CN105928693A - 一种检测防喷器关断性能的试验装置 - Google Patents

一种检测防喷器关断性能的试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种检测防喷器关断性能的试验装置，能够模拟井喷过程并且检测防喷器在紧急关井时的关断能力。其技术方案为：高压气库和低压气库通过高压管线连接到井筒的下端，井筒上端通过法兰与防喷器组相连，防喷器组上端通过法兰连接消声器，高压气库通过高压管线连接高压充气控制阀组，低压气库通过高压管线连接低压充气控制阀组，高压气库和井筒之间设置高压送气控制阀组，低压气库和井筒之间设置低压送气控制阀组。本发明设计高压气库和低压气库，低压气库可保证井喷过程中的流量，通过高压气库在防喷器快关断时补压，能真实模拟井喷的发生过程，最大程度降低了气库的容积，节约了建设成本。

Description

一种检测防喷器关断性能的试验装置
技术领域
本发明涉及一种用于检测防喷器关断性能的试验装置。
背景技术
防喷器是用来防止井喷事故，保证钻井作业顺利进行的关键设备。作为井控的重要安全设备，防喷器需要经过严格的检测来保证其安全性能。查阅防喷器检测设备相关的国内外文献以及专利，发现已有的防喷器试验主要是防喷器壳体组件的强度试验和防喷器密封元件的密封性能试验，只是对防喷器在预定压力下的一种性能检测，没有检测防喷器在关井作业时的关断性能。而防喷器的关断性能是防喷器的重要功能，如果防喷器在紧急关断过程中不能有效地关断，就会造成井喷控制的失控，带来严重的灾难性后果。因此目前急需建立一套井喷模拟试验系统来检测防喷器在紧急关井时的关断能力，这样才能对出厂的防喷器进行检测，保证防喷器的关断性能，提高防喷器的质量和使用的可靠性。同时该套试验系统的建立也可以检测其它井控设备和防喷管线的性能，从而为大大提高井控系统的安全性和可靠性提供重要基础数据。
发明内容
本发明的目的：为了模拟井喷过程，检测防喷器的关断性能，特提供一种检测防喷器关断性能的试验装置。为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种检测防喷器关断性能的试验装置，包括消声器、井筒、低压气库、高压气库，其特征在于：高压气库通过高压管线连接到井筒的下端，低压气库通过高压管线连接到井筒下端，井筒上端通过法兰与防喷器组相连，防喷器组上端通过法兰连接消声器，高压气库通过高压管线连接高压充气控制阀组，低压气库通过高压管线连接低压充气控制阀组，高压气库和井筒之间设置高压送气控制阀组，低压气库和井筒之间设置低压送气控制阀组。
根据本发明的另一个方面，高压充气控制阀组顺序包括：高压充气接口、过滤器、单向阀、放空阀A、节流阀组A、安全阀A、压力开关组A，压力开关组A通过高压管线连接到高压气库，在压力开关组A和高压气库之间设置压力传感器。
根据本发明的另一个方面，高压送气控制阀组包括节流阀组B；节流阀组B通过高压管线一端与高压气库连接，另一端与井筒连接；在节流阀组B与高压气库之间设置压力传感器和温度传感器。
根据本发明的另一个方面，低压充气阀组顺序包括：低压充气接口、过滤器、单向阀、放空阀B、节流阀组C、安全阀B、压力开关组B，压力开关组B通过高压管线连接到低压气库。根据本发明的另一个方面，低压送气控制阀组顺序包括：过滤器、节流阀组D、压力开关组B、二级减压阀组、压力开关组B、一级减压阀组、压力开关组B、单向阀；过滤器通过高压管线连接到低压气库；单向阀通过高压管线连接到井筒；在单向阀和一级减压阀组之间设置压力传感器；在一级减压阀组和节流阀组之间设置温度传感器。
根据本发明的另一个方面，高压气库是由至少1根套管组成，套管用瓦姆扣和由壬连接，所有套管放置在水池中，所述套管的内径为127mm～270mm。
根据本发明的另一个方面，低压气库由至少1根套管组成，套管用瓦姆扣和由壬连接，所有套管放置在水池中，所述套管的内径为200mm～370mm。
本发明具有的有益效果是：(1)充分体现了紧急关井作业时井口压力逐渐递增的特点：开始时候井口压力比较低，气体流量很大，在防喷器快要关断时，井口压力逐渐升高，防喷器关闭以后封住的静压为最高值；(2)设计高压气库和低压气库，低压气库可保证井喷过程中的流量，通过高压气库在防喷器快关断时补压，能真实模拟井喷的发生过程，最大程度降低了气库的容积，节约了建设成本；(3)高压气库和低压气库均由套管组成排列状，并用可承受超高压的瓦姆扣和由壬连接，安装调试方便可行；(4)为防喷器的科学设计和使用提供可靠的试验依据，为井口、阀门、管汇和防喷器关断性能的检测提供必要的手段。
附图说明
图1为本发明一种检测防喷器关断性能的试验装置原理图。
