陳 瑛崔風(fēng)水

（1.勝利石油管理局設(shè)備管理處，山東 東營(yíng) 257001；

2.勝利油田孤島采油廠，山東 東營(yíng) 257231）

安全清潔生產(chǎn)作業(yè)配套技術(shù)推廣應(yīng)用

陳 瑛1崔風(fēng)水2

（1.勝利石油管理局設(shè)備管理處，山東 東營(yíng) 257001；

2.勝利油田孤島采油廠，山東 東營(yíng) 257231）

針對(duì)日常油水井試壓過程中，“水泥車+罐車”試壓工藝安全系數(shù)低等諸多缺點(diǎn)，研制應(yīng)用了新型試壓車。使用該裝置可消除環(huán)境污染，具有簡(jiǎn)單實(shí)用、高效準(zhǔn)確的試壓功能。

試壓；安全；準(zhǔn)確；新型；自動(dòng)

一、課題的提出

油田現(xiàn)有油水井約2.5萬口，修井作業(yè)工作量2.8萬口/年，試壓約6.2萬井次/年。根據(jù)井控管理要求，作業(yè)施工前，要對(duì)井口裝置、旋塞、套管短接、防噴器、地面管匯（節(jié)流管匯、壓井管匯、防砂管匯）等進(jìn)行清水試壓。目前，井控試壓普遍采用“灌液泵+手動(dòng)泵”和“水泥車+罐車”兩種方式。

存在問題如下。

1.安全系數(shù)低

水泥車排量大，人工控制難以適應(yīng)試壓的瞬間變化，壓力瞬時(shí)升高快，存在較大安全隱患。

2.運(yùn)行能耗高

水泥車柱塞泵的功率和排量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于試壓工作需求，同時(shí)要求與罐車配合，設(shè)備總功率達(dá)724kW，存在大馬拉小車的現(xiàn)象，造成一定燃料浪費(fèi)。

3.井場(chǎng)污染嚴(yán)重

一是試壓管線需要多處彎頭連接，工作過程中存在泄漏隱患；二是灌液過程中，為使試壓空間內(nèi)注滿水，必須留有排氣通道，試壓空間被注滿后人工關(guān)閉。此過程中，會(huì)有試壓介質(zhì)從排氣通道中噴出，造成井口及周圍被試壓介質(zhì)污染；三是試壓完畢后，高壓管線內(nèi)液體無法回收，拆卸過程中殘存的試壓介質(zhì)會(huì)對(duì)井場(chǎng)造成污染。

4.勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低

水泥車、罐車配合施工，存在相互等待現(xiàn)象，人工連接管線（油管）及活動(dòng)彎頭超過20m，施工準(zhǔn)備時(shí)間占整個(gè)工作時(shí)間的50%，影響作業(yè)時(shí)效。

二、安全清潔生產(chǎn)作業(yè)配套技術(shù)的研制

1.技術(shù)思路

針對(duì)水泥車上述缺點(diǎn)，可選擇排量相對(duì)較小的泵，同時(shí)對(duì)試壓過程進(jìn)行自動(dòng)控制，提高快速反應(yīng)時(shí)間。

針對(duì)水泥車功率大、試壓需要多車配合的問題，一是選擇功率適合試壓工藝需求的泵，二是對(duì)試壓裝備和供水裝備進(jìn)行組合，一臺(tái)設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)灌注及試壓兩種功能。

針對(duì)試壓管線接頭多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、介質(zhì)污染等問題，可采用整條試壓管線，減少接頭數(shù)量，同時(shí)在管線兩頭設(shè)置單向閥裝置，拆卸后防止試壓介質(zhì)泄漏。

針對(duì)灌液過程中試壓介質(zhì)從排氣通道中噴出污染井場(chǎng)問題，可設(shè)計(jì)試壓排氣裝置，杜絕試壓介質(zhì)流出。

針對(duì)井控管理要求數(shù)據(jù)真實(shí)可追溯性，方便第三方的監(jiān)督檢查，可在自動(dòng)控制系統(tǒng)中增加打印功能。

