RU1814047C

RU1814047C - Pneumohydraulic test machine

Info

Publication number: RU1814047C
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Пындак; Владилен Матвеевич Парфенов
Original assignee: Волгоградский завод буровой техники
Priority date: 1990-03-11
Filing date: 1990-03-11
Publication date: 1993-05-07

Abstract

Использование: гидравлические испытани при высоких давлени х преренторных установок, устьевого оборудовани и др. ПО Сущность изобретени : установка содержит два пневмоприводных насоса 3 и 2 на разные номиналы давлени , гидравлические линии которых соединены между собой в направлении от насоса меньшего давлени к насосу высокого давлени . Каждый насос имеет свой выход 9 и 21, поочередно св занный с объектом испытани через запорные устройства, выполненные в виде гидроблоков 7 и 20 в паре с обратными клапанами. Гидравлический выход 9 из пневмопривод- ного насоса 2 меньшего давлени снабжен блоком пневмогидроаккумул торбв 13, а гидравлический выход 21 из насоса высокого давлени посредством запорных устройств 17 и 16 снабжен предохранительными клапанами 19 и 18, настроенными на давление, меньше давлени насоса 3. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.Usage: hydraulic tests at high pressures of preferential installations, wellhead equipment, and other software. Summary of the invention: the installation comprises two pneumatic drive pumps 3 and 2 for different pressure ratings, the hydraulic lines of which are connected to each other in the direction from the low pressure pump to the high pressure pump. Each pump has its own outlet 9 and 21, alternately connected to the test object through shut-off devices made in the form of hydroblocks 7 and 20 paired with check valves. The hydraulic outlet 9 from the lower pressure pneumatic actuator pump 2 is provided with a pneumatic accumulator block of taps 13, and the hydraulic outlet 21 from the high pressure pump is equipped with shut-off devices 17 and 16 with safety valves 19 and 18, which are set to pressure, less than the pressure of pump 3. 1 s. P. f-ly, 1 ill.

Description

Изобретение относитс к технике проведени гидравлических испытаний преимущественно при высоких давлени х рабочей жидкости (до 150 МПа) и может быть использовано при испытании превен- торных установок (противовыбросового оборудовани ), устьевого оборудовани , сосудов и объектов, работающих под высоким давлением, в процессе производства на предпри ти х машиностроени и при эксплуатации , например в нефтегазовой промышленности .The invention relates to techniques for conducting hydraulic tests mainly at high pressures of a working fluid (up to 150 MPa) and can be used in testing preventive installations (blowout preventers), wellhead equipment, vessels and objects operating under high pressure, during production at engineering enterprises and during operation, for example, in the oil and gas industry.

Цель изобретени - расширение области применени пневмогидрзвлической испытательной установки путем имитации скважинного давлени при испытании пре- венторов в различных режимах, а также повышение надежности и безопасности гидравлических испытаний при высоких давлени х рабочей жидкости.The purpose of the invention is to expand the scope of the pneumohydraulic test setup by simulating borehole pressure when testing the transformers in various modes, as well as improving the reliability and safety of hydraulic tests at high pressures of the working fluid.

Согласно изобретению в испытательной установке гидравлический выход из пневмоприводного насоса меньшего давлени дополнительно соединен с блоком пневмогидравлических аккумул торов и с обратным клапаном, а гидравлический выход из насоса высокого давлени посредством запорных устройств соединен с дополнительными предохранительными клапанами, настроенными на давление меньше давлени насоса, и с дополнительным обратным клапаном, при этом соответствующее запорное устройство и обратный клапан на выходе из каждого насоса выполнены в виде гидравлического блока так, что после обратного клапана гидравлическа лини выходит к объекту испытани , а гидравлическа лини после запорного устройства - в бак.According to the invention, in a test installation, the hydraulic outlet of the lower pressure pneumatic drive pump is additionally connected to the pneumatic-hydraulic accumulator unit and the non-return valve, and the hydraulic outlet of the high pressure pump is connected via shut-off devices to additional safety valves that are set to a pressure lower than the pump pressure and to an additional check valve, while the corresponding shut-off device and check valve at the outlet of each pump are made in the form of a hydraulic unit so that after the non-return valve the hydraulic line goes to the test object, and the hydraulic line after the shut-off device goes to the tank.

Нар ду с этим запорное устройство на выходе из насоса высокого давлени может быть выполнено в виде самозапирающегос под действием рабочей жидкости клапана, дл сброса давлени после которого предусматриваетс винтовой упор.In addition, the shut-off device at the outlet of the high-pressure pump can be made in the form of a self-locking valve under the action of a working fluid, to relieve pressure after which a screw stop is provided.

