[发明专利]一种井下安全阀智能测评试验系统及方法

说明书

本发明公开了一种井下安全阀智能测评试验系统及方法，试验系统包括智能控制及数采分析模块、液压控制及阀开关试验模块、装夹平台及载荷试验模块、高温环境模拟试验模块、抗硫化氢及气密封试验模块和水压及爆破试验模块。本发明实现了井下作业全工况和井下安全阀性能试验测试，可以测评出井下安全阀在不同载荷、不同特殊工况下的可靠性、功能性和性能稳定性；并可在试验过程中对井下安全阀可靠性、功能性和性能稳定性等相关数据进行实时采集与分析，能有效地实现井下安全阀的全方位智能测评；采用自动化操作及可视化监控方式，实现了试验与测评过程的智能化，提高了试验测评的安全性和经济性。本发明具有功能多样、测评高效、安全可靠等特点。

技术领域

本发明涉及油气钻采智能设备领域，具体涉及一种井下安全阀智能测评试验系统及方法。

背景技术

井下安全阀是完井系统中最主要的井下工具之一，也是油气井和储气库完整性第一屏障的核心工具。与其他井下工具相比，井下安全阀不仅要保证下入过程中的安全可靠，并且在整个生命周期内，要一直保持工具的本体密封及强度不退化，活塞动密封构件不失效，多次开关后阀板密封不泄漏。因此，在油气井和储气库应用中，对井下安全阀的设计、加工、测试等环节制定了非常严格的技术要求，尤其是在井下安全阀加工完成后必须进行拟工况下的试验测试、评测和认证。通过专用试验系统可对井下安全阀的功能及性能进行高效、准确地测评，有助于保障其在现场使用过程中的可靠性，也有助于更好地给其新产品研究及优化设计提供试验平台，打破国外对井下安全阀核心技术的垄断，提升我国油气开采及储气库作业的安全性，促进能源经济安全、快速的发展。

对井下安全阀进行测评试验的目的，是为了防止其下入井下后在极端特殊工况下不能实现正常的启闭或者发生泄漏等意外情况。因此，测评试验系统需要具有对安全阀的功能测试和泄漏检测。功能测试即测评井下安全阀是否能够在要求的液压压力下进行正常开启、关闭等动作，因此需要配置井下安全阀专用液压控制系统进行试验测试其控制安全阀的启闭，实现井下安全阀基本功能检测功能测试的目的。泄漏检测包含两项内容，一个是测试安全阀全关闭后，检测被安全阀隔断的上游工作介质是否发生泄漏；由于是在油气环境下工作，因此，需要水压试验系统和气体试验系统充当工作介质模拟井下环境；另一个是检测安全阀的液控管线接口的密封性，液控管线发生泄漏时会造成压力损失，可能导致安全阀发生非正常关闭，或者安全阀外部的环空高压油气通过接口进入液压腔，使液压腔始终保持高于开启压力的状态，从而导致安全阀无法关闭。

然而，通过调研发现当前应用于基本没有专门用于井下安全阀测试的试验设备或系统，已有的类似试验系统功能单一、性能差。在油气开采过程中，一旦出现火灾或遭受其他重大灾害，油气井能够自动关闭，避免井喷等事故的发生，井下安全阀能否正常运转至关重要；而现有的井下安全阀试验系统并无具体的井下安全阀性能试验方案。井下安全阀通常是在高温、高压、高含硫等特殊环境下使用，而现有的试验系统并未进行相关工况模拟。同时，由于影响试验结果准确性的因素除了试验系统本身的可靠性之外，还有对采集信号解释和记录的准确性，而人工判断方法将会造成较大误差。而现有的井下安全阀试验系统并不能对试验过程进行实时可视化监控和自动化操作，且存在数据采集与处理不完善等问题。无法满足上述井下安全阀测评试验的目的，达不到井下安全阀的设计、加工、测试等环节的严格要求。

因此，为了实现对油气生产及储气库等应用中高标准井下安全阀等工具试验认证，亟需发明一种井下安全阀试验系统实现上述对井下安全阀的功能测试、泄漏检测等目的。同时，所发明井下安全阀试验系统还需满足以下功能及要求：

1.需要实现对试验数据的实时采集与处理，能有效地实现井下安全阀的全方位智能测评，且采用自动化操作及可视化监控方式，实现井下安全阀试验过程智能化，保证试验过程的安全。

2.需要实现井下安全阀性能试验测试功能，包括液压控制试验、水压试验、气密性试验、以及轴向拉力、轴向压力、扭矩力、冲击力等极限单独载荷和耦合载荷试验，验证井下安全阀在不同载荷下的可靠性、功能性和性能稳定性。