海普油田油井專用試壓車控制系統

 

隨着工業自動化快速發展與應用的提高，以往的人工操作試壓泵已不能滿足工業生產中測試要求。在追求生產效率的同時，對壓力測試的自動化程度、測試參數精確性、安全性等指標提出了更高的要求，我公司生產的智能化壓力測試系統正是適應這種發展要求的產物，系統具有高精度、高可靠性，全自動等特點，具有壓力參數設置、壓力測試過程實時顯示、數據記錄、打印、儲存、查詢等功能，它很好地實現了新的壓力測試工藝與工業智能控制的完美結合，廣氾運用於石油裝備製造、航天、軍工、船舶、核電、石油化工、冶金等領域。

針對用戶提出的具體要求：測試件-防噴器及壓裂管匯最大容積大約860L、最小容積10L，測試壓力小於或等於100Mpa，壓力上升時間控制在30分鐘以內的話。高壓泵流量大約為30L/min，高壓泵的功率需要47Kw，由於需要配置防爆電機等，一是高壓泵的購進成本比較高，二是野外接電比較麻煩；三是在測試小容器時，由於高壓泵的流量過大，壓力上升速度過快，很容易發生壓力過沖現象，埋下了很多安全隱患。一般建議用戶採用低壓注水，高壓小流量泵增壓這種方式，其優點：一是壓力上升速度可控；二是成套設備購進成本比較低。

 

 

以下是我公司生產的防噴器及壓裂管匯測試系統基本原理及操作工藝。

 

（1）注水系統：當測試最大容積的時候，低壓注水時間控制在20分鐘以內，低壓注水泵的流量選配為50L/min，假如注水壓力為2Mpa話，電機功率為3Kw。低壓注水泵可以採用柱塞泵，也可以採用多級離心泵。為了降低成套設備的採購成本，一般建議選配多級離心泵，南方泵業CDLF3-33全不鏽鋼多級離心泵，理論流量55L/h、揚程150米、電機功率3Kw。工作原理：當注水泵啟動時，介質通過注水單向閥向防噴器或壓裂管匯內供水，當注水壓力達到設定值，注水泵停機，單向閥自動將注水管路和防噴器或壓裂管匯斷開。二是在加壓過程中單向閥兩端產生的壓差越大，保壓性能越好。

 

（2）增壓系統：由於測試的防噴器或壓裂管匯的最大容積大約860L，當做靜態壓力測試時，容器內的水有一個壓縮比，當壓力加壓到100Mpa時，水的壓縮比理論上為0.04，需要再往容器內注水35L，假如升壓時間控制在5-8min的話，高壓泵每分鐘需要提供的流量大約為5-6L，這樣高壓泵的選型應該為三柱塞高壓泵，型號：3DSY300/110，技術參數：最高工作壓力110Mpa、流量5L/min、電機功率11Kw，皮帶傳動。增壓系統和防噴器或壓裂管匯之間需要安裝一套氣動截止閥和單向閥，工作原理：當增壓泵啟動時，氣動截止閥通電關閉，介質通過單向閥向防噴器或壓裂管匯內增壓，當增壓壓力達到設定值，增壓泵停機，單向閥自動將增壓管路和防噴器或壓裂管匯斷開，氣動截止閥斷電打開，一是在保壓過程中，增壓泵不會長時間處於高壓狀態，延長高壓泵的使用壽命，二是再次加壓時，增壓泵不帶負荷啟動，同樣也會延長高壓泵的使用壽命；三是單向閥兩端產生的壓差越大，保壓性能越好。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

二、方案示意圖、工藝流程、主要技術參數、配置：

（1）整體採用撬裝箱式底座、遠程操作，具體示意圖如下：

 

（2）工藝流程：

根據操作規程做好壓力測試前的各項準備工作。

=>選擇手動或自動控制旋鈕，在筆記本電腦上設置好各項目標參數。

=>根據測試防噴器或壓裂管匯的容積大小選擇是否啟動低壓注水泵，當需要低壓注水時，啟動低壓注水泵，注水泵運行指示燈亮，當注水壓力達到設定后，自動停機併排氣。

=>當選擇自動時，啟動高壓泵，高壓泵運行指示燈亮，泵端卸荷閥及容器卸荷閥關閉，當防噴器或壓裂管匯內的壓力達到設定的檢測壓力時，高壓泵停機，泵端閥打開，卸除高壓泵泵頭上的壓力，防噴器或壓裂管匯處於強制保壓狀態。