На чертеже изображена пневмогидрав- лическа испытательна установка в виде пневмогидравлической схемы, где пневматические коммуникации показаны пунктирными лини ми, а гидравлические - сплошными лини ми.The drawing shows a pneumohydraulic test setup in the form of a pneumohydraulic circuit, where pneumatic communications are shown by dashed lines, and hydraulic communications are shown by solid lines.

Пневмогидравлическа испытательна установка содержит бак 1 дл рабочей жидкости , s качестве которой обычно используетс техническа вода с добавками ингибиторов коррозии. Основу установки составл ют пневмоприводные насосы 2 и 3 соответственно на меньшее давление, например 25 МПа, и высокие давлени до 150 МПа. Пневмоприводные насосы - известные пневмогидравлические преобразователи давлени , включающие пневмоприводы а возвратно-поступательного действи и собственно насос б. Насос 2 меньшегоThe pneumohydraulic test setup comprises a working fluid tank 1, the quality of which is usually industrial water with additives of corrosion inhibitors. The installation is based on air driven pumps 2 and 3, respectively, at lower pressure, for example 25 MPa, and high pressures up to 150 MPa. Pneumatic actuator pumps are known pneumohydraulic pressure transducers including pneumatic actuators a reciprocating and the actual pump b. Pump 2 smaller

давлени имеет более высокую производительность , а насос 3 высокого давлени - меньшую производительность, а насос3 высокого давлени - меньшую производительность . Насос 2 питаетс из бака 1 черезthe pressure pump has a higher flow rate, and the high pressure pump 3 has a lower flow rate, and the high pressure pump 3 has a lower flow rate. Pump 2 is fed from tank 1 through

фильтр 4, в линии питани предусмотрен вентиль 5 дл отсечки жидкости при регламентных работах.filter 4, a valve 5 is provided in the supply line to cut off the liquid during routine maintenance.

Выход из насоса 2 соединен со входом насоса 3. Дополнительно к этому линией 6The outlet of the pump 2 is connected to the inlet of the pump 3. In addition to this, line 6

5 выход насоса 2 соединен с обратным клапаном гидравлического блока 7, в состав которого входит и запорное устройство, в данном случае вентиль. С линией 6 соединен также предохранительный клапан 8, на0 строенный на рабочее давление насоса 2. Выход рабочей жидкости из блока 7 в линию 9 - к объекту испытани - предусмотрен после обратного клапана, перед вентилем; сброс жидкости в линию 10 и далее в бак 5 после вентил . Блок 7 снабжен манометром 11. К выходной линии 9 и, в конечном счете, к выходу из насоса 2 посредством вентили 12 подсоединен блок 13 пневмогидравлических аккумул торов.5, the outlet of the pump 2 is connected to a check valve of the hydraulic unit 7, which also includes a shut-off device, in this case a valve. A safety valve 8 is also connected to line 6, which is adjusted to the working pressure of pump 2. The output of the working fluid from block 7 to line 9 — to the test object — is provided after the non-return valve, in front of the valve; discharge of liquid into line 10 and further into tank 5 after the valve. Block 7 is equipped with a pressure gauge 11. A block 13 of pneumohydraulic accumulators is connected to the output line 9 and, ultimately, to the outlet of the pump 2 through the valve 12.

0 к выходной линии 14 из насоса 3 высокого давлени подсоединен предохранительный клапан 15, настроенный на рабочее давление насоса, например 150 МПа. Дополнительно к этому к линии 14 посредст5 вом запорных устройств 16 и 17 подключены предохранительные клапаны 18 и 19, настроенные на рабочее давление меньше рабочего давлени насоса 3, например на 105 и 70 МПа, при этом запорные устройства 160, a pressure relief valve 15 connected to an operating pressure of the pump, e.g. 150 MPa, is connected to the output line 14 from the high pressure pump 3. In addition, safety valves 18 and 19 are connected to line 14 by means of shut-off devices 16 and 17, tuned to an operating pressure less than the working pressure of pump 3, for example, by 105 and 70 MPa, while the shut-off devices 16

