井下工具自动试压系统实施方案

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1、井下工具自动试压系统实施方案编制单位：川庆钻探长庆井下技术作业公司实施单位：川庆钻探长庆井下技术作业公司北京矿冶研究总院编制时间：2009年5月一、生产需求和需要解决的关键技术问题川庆钻探长庆井下技术作业公司石油压裂每年消耗井下钻具5000套以上，其中需要进行水力试压检测的工件在4500套左右。目前井下工具都采用人工试压检测方式，不仅工作效率低，劳动强度大，试压过程中不安全因素多，而且很难保证工具试压的效果。首先是试水的压力不能准确显示，无法确定试压压力是否达到要求；其次是试压时间不能准确保证，完全由工人自

2、行操作；此外工具耐压状态也是依靠工人经验判断是否合格，很难保证工具耐压实验的准确性。这种生产方式比较落后，无法适应石油生产的快速发展，操作人员劳动强度高，生产效率低，并且操作人员和试压件近距离接触，存在较大的安全隐患。近年来常有由于井下工具引发的事故，由此带来巨大的经济损失和不良的社会效应。因此如何保证井下工具的质量成为各大油田面临的一个日益紧迫的问题。试压工序的技术改造首当其冲。如何提高试压工序的效率和劳动安全，以及降低工人的劳动强度，尤其是如何保证试压测试的准确性，保证工具的质量等问题是研制新型试压机的

3、关键。因此有必要开发一种针对性强、测试范围广、自动化程度高、作业环境更安全的井下工具自动试压系统，以提高生产效率，保证试压检测工序的安全及准确性，确保井下工具检修过程优质、高效进行。根据文献检索，和广泛调研，国内目前仅大庆油田有一套井下工具全自动试压系统，但该系统受现场条件限制，没有安装在专门的防护地坑中，存在安全隐患，而且安装时间较早，有些软硬件设施与当前的生产已不能很好地匹配，存在改进的必要。本项目需要解决的关键技术问题是试压工具两端封头的装配、井下工具进出试压防护地坑的自动传输、试压密封头对试压工件的

4、自动夹持、试压过程的远程自动控制和有效监控、试压后工具两端封头的拆卸等。8二、研究目标、主要研究内容1．研究目标开发一套井下工具自动试压系统，以实现对井下工具试压检测工序的自动化操作。2．主要研究内容（1）整个自动化试压系统生产流程和工位、工步合理联动的优化设计；（2）装夹机构的开发研制；（3）工件进出防护地坑的自动传输（4）工件进行高压测试时高压自动密封装置的开发研制；（5）工件进行起压、稳压和泄压的自动化控制系统的配套使用。三、关键技术和技术研究路线1．关键技术：（1）试压工件在进入防护地坑前需完成两端

5、封头的装配，采用气动扳手，需要考虑工具的有效装卡；同样，在试压完成后，工件两端封头采用气动扳手拆下，也需有效装卡；（2）试压工件进出防护地坑时的全自动传输系统设计，需要考虑到准确有效的传动机构及其控制组件来完成；（3）定位机构的设计，需要考虑适用于不同的试压工具；（4）高压系统设计，重点解决高压密封装置及其材料的选择和设置，以及压力的可调，适应不同测试范围；（5）系统自动化控制设计，主要涉及到特殊应用软件的编制和调试。井下工具自动试压系统要求能够实现长庆井下技术作业公司全部批量（4500套/年）井下工具的试

6、压工作，最大程度实现全程自动化。合理确定工具试压的工艺流程，并根据工艺流程设计安装各工位的设备及工具。82．技术研究路线（方案）（1）设计试压工具的储料和分料机构，储料仓的底板有一定的倾角，便于工具滚动，储料量在15~20根。为适应不同长度的工具，储料机构两侧的挡板设计为可移动的。出料口处设一挡板，保证工具逐个出料仓。与料仓衔接的是倾斜滚道，宽度适应于多种工具。在倾斜滚道的前端设有分料机构，保证工具逐个进入装配夹具内。分料机构由两组油缸实现。（2）设计专用夹具，实现试压工具两端封头的自动装配。封头拧紧由气动

7、扳手完成，两侧各设一气动扳手，气动扳手固定在可移动支架上，可沿轴线移动，并可调整中心高，以保证工具和气动扳手同轴。工具进、出夹具由人工辅助。（3）设计试压工具的承接机构，使装配好封头的工具3件一组，按设定中心距排列，为套装防护套管做准备。承接机构的承接台通过丝杠丝母传动可沿轨道移动，使3个工位依次承接工具。承接机构宽度适用于多种工具。在导轨的终端设有定位装置，使承接台上的工具与防护套管同轴。（4）设计防护套管自动套装机构。采用油缸和可调推板，可实现不同长度工具防护套管的套装。（5）设计试压专用托盘和水平输送

8、机构，完成试压工具在水平方向上的传送。专用托盘设有3个工位，中心距与承接台一致，并可限制防护套管和工具的轴向串动。试压专用托盘可由吊车吊起放置在可沿导轨移动的水平输送装置上，托盘可在移动机构上定位。在导轨的一侧有与承接台对应的定位装置，使工具和套筒同轴。水平输送装置采用丝杠丝母传动，带动专用托盘水平移动。（6）设计转接结构，实现试压专用托盘从水平运动到垂直运动的转接。当丝杠丝母传动到极限位置后，由转接机构的油缸推