CN215767645U - 井下安全阀气体流量自动测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于井下安全阀测试装置领域，公开了井下安全阀气体流量自动测试装置，包括主路、第一支路、第二支路和第三支路，所述主路包括依次连接的空气压缩机、制氮机、氮气压缩机、气瓶组、减压机构、气动调节阀和被测井下安全阀，所述主路还包括流量计、第一压力传感器和用于控制所述被测井下安全阀开关的液控单元，所述减压机构包括多个以并联方式接入所述主路的大口径减压阀，第一支路包括小口径减压阀，并用于控制所述大口径减压阀的开关，第二支路用于控制所述气动调节阀的开关，第三支路用于控制所述小口径减压阀的开关。本实用新型的有益效果：能对井下安全阀的性能进行检测，并能实现自动化操作，压力流量控制准确，安全可靠。

Description

井下安全阀气体流量自动测试装置

【技术领域】

本实用新型涉及井下安全阀测试装置领域，尤其涉及井下安全阀气体流量自动测试装置。

【背景技术】

井下安全阀(SSSV)是一种装在油气井内，在生产设施发生火警、管线破裂以及不可抗拒的自然灾害(如地震、冰情、强台风)等非正常情况时，能紧急关闭，防止井喷、保证油气井措施、生产安全的井下工具。井下安全阀气体流量测试的原理是先把高压氮气储存到气瓶组中，通过减压阀减压到井下安全阀要控制的前端压力，在释放高压氮气的同时，通过井下安全阀液控装置关闭井下安全阀。其中有两个要控制的要点，其一是井下安全阀的前端压力要在13.8MPa和17.3MPa之间，其二是气体流量要在短时间内达到标准要求，否则气瓶组储存的气体将会耗尽。由于井下安全阀的气体流量测试耗气量大、压力高、成本高、危险系数高等原因，国内尚没有井下安全阀气体流量自动测试装置。传统的测试装置使用手开关阀门，释放气瓶组内的氮气以达到标准要求的流量，试验成功率低、成本高，且存在安全隐患。因此，有必要提供一种井下安全阀气体流量自动测试装置，能对井下安全阀的性能进行检测，并能实现自动化操作，压力流量控制准确，安全可靠。

【实用新型内容】

本实用新型公开了井下安全阀气体流量自动测试装置，其可以有效解决背景技术中涉及的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

井下安全阀气体流量自动测试装置，包括主路、第一支路、第二支路、第三支路和PLC控制系统；

所述主路包括依次连接的空气压缩机、制氮机、氮气压缩机、气瓶组、减压机构、气动调节阀和被测井下安全阀，所述主路还包括用于检测所述主路气体流量的流量计、用于检测所述主路气体压力的第一压力传感器和用于控制所述被测井下安全阀开关的液控单元，所述减压机构包括以并联方式接入所述主路的N个大口径减压阀，N为正整数；

所述第一支路包括小口径减压阀，所述气瓶组出口连接所述小口径减压阀的入口，所述小口径减压阀的出口分别连接N个大口径减压阀，所述小口径减压阀用于控制所述大口径减压阀的开关，所述第一支路上设有用于检测所述小口径减压阀出口压力的第二压力传感器；

所述第二支路包括依次连接的所述空气压缩机、电磁阀和所述气动调节阀，所述电磁阀用于控制所述气动调节阀的开关；

所述第三支路包括依次连接的所述空气压缩机、电气比例阀和所述小口径减压阀，所述电气比例阀用于控制所述小口径减压阀的开关。

作为本实用新型的一种优选改进：N＝2，所述减压机构包括第一大口径减压阀和第二大口径减压阀。

作为本实用新型的一种优选改进：所述气瓶组的出口设有第一高压截止阀，所述第一大口径减压阀的入口设有第二高压截止阀，出口设有第四高压截止阀，所述第二大口径减压阀的入口设有第三高压截止阀，出口设有第五高压截止阀，所述被测井下安全阀的出口设有第六高压截止阀。