0 и 17 рассчитаны на максимальное давление насоса 3. Выходна лини 14 из насоса 3 соединена также с обратным клапаном гидравлического блока 20, в состав которого входит и запорное устройство, выполнен5 ное в виде клапана, запираемого давлением рабочей (испытательной) жидкости, клапан снабжен винтовым упордм. Здесь выход рабочей жидкости из блока 20 в линию 21 - объекту испытаний высокого давлени -так0 же предусмотрен после обратного клапана, перед запорным устройством. Сброс жидкости в линию 22 и далее в бак - после запорного устройства. Блок 20 снабжен манометром 23 высокого давлени . Выход- 5 ные линии 9 и 21 снабжены заглушками 24 и 25 соответственно. Линии питани пнев- моприводов а насосов 3 и 2 сжатым воздухом включают общую аппаратуру: фильтр-влагоотделитель 26 и регул тор давлени 27, и автономную аппаратуру дл каждого пневмопривода: вентили 28 и 29 и мас- лораспылители 30 и 31. Сжатый воздух по- ступает от сети или компрессора, обычно давление на входе 32 составл ет 0,6...0,8 МПа.0 and 17 are designed for the maximum pressure of the pump 3. The outlet line 14 from the pump 3 is also connected to the check valve of the hydraulic unit 20, which also includes a shut-off device made in the form of a valve, shut off by the pressure of the working (test) fluid, the valve is equipped with a screw upordm. Here, the outlet of the working fluid from block 20 to line 21 — the object of the high pressure test — is also provided after the check valve, in front of the shut-off device. The discharge of fluid into line 22 and further into the tank after the locking device. Block 20 is provided with a high pressure gauge 23. The output 5 lines 9 and 21 are provided with plugs 24 and 25, respectively. The supply lines of the pneumatic actuators of pumps 3 and 2 with compressed air include common equipment: a filter-moisture separator 26 and a pressure regulator 27, and autonomous equipment for each pneumatic actuator: valves 28 and 29 and oil sprayers 30 and 31. Compressed air enters from the mains or compressor, usually the inlet pressure 32 is 0.6 ... 0.8 MPa.

Описанна установка работает следующим образом.The described installation works as follows.

Задействование пневмоприводов а насосов 2 и 3 осуществл етс подачей сжатого воздуха через вентили 28 и 29, после настройки необходимого давлени с помощью регул тора 27. Максимальное гидравлическое давление на выходе из насоса определ етс как произведение давлени сжатого воздуха после регул тора 27 на ко- эффициент мультипликации данного насоса . Возможность регулировани давлени воздуха в пневмоприводах в сочетании с двум насосами на разные давлени обеспечивает широкий и бесступенчатый диапа- зон регулировани давлени рабочей жидкости на выходе из насосов 2 и 3. По принципу действи установка относитс к взрывобезопасным устройствам. При гидравлических испытани х меньшим давлени- ем - подсоединением объекта к выходной линии 9 - вентили 12 и 29 закрыты, вентили 5 и 28 открыты, заглушка 24 сн та, заглушка 25 закрыта, запорные устройства блоков 7 и 20 закрыты. Рабоча жидкость от насоса 2 через насос 3 и линии 14 и 21 не проходит - преп тствует, заглушка 25. В данном случае рабоча жидкость забираетс из бака, проходит через вентиль 5, фильтр 4 и от насоса 2 под давлением нагнетани по линии 6 в блок 7 и далее, после обратного клапана, перед вентилем блока 7 - в выходную линиюThe pneumatic actuators a of the pumps 2 and 3 are activated by supplying compressed air through valves 28 and 29, after setting the required pressure using the regulator 27. The maximum hydraulic pressure at the pump outlet is defined as the product of the compressed air pressure after the regulator 27 by the coefficient animations of this pump. The ability to control the air pressure in pneumatic drives in combination with two pumps for different pressures provides a wide and stepless range of control of the working fluid pressure at the outlet of pumps 2 and 3. By the principle of operation, the installation belongs to explosion-proof devices. In hydraulic tests with lower pressure - connecting the object to the output line 9 - valves 12 and 29 are closed, valves 5 and 28 are open, plug 24 is removed, plug 25 is closed, locking devices of blocks 7 and 20 are closed. The working fluid from pump 2 through pump 3 and lines 14 and 21 does not pass — it is inhibited, plug 25. In this case, the working fluid is taken from the tank, passes through valve 5, filter 4, and from pump 2 under discharge pressure through line 6 to the unit 7 and further, after the check valve, in front of the valve of block 7 - to the output line

9 и объект испытани ,давление контролируетс по манометру 11. В нештатных ситуаци х срабатывает предохранительный клапан 8, сбрасыва излишек жидкости по линии 10 в бак 1. После выдержки объекта под заданным давлением, с помощью вентил в блоке 7 рабоча жидкость по линии9 and the test object, the pressure is monitored by a pressure gauge 11. In emergency situations, the safety valve 8 activates, discharging the excess liquid through line 10 to tank 1. After holding the object under the specified pressure, use the valve in block 7 to work fluid along the line

10 сбрасываетс в бак; только после этого выходна лини 9 отсоедин етс от объекта испытаний.10 is discharged into the tank; only then is the output line 9 disconnected from the test object.

