[发明专利]一种页岩气井场安全控制系统适应性测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种页岩气井场安全控制系统适应性测试装置及方法，设计高低压压力输出装置，通过液压泵一级升压，再经过蓄能器镇流，然后伺服阀二级升压可产生超高压力输出，完成截断阀高低压关断值测试；设计定斜率压力降输出装置，井场泄漏近似考虑为页岩气在管道内以一定斜率压力慢慢降低，通过伺服电机控制调节液压泵，再加上液压缸以及蓄能器完成定斜率压力降输出；建立阀杆运动时间检测系统，接收压力信号以及阀门关断信号，确定阀门关断时间，评价安全控制系统灵敏度、反应时间；搭建温控系统，液压油温度过高或过低时系统开启，对液压油进行换热，以防止对测试装置造成破坏。

技术领域

本发明涉及一种页岩气井场安全控制系统适应性测试装置及方法，属于天然气井场地面安全控制技术领域。

背景技术

页岩气地面集输工艺依然面临着很多问题，其中包括：(1)在页岩气开发过程中，开采初期井口压力很高，随之很快衰减，井口压力工况变化大，超压或者失压工况对下游有着巨大的风险；(2)井口开采的页岩气进入井场，一旦泄漏，井场安全控制系统未识别未能及时关断紧急截断阀，进行可能引起火灾、爆炸、中毒等事故。

在页岩气井场安全控制系统适应性测试方面，公开文献上国外研究者未提出相关页岩气井场安全控制系统适应性测试装置设计方案或测试方法，国内也未见相应的报道。

因此，为保证人身生命安全和井口装置下游采集气站场的工艺设备安全运行，设计了一种页岩气井场安全控制系统适应性测试装置，对井场安全系统进行适应性测试，包括井口安全截断阀适应性测试和井场紧急切断阀适应性测试，以便在井口发生意外和失控的情况下以及井场发生泄漏时快速截断来气，以确保人身、生产和设备的安全，减少和避免经济上的损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种页岩气井场安全控制系统适应性测试装置及方法，对页岩气井场的安全控制系统进行测试、分析，评价安全控制系统的适应性，确保页岩气井场安全、高效生产。

本发明解决了以下几个问题：1.设计页岩气井场安全控制系统适应性测试装置，完成井场安全控制系统相关测试，评价井场安全控制系统适应性；2.设计高低压压力输出装置，通过液压泵一级升压，再经过蓄能器镇流，然后伺服阀二级升压可产生超高压力输出，完成截断阀高低压关断值测试；3.设计定斜率压力降输出装置，井场泄漏近似考虑为页岩气在管道内以一定斜率压力慢慢降低，通过伺服电机控制调节液压泵，再加上液压缸以及蓄能器完成定斜率压力降输出；4.建立阀杆运动时间检测系统，接收压力信号以及阀门关断信号，确定阀门关断时间，评价安全控制系统灵敏度、反应时间；5.搭建温控系统，液压油温度过高或过低时系统开启，对液压油进行换热，以防止对测试装置造成破坏。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种页岩气井场安全控制系统适应性测试装置，包括油箱1、第一精密过滤器2、第二精密过滤器3、第三精密过滤器4、第四精密过滤器5、超高压及低压输出模块6、溢流阀7、节流阀8、第一泄压阀9、第二泄压阀10、液位计11、温度计12、温控系统13、空气过滤器14、斜率压力输出模块15、液压缸16、蓄能器17、压力传感器18、阀杆运动时间检测系统19、截断阀接口20、放油阀21；

油箱1与第一精密过滤器2、超高压及低压输出模块6以及溢流阀7依次连接，超高压及低压输出模块6与节流阀8、油箱1顺序相连，超高压及低压输出模块6、第一泄压阀9、第二精密过滤器3、油箱1顺序相连，液位计11、温度计12、温控系统13、空气过滤器14、放油阀21分别与油箱1相连，超高压及低压输出模块6与压力传感器18、截断阀接口20依次连接，压力传感器18与阀杆运动时间检测系统19相连，油箱1、第四精密过滤器5、斜率压力输出模块15、第二泄压阀10、第三精密过滤器4依次连接，斜率压力输出模块15、液压缸16、蓄能器17、压力传感器18、截断阀接口20顺序连接。

一种页岩气井场安全控制系统适应性测试方法，具体步骤包括：