李強(qiáng)，趙晗，趙磊

（渤海鉆探管具與井控技術(shù)服務(wù)分公司，河北 任丘 062552）

液氣分離器點火裝置是處理鉆井液中可燃性有害氣體的安全環(huán)保設(shè)備，用它可將鉆井液中放空的可燃有害氣體點燃焚燒以消除其對環(huán)境和安全帶危害，該裝置與鉆井液液氣分離器配套，現(xiàn)已在石油鉆井工程中廣泛使用。因此液氣分離器點火裝置校驗臺是保證液氣分離器點火裝置質(zhì)量的重要設(shè)備。液氣分離器點火裝置的使用有效性只能在其幾個組件全部連接后進(jìn)行測試，當(dāng)出現(xiàn)連接后不點火的情況時，無法判斷是組件中哪一件出現(xiàn)問題，針對這種情況，我們決定設(shè)計制造在廠內(nèi)使用的液氣分離器點火裝置校驗臺，用于對點火裝置電氣部分進(jìn)行校驗，通過校驗臺能方便的檢測電氣有效性，并能對電氣部分進(jìn)行簡單的故障排除，提高裝置的有效性與可靠性。

1 設(shè)定目標(biāo)

（1）研制一種小巧輕便的多功能液氣分離器點火裝置校驗儀，要求重量不超過10kg，并且一個人就可以攜帶外出，能方便的檢測液氣分離器點火裝置電氣有效性，并能對電氣部分進(jìn)行故障排除達(dá)到液氣分離器點火裝置質(zhì)量合格率100%。（2）大幅縮短現(xiàn)場工作時長，降低人工成本，避免有效資源的浪費。預(yù)計提高工作效率50%，節(jié)約人工成本50%。

2 提出方案并確定最佳方案

隨著近年來鉆井工作量的擴(kuò)大，同時專業(yè)電工人員在減少，電氣設(shè)備的維修量增加，我們研制液氣分離器點火裝置校驗臺，用于對點火裝置電氣部分進(jìn)行校驗。

經(jīng)研究小組成員討論后，提出需要對四方面進(jìn)行研究：（1）測繪點火裝置的電氣性能，明確各部件電氣參數(shù)。（2）研制出了采用內(nèi)部供電方式，可實現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場沒有電源的情況下進(jìn)行測試作業(yè)。（3）研制出了高效連接方式，實現(xiàn)設(shè)備和線纜快速拆裝。（4）研制出了7種功能模塊，實現(xiàn)對點火裝置各個部位的有效檢測。

2.1 測繪點火裝置的電氣性能，明確各部件電氣參數(shù)

（1）電壓選擇。到底需要交流還是直流，抑或交直流均可，通過分析只能用交流，因為在高壓儲能器盒子內(nèi)部有一個變壓器，只有交流才能儲存、發(fā)出、傳輸能量。

（2）供電方式選擇。供電分為外部供電型和內(nèi)部供電型，為了方便在作業(yè)現(xiàn)場沒有電源的情況下依舊可以作業(yè)，選擇內(nèi)部供電型，由12V12AH電瓶提供測試用電源。

（3）標(biāo)準(zhǔn)源參數(shù)確定。經(jīng)過測量試驗計算分析，DHQ系列和YDP系列傳輸電壓分別為220VAC和12VAC，電壓能量由校驗儀內(nèi)部電瓶提供。電壓由12V直流在內(nèi)部進(jìn)行逆變?yōu)榻涣鳟a(chǎn)生。

（4）計算負(fù)載。YDP系列傳輸電壓為12VAC，校驗儀設(shè)計電流為1.2A，則虛擬負(fù)載電阻R=V/I=12/1.2=10歐姆，虛擬負(fù)載功率為P=UI=12×1.2=14.4W，則選用電阻為10歐姆，承受功率大于14.4W的電阻。

（5）DHQ系列傳輸電壓為220VAC，校驗儀設(shè)計電流為1.5A，則虛擬負(fù)載電阻R=V/I=220/1.5=147Ω，虛擬負(fù)載功率為P=UI=220×1.5=330W，則選用電阻為150Ω，承受功率大于330W的電阻。

2.2 采用內(nèi)部供電方式，可實現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場沒有電源的情況下進(jìn)行測試作業(yè)

研制出了采用外部供電和內(nèi)部雙供電方式，可實現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場沒有電源的情況下進(jìn)行測試作業(yè)。

2.3 實現(xiàn)設(shè)備和線纜快速拆裝

選擇與點火裝置通用的航空插頭，具備以下優(yōu)點：（1）連接方便快速。（2）連接可靠。（3）不受振動影響可靠性好。（4）可根據(jù)電流大小選擇不同規(guī)格，最大的優(yōu)點就是，有止口對位不會插錯。

