shí)采集打印相關(guān)曲線。自動(dòng)控制核心軟硬件及低壓電氣元件選用技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、易學(xué)易用、維護(hù)簡(jiǎn)便的產(chǎn)品。
契合試壓要求
石油井下工具試壓機(jī)組的設(shè)計(jì)徹底改變了以往人工試壓的方式，契合了井下工具試壓的要求和發(fā)展方向，其測(cè)試工具的范圍廣，能滿足常用井下工具的試壓工作。它擁有較高的自動(dòng)化程度，自動(dòng)運(yùn)送工具至試壓位置，自動(dòng)控制測(cè)試壓力，達(dá)到要求的穩(wěn)壓時(shí)間后，自動(dòng)卸壓并將測(cè)試完畢的工具運(yùn)送走，極大地降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度;各試壓環(huán)節(jié)銜接緊密，耗時(shí)少，試壓效率高;試壓區(qū)和控制臺(tái)完全分開(kāi)，操作人員在控制臺(tái)可監(jiān)控試壓情況，充分保障了人員安全;壓力傳感器監(jiān)測(cè)水壓變化，可準(zhǔn)確判斷工具試壓時(shí)的工況，保證試壓質(zhì)量。
其主要特點(diǎn)有：能夠滿足長(zhǎng)度為435～1037mm，最大外徑Φ100～Φ148的井下常用工具的試壓工作，適用范圍較廣;試壓工具兩端預(yù)裝封頭，可以檢測(cè)工具兩端的螺紋質(zhì)量;工具兩端封頭的裝卸，采用機(jī)械方式自動(dòng)完成，極大地降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度;采用壓力較低的液壓來(lái)密封壓力較高的水壓，可根據(jù)水壓值調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力，保證在設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)能夠有效密封;試壓機(jī)組可同時(shí)試壓同類(lèi)型工具三件套，每小時(shí)試壓工具約15件，可以獲得較高的生產(chǎn)率;試壓過(guò)程自動(dòng)化程度高，可自動(dòng)為試壓工具安裝和退下保護(hù)套管;輸送機(jī)構(gòu)能夠自動(dòng)輸送待測(cè)工具至試壓位置并自動(dòng)準(zhǔn)確定位;試壓工具中心高可自動(dòng)定位，能夠適應(yīng)不同外徑工具的對(duì)心要求，保證工具中心軸線與兩側(cè)密封頭同軸，使工具能順利紉入密封頭;試壓機(jī)構(gòu)的密封頭從工具兩端頂住工具，密封頭采用端面、錐面雙重密封結(jié)構(gòu)，密封可靠，密封件塑性良好，不易磨損;試壓機(jī)組的操作分為控制臺(tái)操作和人工操作兩部分，符合設(shè)備流程特點(diǎn)，操作方便。控制臺(tái)上的操作控制又分為單動(dòng)、分步和連續(xù)自動(dòng)三種方式，可根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行選擇;確保人員與電氣設(shè)備的安全，試壓機(jī)構(gòu)主體與控制臺(tái)完全隔離，試壓情況由攝像頭反饋到控制臺(tái)的監(jiān)視器上。
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