=>保壓時間達到設定要求后，卸除測試防噴器或壓裂管匯內的壓力。

=>測試工作結束。

=>打印出曲線檢測報告。

 

（3）主要技術參數：

a、驅動總功率15Kw、380V；

b、本測試機最大工作壓力：110Mpa；

c、試驗介質：一般為常溫清水，也可使用乳化液、防鏽水等；

d、壓力測試精度：±0.5% F.S；

e、高壓泵技術參數：最高輸出壓力110Mpa、輸出流量300L/h、功率11Kw，皮帶輪減速，防爆電機驅動。

f、低壓注水泵技術參數：最高輸出壓力2Mpa、最大輸出流量3.3立方/小時、功率3Kw，防爆電機驅動。

（4）壓力測試系統的主要組成部件及特點：  

    本壓力測試系統主要由電氣控制系統、國產高壓泵、進口單向閥、德國MAH氣動截止閥、德國MAH氣動卸荷閥、進口手動卸荷閥、高壓過濾器、壓力表、高壓軟硬管、壓力傳感器、低壓注水泵、進口低壓注水單向閥、進水過濾裝置、不鏽鋼水箱、集裝箱體等組成。

a、電氣控制系統是由三菱PLC邏輯控制器、通訊模塊、14寸筆記本電腦、電氣控制元件等組成，主要功能是根據測試要求能夠實現系統的自動升壓、保壓、卸壓，並能實時顯示測試壓力、保壓時間以及儲存，該系統還具有手動、自動轉換、急停、超壓報警、自動卸荷等功能。

b、超高壓泵：型號3DSY300/110，技術參數：最高輸出壓力110Mpa、最大輸出流量300L/h、功率11Kw。高壓泵採用皮帶輪減速，防爆電機驅動。

c、進口高壓單向閥：能夠自動斷開輸出端與測試容器之間的壓力。

d、進口氣動卸荷閥：在分段壓力測試過程中通過預先設置，控制系統可在每段保壓結束后對容器卸荷與否進行設置(卸荷或不卸荷可控），可以實現遠距離控制，保障了測試過程中安全性。系統在升壓內的任何時間氣動卸荷閥均處於關閉狀態，系統在每次試壓完畢后，均強制卸除容器壓力至卸荷目標值，也可以在低壓注水時作為排氣閥使用。