作为本实用新型的一种优选改进：所述流量计包括N个涡街流量计，每个所述涡街流量计对应检测1个所述大口径减压阀的出口流量。

作为本实用新型的一种优选改进：所述被测井下安全阀的出口设有消声器。

作为本实用新型的一种优选改进：所述空气压缩机和所述电磁阀之间设有第一低压球阀，所述空气压缩机和所述电气比例阀之间设有第二低压球阀。

作为本实用新型的一种优选改进：所述自动测试装置还包括用于检测所述主路气体压力的第一压力表和用于检测所述小口径减压阀出口压力的第二压力表。

作为本实用新型的一种优选改进：所述小口径减压阀的Cv值为0.06，所述大口径减压阀的Cv值为12。

作为本实用新型的一种优选改进：所述制氮机用于制备0.6MPa氮气。

作为本实用新型的一种优选改进：所述气瓶组由30个规格为100L、35MPa的气瓶并联组成。

本实用新型的有益效果如下：

1、本装置的结构简单，能够实现1000Nm³/h的测试流量，并能实现自动化操作，压力流量控制准确，安全可靠，采用电气比例阀控制小口径减压阀，小口径减压阀控制大口径减压阀，这种低压控制高压、小阀控制大阀的方式，实现远程自动调压；

2、主路的减压和流量测试部分分为两路，扩展了测试范围；

3、采用定制快速开启气动调节阀，保证系统迅速达到标准流量；

4、采用气体存储后经过减压再释放的方式实现瞬间的气体大流量；

5、设有计算机控制系统，能够实现远程压力调节、流量调节、被测试井下安全阀的开关等多个动作的协同控制。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本实用新型井下安全阀气体流量自动测试装置的示意图。

图中：1-空气压缩机，2-制氮机，3-氮气压缩机，4-气瓶组，501-第一低压球阀，502-第二低压球阀，6-电气比例阀，701-第一高压截止阀，702-第二高压截止阀，703-第三高压截止阀，704-第四高压截止阀，705-第五高压截止阀，706-第六高压截止阀，8-小口径减压阀，901-第一大口径减压阀，902-第二大口径减压阀，1001-第一涡街流量计，1002-第二涡街流量计，11-电磁阀，1201-第一压力表，1202-第二压力表，1301-第一压力传感器，1302-第二压力传感器，14-气动调节阀，15-被测井下安全阀，16-消声器，17-液控单元。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1所示，本实用新型提供井下安全阀气体流量自动测试装置，包括主路、第一支路、第二支路、第三支路和PLC控制系统。所述主路用于输出氮气，对井下安全阀的性能进行测试。所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路和PLC控制系统对所述主路进行监测和调控，保证整个测试过程的顺利进行。

所述主路包括依次连接的空气压缩机1、制氮机2、氮气压缩机3、气瓶组4、减压机构、用于调节气体流量的气动调节阀14和被测井下安全阀15，所述主路还包括用于检测所述主路气体流量的流量计、用于检测所述主路气体压力的第一压力传感器1301和用于控制所述被测井下安全阀15开关的液控单元17，所述减压机构包括以并联方式接入所述主路的N个大口径减压阀。具体的，所述空气压缩机1用于为所述制氮机2提供低压气源，所述制氮机2用于生产0.6MPa氮气，所述氮气压缩机3用于将0.6MPa氮气增压到35MPa，所述气瓶组4用于存储35MPa高压氮气。高压氮气经所述减压机构调节，向所述气动调节阀14输出低压力的氮气。低压氮气经所述气动调节阀14调节流量后，进入所述被测井下安全阀15。大口径减压阀的输出流量一定，并联多个大口径减压阀可以扩展测试范围。测试时，所述气瓶组4内的高压氮气通过大口径减压阀减压到13.8MPa-17.3MPa之间，通过所述气动调节阀14调节输出流量，当流量达到测试产品的标准要求时，所述液控单元17关闭所述被测井下安全阀15，如果所述被测井下安全阀15在5秒甚至更短的时间内将规定的流量阻断95％以上，所述被测井下安全阀15即通过检测。

所述第一支路包括小口径减压阀8，所述气瓶组4出口连接所述小口径减压阀8的入口，所述小口径减压阀8的出口分别连接N个大口径减压阀，所述小口径减压阀8用于控制所述大口径减压阀的开关，所述第一支路上设有用于检测所述小口径减压阀8出口压力的第二压力传感器1302。具体的，减压阀口径越大，其流量越大，但也就越难调，所以设置所述小口径减压阀8，并通过其来调整所述大口径减压阀的输出值。所述小口径减压阀8的型号为TESCOM减压阀44-1166-24，所述大口径减压阀的型号为TESCOM减压阀26-1261-2203-083。

所述第二支路包括依次连接的所述空气压缩机1、电磁阀11和所述气动调节阀14，所述电磁阀11用于控制所述气动调节阀14的开关(输出流量大小)。所述第三支路包括依次连接的所述空气压缩机1、电气比例阀6和所述小口径减压阀8，所述电气比例阀6用于控制所述小口径减压阀8的开关(输出压力大小)。通过所述电磁阀11和所述电气比例阀6，来对所述主路内的压力和流量进行远程调控，不需要人工现场操作，减少了危险事故的发生。