图2为本发明一种检测防喷器关断性能的试验装置控制系统图。
图中：1、消声器；2、井筒；3、低压气库；4、高压气库；5、防喷器组；6、高压充气接口；7、过滤器；8、单向阀；9、放空阀A；10、节流阀组A；11、安全阀A；12、压力开关组A；13、压力传感器；14、高压套管；15、温度传感器；16、节流阀组B；17、低压充气接口；18、放空阀B；19、节流阀组C；20、安全阀B；21、压力开关组B；22、低压套管；23、节流阀组D；24、二级减压阀组；25、一级减压阀组。
具体实施方式
本发明不受下述实施实例的限制，可以根据本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。下面结合图1、2对本发明作以下描述。在描述中，在此使用的某些术语仅用于参照，并不意味着对其进行限制。
如图1所示，一种检测防喷器关断性能的试验装置，包括消声器1、井筒2、低压气库3、高压气库4，为了保证试验过程中的安全，高压气库4、低压气库3和井筒2均放置在地坑中。高压气库4通过高压管线连接到井筒2的下端，在防喷器快关闭时打开高压气库4，模拟防喷器关断瞬间的井口高压；低压气库3通过高压管线连接到井筒2下端，试验时先打开低压气库3，模拟井喷开始时的井口压力并保证井喷过程中的流量；井筒2上端通过法兰与防喷器组5相连；防喷器组5上端通过法兰连接消声装置1，降低试验过程中的噪音污染。
如图2所示，为了对高压气库4实现充气过程的远程控制，本发明设计高压充气控制阀组。所述高压充气控制阀组通过高压管线与高压气库4连接，为高压气库4提供满足条件的高压气体，顺序包括：高压充气接口6、过滤器7、单向阀8、放空阀A9、节流阀组A10、安全阀A11、压力开关组A12，压力开关组A12通过高压管线连接到高压气库4，在压力开关组A12和高压气库4之间设置压力传感器13。
如图2所示，为了对高压气库4实现送气过程的自动控制，本发明设计高压送气控制阀组。所述高压送气阀组安装在高压气库4和井筒2之间的高压管线上，通过控制高压气库4的放喷压力，保证在防喷器快关断时的井口高压，高压送气控制阀组包括节流阀组B16，节流阀组B16通过高压管线一端与高压气库4连接，另一端与井筒2连接，在节流阀组B16与高压气库4之间设置压力传感器13和温度传感器15。
如图2所示，为了对低压气库3实现充气过程的远程控制，本发明设计低压充气控制阀组。所述低压充气控制阀组通过高压管线与低压气库3连接，为低压气库3提供满足条件的高压气体，顺序包括：低压充气接口17、过滤器7、单向阀8、放空阀B18、节流阀组C19、安全阀B20、压力开关组B21，压力开关组B21通过高压管线连接到低压气库3。
如图2所示，为了对低压气库3实现送气过程的自动控制，本发明设计低压送气控制阀组。所述低压送气阀组安装在低压气库3和井筒2之间的高压管线上，通过控制低压气库3的放喷压力和流量，模拟在井喷过程中的井口流量和井喷开始时井口的较低压力，低压送气控制阀组顺序包括：过滤器7、节流阀组D23、压力开关组B21、二级减压阀组24、压力开关组B21、一级减压阀组25、压力开关组B21、单向阀8；过滤器7通过高压管线连接到低压气库3；单向阀88通过高压管线连接到井筒2；在单向阀8和一级减压阀组25之间设置压力传感器13；在一级减压阀组25和节流阀组之间设置温度传感器15。
如图2所示，高压气库4是由至少1根高压套管14组成，高压套管14用可承受超高压的瓦姆扣和由壬连接，组成排列状并放置在水池中，如有泄露可直观的观察到，所述套管的内径为127mm～270mm；低压气库3由至少1根低压套管22组成，低压套管22用瓦姆扣和由壬连接，组成排列状并放置在水池中，如有泄露可直观的观察到所述套管的内径为200mm～370mm，保证低压气库3的较大容积。试验时应将高压气库4和低压气库3水池中的水抽掉，防止结冰，且在高压气库4和低压气库3所在地坑上盖房用以保护，不用时管内用灌油方式进行防腐。
本发明的原理是：采用高压气库和低压气库配合的方案，用低压气库保证流量，用高压气库在防喷器快关断时给井口补压，模拟出井喷开始时井口压力较低、气体流量很大，防喷器快要关断时井口压力逐渐升高的特点，可真实的模拟井喷的发生过程。通过高压送气阀组和低压送气阀组实现高压气库和低压气库的自动控制，将高压气库用节流控制在一定压力(拟定70MPa)下放喷，放喷时间为4s(可调整)；将低压气库用减压阀控制在一定压力(拟定3.73MPa)下放喷，保证放喷流量至少为标态下1000wm3/d，放喷时间为20s(可调整)。高压气库和低压气库均由至少1根套管组成，套管用可承受超高压的瓦姆扣和由壬连接，组成排列状并放置在水池中，如有泄露可直观的观察到。