e、泵端氣動截止閥：當系統處於保壓狀態時，泵端氣動截止閥自動卸除高壓泵泵頭上的壓力，避免高壓泵頭長期處於高壓狀態，提高超高壓泵的使用壽命。

f、手動卸荷閥：是截斷流體流向的，作為備用，當氣動卸荷閥失去作用時，可以手動緊急卸除系統內的壓力。順時針旋轉手柄將關閉針閥，逆時針旋轉手柄將打開針閥。

g、高壓表：壓力表是顯示系統的壓力的，使用中不可超過表的量程的2/3。

h、高壓過濾器：防止卸壓時防噴器或管匯內的雜質進入到卸荷閥內，提高卸荷閥的試用壽命。

i、進水過濾器：進水過濾器主要是防止雜質進入高壓泵及執行機構內，提高成套設備的使用壽命

j、低壓注水泵：型號CDLF3-33，技術參數：最高輸出壓力2Mpa、最大輸出流量3.3m立方/小時、功率3Kw，防爆電機驅動。

（5）壓力測試裝置具備的功能：

（1）具有人工加壓或自動加壓功能。

（2）壓力測試範圍內可設置分段試驗程序（最多5段），加壓時系統將自動升壓、停機、保壓。

（3）系統具有自動卸荷功能，容器自動卸荷、急停和超壓自動卸荷功能。

（4）試壓過程中預設的保壓時間可自由設定（單位秒）。

（5）具備實時壓力顯示、曲線顯示、時間顯示、工作狀態顯示等。

（6）壓力測試裝置具有記憶功能，可以儲存測試參數及結果。

（7）系統具有壓力設定、標定、軟件零位修正功能。

（8）具有系統超壓、故障狀態反饋等狀態的報警功能。

（9）具有對被測容器在保壓階段保壓狀態作出自動判別功能。

備註：低壓注水泵只能手動控制，注水壓力可以設定，當注水壓力達到設定值后，低壓注水泵自動停機。

（6）壓力測試裝置的電氣控制系統主要配置：

（1）電氣控制櫃（主要電氣元件採用正泰）                 1套

（2）三菱邏輯可編程控制器                               1套

（3）Thinkpad 14寸筆記本電腦                            1套

（4）工業級A/D板（12位高速）                            1套

（5）通訊模塊及電纜                                      1套

（6）佳能A4黑白激光打印機                              1台

（7）控制線纜、信號線                                   8套

（8）保溫集裝箱體（撬裝式、長x寬x高:4000x1900x2000mm）    1套

（7）高壓泵主要參數及相關執行機構配置：

 

 

 

 

 

 

 

（1）高壓泵技術參數：

規 格 型 號	壓 力	流 量	功率	備    注
3DSY300/110	110MPa	300L/h	11KW	防爆電機驅動、含0.8立方不鏽鋼水箱、進水管路、易損件等

（2）自控系統附件：

名  稱	規格	數量	備   注
高壓單向閥	15000Psi	1套	進口件
手動卸壓閥	15000Psi	1套	進口件
氣動截止閥	15000Psi	1套	德國MAH
氣動卸荷閥	15000Psi	1套	德國MAH
高壓過濾器	15000Psi	1套	進口件
防震壓力表	160Mpa	1只	精度1.6%，表面150mm
壓力傳感器	150Mpa	1只	精度0.5%
高壓軟管	120Mpa	1根	20米、進口件、螺紋M22X1.5（內）
超靜音氣泵	0.8Mpa	1套
儲氣罐	0.8Mpa	1套
備註：用戶需要提供防噴器或管匯的進口螺紋尺寸。

            

德國MAH氣動閥                            操作控制台

（3）進水過濾裝置：

配南方全不鏽鋼高壓多級泵1台（與低壓注水同用），進口注水單向閥、注水管線等，多級離心泵型號：CDLF3-33，技術參數：最大流量3.3立方/小時，最大輸出壓力2Mpa，配不鏽鋼袋式過濾器1件（含2個濾袋）。

進水過濾裝置

備註：以上為主要配置，但在細節問題上可能會出現與本協議不一致，有可能產生偏離，但不影響成套設備的使用。

移動式車載壓力測試系統作業現場（長慶油田）

三、服務內容及其它：

（一）軟件資料：

（1）提供壓力測試裝置操作使用說明書；

（2）提供高壓泵、注水泵及其相關執行機構資料；

（3）提供電氣控制臺電氣原理圖、電氣元件明細表。

（二）成套設備售后服務工作：

（1）供方提供的技術是可靠和先進的，設備和材料是全新的，並符合合同規定的要求。

（2）設備到貨后，整套設備的質量檢驗和系統調試在用戶代表現場監督下進行，並取得用戶方認可。

（3） 設備到貨后，供方與用戶代表共同在使用現場開箱驗收。

（4）售后服務承諾：壓力測試裝置“三包”期自設備通過驗收之日起12個月，但成套設備的易損件除外。

（5）在“三包”期內發生質量問題，供方免費進行修理、維護，包括更換設備部件，所發生的技術服務費用由供方承擔。正常的易損件的更換以及由需方自身錯誤操作所造成的損坏不包括在內。

（6）由於用戶方原因造成的各項技術指標不能達到合同規定的要求，不在質量保証範圍之內。但供方有義務幫助用戶方解決故障，恢復生產，所發生費用由用戶方負責。

（7）整套設備的調試工作由供方的技術人員負責，用戶方人員參加調試並提供必要的幫助。調試過程中要對控制系統中的所有功能進行測試和檢驗並應達到合同規定的技術要求。