新型车载试压工程车研制

王　建，秦宏生，李　念，吴彦锋，张建业（中原特种车辆有限公司，河南　濮阳457001）

新型车载试压工程车研制

王建，秦宏生，李念，吴彦锋，张建业
（中原特种车辆有限公司，河南濮阳457001）

新型车载试压工程车是一种在现场对各种封井器、压井节流管汇等井口控制设备进行静水压力测试的工程车。该车集气动试压装置和电动试压装置为一体，能够满足清水、防冻液等试压介质在不同压力、流量的试压需要。试压装置具有手动和自动操作功能（加压、保压、卸压、超压保护等），并配有声光报警系统。

工程车；试压；结构；特点

在钻井和修井作业中，为提高钻井安全，在钻井和修井作业前，需对井口设备进行压力试验，以确保封井器、压井节流管汇等井口控制设备的安全性。随着高速钻井需要，同时为了降低钻井工作强度和生产成本，需要一种能够在井场对井口控制设备进行压力试验的装置，为此，研发了新型车载试压工程车。

1　结构组成

该车采用双舱布局的整体布置结构，前舱为驾驶室，驾驶室内安装沙发、工具箱、灭火器、远程操作控制台等装置；后舱为设备舱，安装有水箱、电动试压装置、气动试压装置、变频器柜和空压机等［1-3］。工程车的结构简图如图1所示。

图1　工程车结构

2　工作原理

2.1试压原理

通过控制台控制电动试压泵和气动试压泵对试件进行试压，电动试压泵和气动试压泵将低压试验介质进行增压，产生的高压介质的压力由输入气驱泵的驱动气压力大小决定，驱动气压力越高，泵输出压力也越高。输出的高压液体，一路进入试件和压力表，另一路通过气控阀卸荷。控制台可以自动或者手动控制电动试压泵和气动试压泵的开启／关闭，根据设定压力完成加压和保压过程，实时记录试验数据并生成曲线图和报表。

2.2试压流程

试压流程如图2所示。

图2　试压流程

采用电动试压泵和气动试压泵独立进行试压。电动试压泵可单独对试件进行110 MPa内的试压，气动试压泵可单独对试件进行140 MPa内的试压。当其中一台试压泵进行试压工作时，其余试压泵处于停止状态。

1）采用电动泵进行试压。启动电动泵给试件加压，当压力接近试验压力值时，通过手动或自动调节变频器控制电机转速，减小电动泵输出流量，直至压力达到设定值，停泵并关闭截止阀，进行保压。试验完毕后，打开截止阀和卸荷阀，进行卸荷。

2）采用电动试压泵与气动试压泵进行分级加压。首先启动电动泵给试件灌注和预加压，即加压到110 MPa以内任何设定值（低于额定试验压力的设定值），通过自动或手动操作控制电动泵停止加压。同时气动泵开始工作，增压到额定试验压力值后（如要加压到35 MPa，可以先设定用电动泵加压到低于35 MPa的任何值，然后使用气动泵增压到35 MPa），关闭截止阀对试件进行保压。达到保压时间后，开启截止阀和卸压阀进行卸压，试验完毕。

3　试压装置

3.1气动试压装置

气动试压装置主要由气动增压泵、气控高压阀、高压单流阀、高压过滤器、汇流排、压力表、压力传感器、比例减压阀、手动减压阀、电磁换向阀、PLC控制器等组成。气动增压泵的驱动气源由现场或小型空压机提供，电源由现场提供。

气动试压装置采用60 MPa及230 MPa 2种气动泵来分别满足不同压力和流量的需求。压力的输出由独立的气控阀来控制，输出的流量和压力均由比例阀来控制。

3.2电动试压装置

电动试压装置主要包括变频器、电机、泵和相关附件。泵采用大功率电动泵，输出压力为110 MPa，流量为1 500 L／h。

电动试压装置装有安全阀，用于系统超压保护。

变频器用于控制电动机转速，从而控制泵的输出流量。电动泵的转速调节可通过人工手动调节，也可通过计算机设定加压压力，由计算机根据压力和流量进行自动控制。

4　控制系统

控制系统由上位机和下位机构成。上位机采用研祥工控机，软件平台采用Labview作为开发平台，下位机采用西门子的控制器，下位机PLC负责完成所有控制阀门的开启或关闭、试验传感器信号的采集、试压流程的切换、液密封测试压力和信号的采集、异常判断等功能［4-6］。

控制系统设计有紧急停泵装置，能有效防止意外发生。控制系统可以实现自动和手动操作互相切换。试压系统采用计算机自动控制技术及试压监控技术，可按程序指令自动完成试压过程控制。试压控制可通过控制台进行操控，具备试压过程参数自动采集和记录、试压数据管理、试压曲线绘制以及试压结果报表的自动生成、打印等功能；同时配有视频监视装置，实时监视设备运行情况。车载试压装置能实现试压作业的智能化、数字化和自动化管理。