2.主要研究?jī)?nèi)容

（1）試壓泵選擇

丹納森高壓水泵（HPW泵）是一種強(qiáng)大的功率轉(zhuǎn)換裝置，它把液壓（油壓）功率高效地轉(zhuǎn)換成高壓水的壓力和流量。可利用現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備上的液壓源來提供動(dòng)力，很簡(jiǎn)潔地連接于卡車液壓系統(tǒng)中。該泵高度集成、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小，僅需極小安裝空間。同時(shí)該泵沒有旋轉(zhuǎn)部件，免維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，有很強(qiáng)的高耐磨及出色的自潤(rùn)滑能力，極大地降低了運(yùn)營(yíng)成本，且工作于原有的液壓系統(tǒng)中，僅需液壓管連接。當(dāng)液壓動(dòng)力輸入小于HPW高壓水泵最大輸出所需功率時(shí)，HPW高壓水泵就會(huì)自動(dòng)調(diào)整（減?。┹敵龉β识粫?huì)對(duì)泵本身造成損害。

技術(shù)參數(shù)：

型 號(hào) HPW520-30-85

生產(chǎn)廠家 芬蘭丹納森有限公司

最大水流量 30L/min

最大水壓力 52MPa

泵功率 26kW

精度 0.02FS%

速度 590次/min

水柱塞直徑 φ30mm

凈質(zhì)量 22kg

外形尺寸 290mm×165mm×225mm

（2）液壓泵選擇

井口試壓裝置由于需要在環(huán)境較差的井場(chǎng)土路中運(yùn)行，且負(fù)載功率不大，因此選擇齒輪泵作為液壓泵。

CBE系列齒輪泵殼體采用高強(qiáng)度鋁合金材料，內(nèi)部結(jié)構(gòu)使用了軸向間隙浮動(dòng)補(bǔ)償、徑向平衡、DU自潤(rùn)滑等多項(xiàng)功能先進(jìn)技術(shù)，具有容積效率高、壓力高、噪聲低、抗震性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。目前被廣泛應(yīng)用在自卸汽車、裝載機(jī)、挖掘機(jī)、起重機(jī)等工程機(jī)械及礦山、農(nóng)機(jī)等行業(yè)。

高壓水泵泵送試壓介質(zhì)流量與液壓泵液壓油流量成正比，泵送介質(zhì)的壓力與液壓壓力也是成正比關(guān)系。

技術(shù)參數(shù)：

排 量 50mL/r

額定壓力 16MPa

最高壓力 20MPa

最低轉(zhuǎn)速 600r/min

額定轉(zhuǎn)速 2 500r/min

最高轉(zhuǎn)速 3 000r/min

容積效率 93%

重 量 6kg

（3）低壓灌注泵選擇

射流泵可充分利用高壓水泵作為動(dòng)力源，且構(gòu)造簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕，無運(yùn)動(dòng)部件、使用壽命長(zhǎng)，適合與HPW520-30-85組合使用。

技術(shù)參數(shù)：

生產(chǎn)廠家 芬蘭丹納森有限公司

型 號(hào) MP1″—R3/8″（射流泵）

最大水流量 200L/min

最大水壓力 0.6MPa

動(dòng)力水流量 30L/min

動(dòng)力水壓力 20MPa

凈質(zhì)量 0.65kg

水管型號(hào) 1″

（4）全自動(dòng)控制系統(tǒng)

將液壓泵、高壓水泵、低壓灌注泵等進(jìn)行組合，試壓過程以及數(shù)據(jù)的采集、分析、計(jì)算、輸出全部采用PLC控制，只需人工輸入所需要的試壓數(shù)據(jù)，所有變化均在顯示器上數(shù)字顯示。試壓完畢后，試壓數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)，可通過USB接口將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，同時(shí)數(shù)據(jù)變化以曲線的形式進(jìn)行打印，形成試壓報(bào)告。

（5）灌液裝置和試壓裝置一體化

以汽車越野底盤為基礎(chǔ)，將水罐、低壓灌注泵和高壓水泵集中在同一個(gè)系統(tǒng)中，一臺(tái)設(shè)備可代替水泥車和罐車進(jìn)行試壓工作。