При испытании превенторов путем имитации расхаживани скважины и протаски- вани бурильной колонны при закрытых превенторах и наличии давлени в скважине необходимо посто нно отслеживать переменный объем испытательной жидкости в полост х превенторов. В этом случае после соединени выходной линии 9 с пре- венторами открывают вентиль 12, с помощью насоса 2 производитс закачка жидкости в превенторы, соответствующие линии установки и через вентиль 12 в пневмогидравлические аккумул торы блокаWhen testing preventers by simulating pacing the well and pulling the drill string with closed preventers and the pressure in the well, it is necessary to constantly monitor the variable volume of test fluid in the cavities of the preventers. In this case, after connecting the output line 9 to the preventers, the valve 12 is opened, with the help of the pump 2, liquid is pumped into the preventers corresponding to the installation line and through the valve 12 into the pneumohydraulic accumulators of the unit

13. После достижени заданного давлени (наиболее распространенный диапазон давлений 7...21 МПа), закрытием вентил 28 останавливают работу насоса 2. Далее в течение продолжительного времени, с помощью других средств, провод т испытани превенторов, разность объемов в полост х которых компенсируют аккумул торы блока 13. В этом случае аккумул торы несут также функции демпферных устройств, сглаживани пики давлени в гидросистеме и обеспечива плавное и безопасное протекание процессов в скважине.13. After reaching the set pressure (the most common pressure range is 7 ... 21 MPa), closing valve 28 stops the operation of pump 2. Then, for a long time, using other means, tests of preventers are carried out, the difference in volume in the cavities of which compensate accumulators of unit 13. In this case, accumulators also have the functions of damping devices, smoothing pressure peaks in the hydraulic system and ensuring smooth and safe flow of processes in the well.

При необходимости, работой насоса 2 повышают давление испытаний (контролируют по манометру 11), снижение давлени в превенторах провод т путем сброса части жидкости в линию 10 и в бак с помощью вентил блока 7. После завершени испытаний рабоча жидкость сбрасываетс в бак открытием вентил тора блока 7, вентиль 12 закрывают, отсека блок 13 пневматических аккумул торов.If necessary, the pressure of the test is increased by the operation of pump 2 (control by pressure gauge 11), the pressure reduction in the preventers is carried out by dumping part of the liquid into line 10 and into the tank using the valve block 7. After completion of the test, the working fluid is discharged into the tank by opening the fan 7, the valve 12 is closed, the compartment unit 13 of the pneumatic accumulators.

При гидравлических испытани х высоким давлением - подсоединением объекта к выходной линии 21, вентиль 12 закрыт, вентили 5, 28, 29 открыты, заглушка 25 сн та, заглушка 24 закрыта, запорные устройства .блоков 7 и 20 закрыты. В зависимости от номинала давлени в объекте испытаний за- действуетс один из предохранительных клапанов 15, 18 или 19. При испытании на максимальное давление, например 150 МПа, запорные устройства 16 и 17 закрыты, клапаны 18 и 19 не сработают, клапан 15 находитс в рабочем режиме; при испытании на меньшее, но достаточно высокое дав- ление, например 105 или 70 МПа, открываетс соответствующее запорное устройство 16 или 17, дава доступ к клапану 18 мли 19; настроенный на самое высокое давление клапан .15, не имеющий своего запорного устройства, при этом не сработает. Вне зависимости от того, какой из предохранительных клапанов задействован, насос 2 нагнетает рабочую жидкость в насос 3, по отношению к последнему насос 2 несет функции подпорного (закачивающего) насоса , способству стабильной работе и повышению производительности насоса 3 высокого давлени . Рабоча жидкость не пойдет от насоса 2 по линии 6 и на выход 9 - преп тствует заглушка 24. От насоса 3 жидкость нагнетаетс по линии 14 в блок 20 и далее, после обратного клапана, перед запорным устройством блока 20 - в выходную линию 21 и в объект испытани , давление контролируетс по манометру 23 высокого давлени . В гидравлическом блоке 20 высокое давление воздействует наIn hydraulic tests with high pressure - by connecting the object to the output line 21, the valve 12 is closed, the valves 5, 28, 29 are open, the plug 25 is removed, the plug 24 is closed, shut-off devices. Units 7 and 20 are closed. Depending on the pressure rating in the test object, one of the safety valves 15, 18 or 19 is activated. When testing for maximum pressure, for example 150 MPa, the shut-off devices 16 and 17 are closed, valves 18 and 19 will not work, valve 15 is in operation mode; when tested for a lower, but rather high pressure, for example 105 or 70 MPa, the corresponding locking device 16 or 17 opens, giving access to the valve 18 or 19; a .15 valve set to the highest pressure, which does not have its own shut-off device, will not work. Regardless of which of the safety valves is activated, the pump 2 pumps the working fluid into the pump 3, with respect to the latter, the pump 2 has the functions of a booster (injection) pump, contributing to stable operation and increasing the performance of the high pressure pump 3. The working fluid will not go from pump 2 through line 6 and to the outlet 9 - there is a plug 24. From pump 3, fluid is pumped through line 14 to block 20 and then, after the check valve, before the shut-off device of block 20, to output line 21 and test object, pressure is monitored by a high pressure gauge 23. In hydraulic unit 20, high pressure acts on