在本实施例中，N＝2，所述减压机构包括第一大口径减压阀901和第二大口径减压阀902，氮气流向包括2个回路。如果测试对象为4-1/2及以下规格，只需开启其中一个回路，如果大于4-1/2，则开启2个回路。4-1/2参考井下安全阀设备规范API14A。

所述气瓶组4设有排气阀，所述气瓶组4的出口设有第一高压截止阀701，所述第一大口径减压阀901的入口设有第二高压截止阀702，出口设有第四高压截止阀704，所述第二大口径减压阀902的入口设有第三高压截止阀703，出口设有第五高压截止阀705，所述被测井下安全阀15的出口设有第六高压截止阀706。高压截止阀用于切换测试回路，测试前所有阀门处于关闭状态，测试时打开所述第一高压截止阀701以及所述第二高压截止阀702和所述第四高压截止阀704、所述第三高压截止阀703和所述第五高压截止阀705组合中的一组或两组。大口径减压阀出口处设置的高压截止阀可以防止氮气回流，保护大口径减压阀。

所述流量计包括N个涡街流量计，每个所述涡街流量计对应检测1个所述大口径减压阀的出口流量。在本实施例中，所述流量计包括位于所述第一大口径减压阀901和所述第四高压截止阀704之间的第一涡街流量计1001以及位于所述第二大口径减压阀902和所述第五高压截止阀705之间的第二涡街流量计1002。具体的，流量计都有一个量程比，一般是50：1，比如1个最大量程流量计的测试范围是20-1000，那2个小流量计10-500，叠加在一起就是10-1000。此外，流量计的精度是1％FS，大流量计的精度就是1000×1％，小流量计的精度就是500×1％。所以使用多个小量程流量计比使用一个大量程流量计，测试范围和精度都更好。通过调节所述电气比例阀6的压力控制所述小口径减压阀8的输出压力，所述小口径减压阀8输出压力的改变，会调节所述第一大口径减压阀901和所述第二大口径减压阀902的压力的变化。通过所述第一压力传感器1301压力值的反馈，来控制第一大口径减压阀901和所述第二大口径减压阀902的输出，使所述气动调节阀14前端压力在13.8MPa-17.3MPa之间。从0-100％打开所述气动调节阀14，根据所述第一涡街流量计1001和所述第二涡街流量计1002的反馈，当流量达到对应规格的所述被测井下安全阀15的测试流量时，启动所述液控单元17关闭所述被测井下安全阀15，如果所述被测井下安全阀15在5秒内将规定的流量阻断95％以上，则其通过检测。

所述被测井下安全阀15的出口设有消声器16，用于将气体消声处理后排放。所述空气压缩机1和所述电磁阀11之间设有第一低压球阀501，所述空气压缩机1和所述电气比例阀6之间设有第二低压球阀502，低压球阀用于控制气路的通断。

所述自动测试装置还包括用于检测所述主路气体压力的第一压力表1201和用于检测所述小口径减压阀8出口压力的第二压力表1202。具体的，压力传感器远程看压力，压力表现场看压力，一个坏了还有一个能显示压力。此外，人在现场操作的时候，一定要先看压力表有没有压力才能拆卸设备，以防误操作，发生危险。

在本实施例中，所述小口径减压阀8的Cv值为0.06，所述大口径减压阀的Cv值为12。所述制氮机2用于制备0.6MPa氮气，所述气瓶组4由30个规格为100L、35MPa的气瓶并联组成。所述气瓶组4设计压力35MPa，所述小口径减压阀8、所述第一大口径减压阀901和所述第二大口径减压阀902的调压范围为0-42MPa，所述电气比例阀6的调压范围为0-0.8MPa，所述第一涡街流量计1001和所述第二涡街流量计1002的最大测试流量600Nm³/min，压力传感器和压力表的量程为0-40MPa。