（6）開閉式快速連接技術(shù)

開閉式快速接頭由接頭體、單向閥閥芯、外套、鋼球、彈簧和密封等組成。

（7）試壓排氣裝置設(shè)計(jì)

將排氣裝置固定在井口頂部，試壓介質(zhì)從裝置左側(cè)進(jìn)入，由于上部密封，所有試壓介質(zhì)全部通過排氣管和裝置之間的環(huán)形空間流入到裝置底部。

（8）其它主要部件

①底盤

型號(hào) 東風(fēng)EQ1093F

發(fā)動(dòng)機(jī)功率 99kW

額定載質(zhì)量（kg） 5 000

輪胎規(guī)格 9.00R20

最高車速（km/h） 80

驅(qū)動(dòng)形式 4×4

該車副粱采用“U”型結(jié)構(gòu)，附在罐體全長(zhǎng)上與罐體進(jìn)行組焊，使整車受力均衡，避免了罐體與副粱的結(jié)合處發(fā)生疲勞破壞的可能性，副梁采用“U”型螺栓及拉塊、側(cè)擋塊等牢固地固定在底盤車大梁上，保證了罐體安裝的可靠性。

②水罐

容積 3m3或10m3兩種。

3.試驗(yàn)推廣

該設(shè)備于2012年6月在孤島采油廠作業(yè)大隊(duì)（東區(qū)）進(jìn)行了試運(yùn)行，以較高的安全系數(shù)、較低的生產(chǎn)運(yùn)行成本以及清潔生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，獲得作業(yè)前線的好評(píng)，基本實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

第一、實(shí)現(xiàn)了低壓灌注、試壓、穩(wěn)壓、泄壓以及報(bào)告輸出的全過程自動(dòng)控制，無需人工控制，操作方便、快捷，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

第二、低壓灌注過程中，試壓排氣裝置限制了試壓介質(zhì)的飛濺噴出，杜絕了場(chǎng)地污染。

第三、加壓過程中，上限值穩(wěn)控在設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，消除了壓力瞬時(shí)大幅升高快的安全隱患。

第四、試壓報(bào)告打印功能提高了數(shù)據(jù)的可追溯性，為監(jiān)督檢查提供了有效依據(jù)。

第五、試壓完畢后，可有效控制高壓管線內(nèi)液體流出，防止對(duì)井場(chǎng)造成污染。

第六、試壓準(zhǔn)備工作只需要連接快速接頭，試壓消耗總時(shí)間由60min降低到約20min左右，效率提高60%，職工勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低。

第七、試壓車總功率僅110kW左右，相比水泥車和罐車配合減少600kW，試壓成本大幅降低。

三、效益分析

1.經(jīng)濟(jì)效益

水泥車+罐車臺(tái)班費(fèi)用3 225元，平均工作量約為4井次/臺(tái)班；修井作業(yè)專用試壓車單井次費(fèi)用為1 200元，平均工作量約為6井次/臺(tái)班，油田年試壓約6.2萬井次。水泥車+罐車年試壓費(fèi)用4 998.8萬元。專用試壓車年試壓費(fèi)用1 240萬元。年節(jié)約費(fèi)用3 758.8萬元。

2.社會(huì)效益

（1）實(shí)現(xiàn)安全清潔生產(chǎn)

消除超壓危險(xiǎn)，提高安全系數(shù)，保障職工安全。加壓、穩(wěn)壓、泄壓程序遠(yuǎn)程操作，防止高壓水傷人，減少場(chǎng)地污染。提高試壓數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，使井控更安全，防止井噴事故、井口泄漏等，杜絕污染。

（2）提高工作效率

試壓效率提高60%，水泥車+罐車的試壓工藝操作人員由3名降為1名，提高人員利用率。

（3）降低勞動(dòng)強(qiáng)度

用高壓軟管和快速接頭代替活動(dòng)彎頭，省時(shí)省力，大幅降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

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