2.4 研制出了7種功能模塊，實現(xiàn)對點火裝置各個部位的有效檢測，如圖1所示。

圖1 液氣分離器點火裝置校驗儀結(jié)構(gòu)示意圖

圖1中包括：YDP系列點火控制箱測試模塊電流表1，YDP系列點火控制箱測試模塊連接端子2，YDP系列點火控制箱測試模塊電壓表3，YDP系列電纜通斷測試顯示燈4，YDP系列電纜通斷測試連接端子5，YDP系列電纜通斷測試開關(guān)6，YDP系列高壓包測試連接端子7，YDP系列高壓包測試指示燈8，YDP系列高壓包測試測試開關(guān)9，DHQ系列電纜通斷測試顯示燈10，DHQ系列電纜通斷測試開關(guān)11，DHQ系列電纜通斷測試連接端子12，DHQ系列高壓包測試測試開關(guān)13，DHQ系列高壓包測試指示燈14，DHQ系列高壓包測試連接端子15，電池容量測量連接端子16，電池容量測量17，大功率放電電阻18，DHQ系列點火控制箱測試模塊連接端子19，DHQ系列點火控制箱測試模塊電壓表20，DHQ系列點火控制箱測試模塊電流表21，急停開關(guān)22，整機(jī)開關(guān)23，本機(jī)電流表24，本機(jī)電壓表25，本機(jī)工作指示燈26，使用/充電轉(zhuǎn)換開關(guān)27。

①YDP型高能點火控制箱測試模塊包括：YDP系列點火控制箱測試模塊電流表1，YDP系列點火控制箱測試模塊連接端子2，YDP系列點火控制箱測試模塊電壓表3。

②YDP型高溫高壓線纜測試模塊包括：YDP系列電纜通斷測試顯示燈4，YDP系列電纜通斷測試連接端子5，YDP系列電纜通斷測試開關(guān)6。

③YDP型高能點火高壓包包括：YDP系列高壓包測試連接端子7，YDP系列高壓包測試指示燈8，YDP系列高壓包測試測試開關(guān)9。

④DHQ型高能點火控制箱測試模塊包括：DHQ系列點火控制箱測試模塊電壓表20，DHQ系列點火控制箱測試模塊電流表21。

⑤DHQ高溫高壓線纜測試模塊包括：DHQ系列電纜通斷測試顯示燈10，DHQ系列電纜通斷測試開關(guān)11，DHQ系列電纜通斷測試連接端子12。

⑥D(zhuǎn)HQ高能點火高壓包包括：DHQ系列高壓包測試測試開關(guān)13，DHQ系列高壓包測試指示燈14，DHQ系列高壓包測試連接端子15。

⑦電池測試模塊包括：電池容量測量連接端子16，電池容量測量17。

3 多功能便攜式儀表檢驗臺研制過程

3.1 模塊邏輯設(shè)計

根據(jù)方案中的功能模塊的設(shè)計，確定操作邏輯（圖2）。

圖2 液氣分離器點火裝置校驗儀結(jié)構(gòu)操作邏輯示意圖

3.2 電路設(shè)計

根據(jù)操作邏輯設(shè)計電路（見圖3）。

圖3 電路圖

3.3 制作

根據(jù)設(shè)計進(jìn)行外觀和電路加工（見圖4）。

圖4 加工過程圖

3.4 試驗測試

作為可以提供仿真實驗的平臺，該校驗臺在制作完畢后，須用萬用表對連接完成的線路進(jìn)行性能檢測，查看通斷測試是否正常，輸出電能是否標(biāo)準(zhǔn)，顯示燈是否正常工作如圖5所示。

圖5 電路設(shè)計一致性測試

4 效果確認(rèn)

試驗效果如下。

（1）我們將鉆井隊回收的GDX高能點火控制箱連接至校驗儀進(jìn)行校驗，工作時點火控制箱儀表顯示讀數(shù)為電壓12V、電流0.6A，校驗儀顯示讀數(shù)為電壓12V，電流1.2A。

（2）通過校驗我們得出數(shù)據(jù)，如表1所示。

電壓 電流GDX高能點火控制箱 12V 0.6A校驗儀 12V 1.2A結(jié)論 一致，正常 不一致，異常

經(jīng)過檢驗儀判斷，此GDX高能點火控制箱電流顯示失效，通過進(jìn)一步對控制箱檢修，發(fā)現(xiàn)電流表頭損壞。

（3）為了使該應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化，我們將液氣分離器點火裝置校驗臺設(shè)計資料、圖紙的整理歸檔；制定液氣分離器點火裝置校驗臺操作規(guī)程，同時申請了知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。

（4）為了更好的液氣分離器點火裝置校驗臺的實用性和長效性，進(jìn)行了跟蹤調(diào)查。

（5）該校檢儀的研制，有效縮短點火裝置維修時間，平均修理時間減少1.5小時/次。并且達(dá)到點火裝置檢測準(zhǔn)確率100%的要求。以華北地區(qū)年開發(fā)380口井，約120井次需配備液氣分離器，需維修點火裝置40臺，每臺節(jié)約更換配件的費用5000元/臺，合計20萬元/年。

（6）該項成果的成功應(yīng)用，大大提高了液氣分離器點火裝置的可靠性，降低了井控風(fēng)險，為進(jìn)一步拓展管具井控技術(shù)服務(wù)提供了強(qiáng)有力的保障，具有良好的社會效益。