工作原理：以测试4-1/2规格井下安全阀为例。

将所述被测井下安全阀15垂直安装在测试支架上，开启所述空气压缩机1、所述制氮机2、所述氮气压缩机3，直到将所述气瓶组4用氮气增压到35MPa。打开所述第一高压截止阀701、所述第二高压截止阀702、所述第四高压截止阀704和所述第六高压截止阀706，通过PLC控制系统控制所述电气比例阀6，调节所述小口径减压阀8的压力，所述第一大口径减压阀901的出口压力随之变化，通过所述第一压力传感器1301的反馈，到达17.3MPa时停止调节。打开所述气动调节阀14，通过所述第一涡街流量计1001的反馈，调节所述电磁阀11。当流量达到额定流量时，打开所述液控单元17，将液压油通过液控管线注入所述被测井下安全阀15的液控口，关闭所述被测井下安全阀15。PLC控制系统通过采集的流量、压力、时间数据进行计算，输出判定结果，判定标准是所述被测井下安全阀15在5秒甚至更短的时间内将规定的流量阻断95％以上为合格，否则为不合格。保存数据，完成测试。

测试结束后，关闭所述空气压缩机1、所述制氮机2、所述氮气压缩机3，所述第一大口径减压阀901输出压力调节到0。打开所述气瓶组4上的排气阀和所述被测井下安全阀15，将所述气瓶组4和系统管路内的残余压力安全泄放。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (10)

1.井下安全阀气体流量自动测试装置，其特征在于：包括主路、第一支路、第二支路、第三支路和PLC控制系统；

所述主路包括依次连接的空气压缩机(1)、制氮机(2)、氮气压缩机(3)、气瓶组(4)、减压机构、气动调节阀(14)和被测井下安全阀(15)，所述主路还包括用于检测所述气动调节阀(14)入口流量的流量计、用于检测所述气动调节阀(14)入口压力的第一压力传感器(1301)和用于控制所述被测井下安全阀(15)开关的液控单元(17)，所述减压机构包括N个以并联方式接入所述主路的大口径减压阀，N为正整数；

所述第一支路包括小口径减压阀(8)，所述气瓶组(4)出口连接所述小口径减压阀(8)的入口，所述小口径减压阀(8)的出口分别连接N个大口径减压阀，所述小口径减压阀(8)用于控制所述大口径减压阀的开关，所述第一支路上设有用于检测所述小口径减压阀(8)出口压力的第二压力传感器(1302)；

所述第二支路包括依次连接的所述空气压缩机(1)、电磁阀(11)和所述气动调节阀(14)，所述电磁阀(11)用于控制所述气动调节阀(14)的开关；

所述第三支路包括依次连接的所述空气压缩机(1)、电气比例阀(6)和所述小口径减压阀(8)，所述电气比例阀(6)用于控制所述小口径减压阀(8)的开关。

2.根据权利要求1所述的井下安全阀气体流量自动测试装置，其特征在于：N＝2，所述减压机构包括第一大口径减压阀(901)和第二大口径减压阀(902)。

3.根据权利要求2所述的井下安全阀气体流量自动测试装置，其特征在于：所述气瓶组(4)的出口设有第一高压截止阀(701)，所述第一大口径减压阀(901)的入口设有第二高压截止阀(702)，出口设有第四高压截止阀(704)，所述第二大口径减压阀(902)的入口设有第三高压截止阀(703)，出口设有第五高压截止阀(705)，所述被测井下安全阀(15)的出口设有第六高压截止阀(706)。

4.根据权利要求1所述的井下安全阀气体流量自动测试装置，其特征在于：所述流量计包括N个涡街流量计，每个所述涡街流量计对应检测1个所述大口径减压阀的出口流量。

5.根据权利要求1所述的井下安全阀气体流量自动测试装置，其特征在于：所述被测井下安全阀(15)的出口设有消声器(16)。

6.根据权利要求1所述的井下安全阀气体流量自动测试装置，其特征在于：所述空气压缩机(1)和所述电磁阀(11)之间设有第一低压球阀(501)，所述空气压缩机(1)和所述电气比例阀(6)之间设有第二低压球阀(502)。

7.根据权利要求1所述的井下安全阀气体流量自动测试装置，其特征在于：所述自动测试装置还包括用于检测所述气动调节阀(14)入口压力的第一压力表(1201)和用于检测所述小口径减压阀(8)出口压力的第二压力表(1202)。

8.根据权利要求1所述的井下安全阀气体流量自动测试装置，其特征在于：所述小口径减压阀(8)的Cv值为0.06，所述大口径减压阀的Cv值为12。

9.根据权利要求1所述的井下安全阀气体流量自动测试装置，其特征在于：所述制氮机(2)用于制备0.6MPa氮气。

10.根据权利要求1所述的井下安全阀气体流量自动测试装置，其特征在于：所述气瓶组(4)由30个规格为100L、35MPa的气瓶并联组成。

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