5　主要技术参数

5.1气动试压装置

高压泵额定工作压力

140MPa（对应驱动气体压力0.6 MPa）

高压泵最高工作压力

230MPa（对应驱动气体压力1MPa）

低压泵额定工作压力

40MPa（对应驱动气体压力0.6MPa）

低压泵最高工作压力

(1)建立健全保密工作领导机构，形成一级抓一级、层层落实的保密工作领导责任体系；(2)建立健全安全保密管理相关制度，确定保密要害部门、部位，明确涉密人员的保密责任和义务；(3)与涉密人员签订网络安全保密责任书，定期开展涉密人员宣传教育和培训，增强涉密人员的保密观念与保密意识；(4)各个管理部门和机构应明确职责并各司其职，发现问题第一时间做出响应，相互配合，开展联合行动，切实维护涉密计算机的安全；(5)设立专门的岗位，比如内网安全员、系统管理员、内网密钥员等，明确各岗位的责任，并制定严格的分级管理制度；(6)改进安全保密检查机制，使检查制度成为常态化，形成预防和管控相结合的管理机制。

60MPa（对应驱动气体压力1MPa）

试验过程中根据试验压力高低的需要，系统自动选择低、中和高3种量程的测控系统进行试验，以提高系统的测控精度。

低量程0～2.1MPa（10MPa压力表）

中量程2.1～40MPa（60MPa压力表）

高量程40～140MPa（200MPa压力表）

5.2电动试压系统

额定工作压力110MPa

额定压力时排量1500L／h

电动机功率55kW

6　技术特点

1）整机结构简单，易操作与维护。

2）采用电动试压与气动试压混合试压工艺，可在满负荷下频繁启动，效率高，噪声小。

3）可自动控制或手动控制完成压力容器的试压工作，手动和自动都可单独使用，互不依赖。

4）可以完成符合API标准的液控压力试验、压力密封，压力强度等试验。

5）在线采集试验水压，并以曲线形式显示、存储试验结果，采用标准API中英文双语报表格式自动输出，使得试验数据真实可信。

6）软件具备报警、控制、读数、曲线及其颜色等各种设置。

7）数据库管理，可以方便地查询或调出以前的数据进行打印；打印预览和实际打印效果相同。

8）自带打印机，可实现各类报表、曲线进行即时打印，可自定义打印格式，数据可以传到Microsoft Word，用户可以自己修改打印格式，方便实用。

7　现场应用

车载试压工程车在中原油田管具公司进行了试验，表1为5次压力试验数据。从表1可见，在保压时间内无可见渗漏。

表1　试验数据

8　结论

车载试压工程车集电动试压与气动试压、自动控制和手动控制功能于一体，结构简单紧凑、操作安全可靠。可独自完成钻机井场井口控制设备的压力试验工作，有效缩短钻井周期、降低钻井工作强度和节约生产成本。

［1］刘维信.汽车设计［M］.北京：清华大学出版社，2001.

［2］成大先.机械设计手册（第4卷）［M］.北京：化学工业出版社.

［3］林秉华.最新汽车设计实用手册［M］.哈尔滨：黑龙江人民出版社，2005.

［4］周三平.新型节流／密封阀的研制［J］.石油矿场机械，2006，35（10）：32-33.

［5］张玉英.节流压井管汇在井控技术中的作用［J］.石油矿场机械，2007，36（6）：56-57.

［6］陶桂红，刘鹏，王侃，等.注水泵诊断控制系统研制［J］.石油矿场机械，2015，44（6）：86-88.

Development of New-style Pressure Testing Engineering Vehicle

WANG Jian，QIN Hongsheng，LI Nian，WU Yanfeng，ZHANG Jianye
（ZYT Petroleum Equipment Co．，Ltd．，Puyang 457001，China）

A new-style pressure testing engineering vehicle is developed to carry out pressure test with all kinds of BOP，choke manifold and other well control equipment at oilfield.The device e-quipped with pneumatic pressure testing device and electric pressure test device can meet water，antifreeze and other pressure test medium pressure testing need under different pressure and flow.Testing with manual and automatic operation，equipped with sound and light alarm system，the de-vice can carry out pressure boost，pressure keeping，pressure relief，pressure protection and so on.

engineering vehicle；pressure test；structure；characteristics

TE929

B

10.3969／j.issn.1001-3482.2015.12.020

1001-3482（2015）12-0077-03

2015-06-30

王建（1979-），男，山东东营人，工程师，现从事石油机械产品设计与开发工作。