клапан, способству надежному запиранию рабочей среды - по мере повышени давлени возрастает усилие поджати клапана. После выдержки объекта под заданным давлением с помощью винтового упора воздей- ствует на клапан запорного устройства блока 20 и сбрасывают рабочую (испытательную ) жидкость по линии 22 в бак, после чего выходную линию 21 отсоедин ют от объекта.valve, contributing to reliable locking of the working medium - as the pressure rises, the pressure force of the valve increases. After holding the object under the specified pressure, it acts on the valve of the locking device of block 20 using a screw stop and the working (test) liquid is discharged via line 22 into the tank, after which the output line 21 is disconnected from the object.

Claims

Thus, the pneumohydraulic test facility provides all types of tests of preventive installations, simulating borehole pressure, and safely conducts hydraulic tests of a wide range of objects operating under pressure, including high and ultrahigh, up to 150 MPz. Reliability, safety and environmental friendliness of the tests are achieved through the wide and stepless regulation of the test pressure; smooth compensation of varying volume in the cavities of the preventers; stable locking of the working fluid between the check valve and the shut-off device; the use of a self-locking valve as a locking device under the action of a test fluid, the presence of a number of selectively operating high-pressure safety valves; bleeding (discharging) the liquid under pressure until the output lines are disconnected from the test object; corrosion-resistant and explosion-proof execution of the test installation. All this, ultimately, contributes to the efficient conduct of hydraulic tests in various production conditions, including in particularly hazardous conditions - directly at the drilling point (in the well) with an aggressive medium (fluids with hydrogen sulfide and carbon dioxide). SUMMARY OF THE INVENTION 1. A pneumatic-hydraulic test apparatus comprising a working fluid tank, two pneumatic drive pumps — a lower-pressure pump and a high-pressure pump, the hydraulic lines of which are interconnected in the direction from the low-pressure pump to the high-pressure pump, the first non-return valve, the first shut-off device and safety valve adjusted to the nominal pressure value of the high-pressure pump, located on the hydraulic outlet of the high-pressure pump, the outlet guide an official line, a safety valve adjusted to the nominal pressure value of the lower pressure pump, and a second shut-off device located on this hydraulic line, a second non-return valve connected to the outlet of the lower pressure pump, a supply line for pneumatic pump drives with compressed air with a pressure regulator different from the fact that, in order to increase reliability and safety, it is equipped with additional safety valves with their shut-off devices installed in series on the hydraulic In the case of an automatic high pressure pump outlet and adjusted to different pressure values, less than the nominal pressure of the high pressure pump, the first shut-off device is made in the form of a third check valve with a screw stop connected to the first check valve by a spring and forms the first hydraulic unit with it, a diverting hydraulic line connected to the outlet of the lower pressure pump, the second check valve is located on this line, the second shut-off device forms a second hydraulic valve with the second check valve lock, & the installation is provided with two hydraulic outlets to the tank, connected respectively to the first and second hydraulic units after the shut-off device, the hydraulic line outputs of the high-pressure pump and the outlet hydraulic line are respectively located between the first check valve and the first shut-off device and the second check valve and the second shut-off device.

2. The installation according to claim 1, with the exception that, in order to expand the scope of application by providing simulation of borehole pressure when testing preventers in various modes, it is equipped with a pneumatic accumulator unit connected to the outlet of the outlet hydraulic line.