[發明專利]一種井下安全閥智能測評試驗系統及方法

在審

• 申請號: 202211110159.X
• 申請日: 2022-09-13
• 公開（公告）號: CN115452357A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 唐洋;周明海;王金忠;袁光杰;高翔;袁國海;趙金海
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01M13/003
• 分類號: G01M13/003;G01N3/12;G01N3/10;G01N3/30;G01M3/28
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 杜朗宇

本發明公開了一種井下安全閥智能測評試驗系統及方法，試驗系統包括智能控制及數采分析模塊、液壓控制及閥開關試驗模塊、裝夾平臺及載荷試驗模塊、高溫環境模擬試驗模塊、抗硫化氫及氣密封試驗模塊和水壓及爆破試驗模塊。本發明實現了井下作業全工況和井下安全閥性能試驗測試，可以測評出井下安全閥在不同載荷、不同特殊工況下的可靠性、功能性和性能穩定性；并可在試驗過程中對井下安全閥可靠性、功能性和性能穩定性等相關數據進行實時采集與分析，能有效地實現井下安全閥的全方位智能測評；采用自動化操作及可視化監控方式，實現了試驗與測評過程的智能化，提高了試驗測評的安全性和經濟性。本發明具有功能多樣、測評高效、安全可靠等特點。

技術領域

本發明涉及油氣鉆采智能設備領域，具體涉及一種井下安全閥智能測評試驗系統及方法。

背景技術

井下安全閥是完井系統中最主要的井下工具之一，也是油氣井和儲氣庫完整性第一屏障的核心工具。與其他井下工具相比，井下安全閥不僅要保證下入過程中的安全可靠，并且在整個生命周期內，要一直保持工具的本體密封及強度不退化，活塞動密封構件不失效，多次開關后閥板密封不泄漏。因此，在油氣井和儲氣庫應用中，對井下安全閥的設計、加工、測試等環節制定了非常嚴格的技術要求，尤其是在井下安全閥加工完成后必須進行擬工況下的試驗測試、評測和認證。通過專用試驗系統可對井下安全閥的功能及性能進行高效、準確地測評，有助于保障其在現場使用過程中的可靠性，也有助于更好地給其新產品研究及優化設計提供試驗平臺，打破國外對井下安全閥核心技術的壟斷，提升我國油氣開采及儲氣庫作業的安全性，促進能源經濟安全、快速的發展。

對井下安全閥進行測評試驗的目的，是為了防止其下入井下后在極端特殊工況下不能實現正常的啟閉或者發生泄漏等意外情況。因此，測評試驗系統需要具有對安全閥的功能測試和泄漏檢測。功能測試即測評井下安全閥是否能夠在要求的液壓壓力下進行正常開啟、關閉等動作，因此需要配置井下安全閥專用液壓控制系統進行試驗測試其控制安全閥的啟閉，實現井下安全閥基本功能檢測功能測試的目的。泄漏檢測包含兩項內容，一個是測試安全閥全關閉后，檢測被安全閥隔斷的上游工作介質是否發生泄漏；由于是在油氣環境下工作，因此，需要水壓試驗系統和氣體試驗系統充當工作介質模擬井下環境；另一個是檢測安全閥的液控管線接口的密封性，液控管線發生泄漏時會造成壓力損失，可能導致安全閥發生非正常關閉，或者安全閥外部的環空高壓油氣通過接口進入液壓腔，使液壓腔始終保持高于開啟壓力的狀態，從而導致安全閥無法關閉。

然而，通過調研發現當前應用于基本沒有專門用于井下安全閥測試的試驗設備或系統，已有的類似試驗系統功能單一、性能差。在油氣開采過程中，一旦出現火災或遭受其他重大災害，油氣井能夠自動關閉，避免井噴等事故的發生，井下安全閥能否正常運轉至關重要；而現有的井下安全閥試驗系統并無具體的井下安全閥性能試驗方案。井下安全閥通常是在高溫、高壓、高含硫等特殊環境下使用，而現有的試驗系統并未進行相關工況模擬。同時，由于影響試驗結果準確性的因素除了試驗系統本身的可靠性之外，還有對采集信號解釋和記錄的準確性，而人工判斷方法將會造成較大誤差。而現有的井下安全閥試驗系統并不能對試驗過程進行實時可視化監控和自動化操作，且存在數據采集與處理不完善等問題。無法滿足上述井下安全閥測評試驗的目的，達不到井下安全閥的設計、加工、測試等環節的嚴格要求。

因此，為了實現對油氣生產及儲氣庫等應用中高標準井下安全閥等工具試驗認證，亟需發明一種井下安全閥試驗系統實現上述對井下安全閥的功能測試、泄漏檢測等目的。同時，所發明井下安全閥試驗系統還需滿足以下功能及要求：

1.需要實現對試驗數據的實時采集與處理，能有效地實現井下安全閥的全方位智能測評，且采用自動化操作及可視化監控方式，實現井下安全閥試驗過程智能化，保證試驗過程的安全。

2.需要實現井下安全閥性能試驗測試功能，包括液壓控制試驗、水壓試驗、氣密性試驗、以及軸向拉力、軸向壓力、扭矩力、沖擊力等極限單獨載荷和耦合載荷試驗，驗證井下安全閥在不同載荷下的可靠性、功能性和性能穩定性。