消除高压储气井检测盲区装置简介

王 晋

（江苏省特种设备安全监督检验研究院直属分院，江苏 南京 210000）

消除高压储气井检测盲区装置简介

王 晋

（江苏省特种设备安全监督检验研究院直属分院，江苏 南京 210000）

介绍一种消除储气井端口检测盲区的装置。该装置检测时使探头位于储气井上部，井口的盲区，转动装置圆筒，圆筒的下缘抵持最上端扶正部件的上环，迫使上环向下移动，使连杆机构被撑开，摆杆的末端与储气井的井壁抵持，处于张紧状态，使圆筒与储气井保持同轴，保证检测数据的准确性。装置结构简单、可拆卸、体积小、重量轻、便于携带和安装，且通用性强，适用于不同尺寸的储气井。

消除；储气井端口；检测盲区；装置

储气井是CNG加气站的主要固定储气设施，竖向埋设于地下且井筒与井壁间采用水泥浆进行全填充封固、用于储存压缩气体的管状设施，属于固定式压力容器类别、高压容器品种。储气井由井筒、井口装置、井底装置组成。储气井工作是一个循环充气和放气的过程，主要承受交变内压载荷，压力范围一般在10～25MPa之间，压力波动大于20%，设计压力循环总次数一般为25000次。储气井材料为高强钢，有螺纹连接和截面变化，所以设计时采用了疲劳分析。尽管由于储气井深埋于地下，其优点是安全度高，爆炸风险小，但仍存在包括失稳、疲劳、腐蚀（包括介质腐蚀和环境腐蚀）、刚性失效（螺纹密封失效）等损伤倾向，也会发生井筒爆裂冲出地面的严重事故。由于加气站的储气井具有大储量、高压力、高频率且大幅度压力变化等工况，加气站又主要集中在人口稠密的城市，一旦发生事故后果严重。因此对CNG加气站储气井储的定期检验非常重要。

目前定期检验的主要设备是井筒壁厚腐蚀检测系统，该系统采用阵列式或旋转式超声波探头系统进行井筒壁厚检测，如图1所示。检测时需要将超声波探头系统与储气井的井筒壁距离相对稳定，超声波探头系统位置由扶正器来确定。超声波探头系统只有放置入井筒一定深度（1.5～2m）后，扶正器才能可靠地支撑在管壁上，此时超声波探头的位置相对管壁距离才能够稳定，方可开始检测。离井口深度1.5～2m的井筒为检测盲区。从以往的储气井定期检验数据统计分析，检验的43口做加固的储气井，27口井筒的最小壁厚位置在距井口端部1.5～2m的区域，占到做加固的储气井的62.8%。经现场勘察分析显示为此处腐蚀（图1）。

图1

最严重是表层套管中水泥未返回之处。此处上面接触水、空气等，下部为水泥层包裹。分析可能为氧浓差电池腐蚀，由于在储气井的不同部位氧的浓度不同，在贫氧的部位储气井的自然电位（非平衡电位）低，是腐蚀原电池的阳极，其阳极溶解速度明显大于其余表面的阳极溶解速度，故遭受腐蚀。所以在不同含氧量的临界交界处，此处腐蚀表现尤为明显，此处形成大量的点腐蚀孔，孔口堆积腐蚀产物，如图2所示。因此，储气井井口端部是腐蚀损伤易发区域，定期检验盲区应消除。

图2

为了解决该问题，在储气井井口安装导程装置，如图1所示,包括控制装置3、绞车4、电缆光缆、地滑轮5、天滑轮6、检测探头7和辅助移动设备2；对储气井进行超声波检测时，将储气井端口导程装置1设置在待检测储气井井口，保证超声波探头能够检测到盲区的井筒厚度，达到对储气井壁厚测量的全覆盖。但是，导程装置的结构固定，针对不同尺寸的储气井需要不同的导程装置，成本高；遇到储气井上部有建筑物时，操作不便。为了解决上述问题，采取内置式储气井端口检测导程装置，如图3所示，包括圆筒，用于在其内腔中设置检测探头，圆筒的上端固定设置有用于紧固检测探头的卡爪，进行储气井井壁厚度检测时通过卡爪抓紧仪器探头上的六角螺母和套筒，使检测探头与圆筒固定为一体，且检测探头的转轴与圆筒同轴；圆筒的筒壁上开设有检测窗口，检测窗口的位置与检测端相对应；圆筒的下端固定有连接块，连接块上设置内螺纹。

中心轴。中心轴上设置有外螺纹，中心轴设置位于圆筒的下端，且与连接块螺纹连接，中心轴与圆筒同轴设置；中心轴上套设有至少一个扶正部件，每个扶正部件包括上环、下环和至少三个连杆机构，上环、下环套设在中心轴上，多个连杆机构沿周向均布在上环、下环上，每个连杆机构包括一个摆杆和一个连接杆，摆杆的一端铰接在下环的外缘上，连接杆的一端与上环的外缘铰接，摆杆与连接杆铰接；当扶正部件的数量为一个时，下环与中心轴下端固定连接，上环与中心轴活动式连接；当扶正部件的数量大于等于两个时，距离圆筒最远的一个扶正部件的下环与中心轴固连，该扶正部件的上环，以及其他扶正部件的上环、下环均与中心轴活动式连接。

储气井进行超声波测厚时，首先将检测探头放入圆筒中，通过卡爪抓紧六角螺母和套筒，使检测探头与圆筒固定为一体，且检测探头的转轴与圆筒同轴；然后一起旋转检测探头和套筒，圆筒与中心轴发生相对转动，使连接块的下缘抵持在最上端扶正部件的上环上，继续转动圆筒，圆筒下降，迫使上环向下移动，则连杆机构被撑开，根据待检测储气井的尺寸，调整连杆机构被撑开的程度，保证每个扶正部件的多连杆机构的摆杆末端所共圆的半径与待检测储气井的半径相同；然后将调整好的导程装置连同检测探头竖直放入储气井中，使检测探头位于储气井上部距井口1.5～2m的盲区，摆杆的末端与储气井的井壁抵持，处于张紧状态，使转轴与储气井保持同轴设置；然后进行储气井壁厚检测，在检测过程中探头端绕转轴转动，转轴与储气井保持同轴设置保证检测数据的准确性。

图3

检测结束后，反向转动圆筒，圆筒相对中心轴上移，则连接块的下缘与扶正部件的上环分离，则连杆机构松弛，且与储气井内壁松开。针对不同尺寸的储气井，只要转动圆筒，使连杆机构被撑开，摆杆的末端抵持在储气井的内壁，就能保证探头与储气井同轴设置，通用性强，同一套装置能够适用于不同尺寸的储气井。在圆筒的中部开设检测窗口，检测窗口的开设高度与检测探头的检测端位置相对应，检测窗口尽可能沿圆筒周向开设一圈，但是为了防止圆筒上、下两部分断裂，检测窗口之间设置有窗棱，为了周向、全方位检测储气井的每一部分的壁厚，通过转动圆筒或者转轴，使检测探头端与圆筒发生相对转动，检测窗棱遮挡部位。通过内置式储气井端口检测导程装置，使扶正部件与检测探头集成为一起，结构简单。该装置可拆卸，体积小、重量轻，适用不同规格、不同厂家的储气井，便于携带和安装。

TG115.28

A

1671-0711（2017）04（下）-0049-02