Claims (7)

1.一种检测防喷器关断性能的试验装置，包括消声器、井筒、低压气库、高压气库，其特征在于：高压气库通过高压管线连接到井筒的下端，低压气库通过高压管线连接到井筒下端，井筒上端通过法兰与防喷器组相连，防喷器组上端通过法兰连接消声器，高压气库通过高压管线连接高压充气控制阀组，低压气库通过高压管线连接低压充气控制阀组，高压气库和井筒之间设置高压送气控制阀组，低压气库和井筒之间设置低压送气控制阀组。
2.根据权利要求1所述的一种检测防喷器关断性能的试验装置，其特征在于，高压充气控制阀组顺序包括：高压充气接口、过滤器、单向阀、放空阀A、节流阀组A、安全阀A、压力开关组A，压力开关组A通过高压管线连接到高压气库，在压力开关组A和高压气库之间设置压力传感器。
3.根据权利要求1所述的一种检测防喷器关断性能的试验装置，其特征在于，高压送气控制阀组包括节流阀组B；节流阀组B通过高压管线一端与高压气库连接，另一端与井筒连接；在节流阀组B与高压气库之间设置压力传感器和温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种检测防喷器关断性能的试验装置，其特征在于，低压充气阀组顺序包括：低压充气接口、过滤器、单向阀、放空阀B、节流阀组C、安全阀B、压力开关组B，压力开关组B通过高压管线连接到低压气库。
5.根据权利要求1所述的一种检测防喷器关断性能的试验装置，其特征在于，低压送气控制阀组顺序包括：过滤器、节流阀组D、压力开关组B、二级减压阀组、压力开关组B、一级减压阀组、压力开关组B、单向阀；过滤器通过高压管线连接到低压气库；单向阀通过高压管线连接到井筒；在单向阀和一级减压阀组之间设置压力传感器；在一级减压阀组和节流阀组之间设置温度传感器。
6.根据权利要求1所述的一种检测防喷器关断性能的试验装置，其特征在于，高压气库是由至少1根套管组成，套管用瓦姆扣和由壬连接，所有套管放置在水池中，所述套管的内径为127mm～270mm。
7.根据权利要求1所述的一种检测防喷器关断性能的试验装置，其特征在于，低压气库由至少1根套管组成，套管用瓦姆扣和由壬连接，所有套管放置在水池中，所述套管的内径为200mm～370mm。
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