页岩气井口频繁变化的工况及井物流参数,使得井场安全控制系统在长期的生产过程中,存在压力检测元件精确度下降、设定值不准确、系统灵敏性变差等一系列问题。为保证安全控制系统的可靠性,需要对其进行测试与分析,以实现页岩气井场的安全、高效生产。本文对页岩气井场安全控制系统测试方法进行了研究,设计、搭建井场安全控制系统可靠性测试平台,依托PS1页岩气井场完成了研究成果的现场应用。主要研究工作如下:(1)调研国内外页岩气井场安全控制系统、相关测试新技术、新方法、新设备应用现状,收集PS1井场工艺、设备运行参数及控制系统基础资料。(2)研究页岩气井场安全控制系统可靠性测试方法,提出了井口高、低压截断系统和出站紧急截断系统可靠性测试流程,完成截断系统实际关断值、响应时间以及关断时间的测试,评估安全控制系统的灵敏度与可靠性、联锁功能有效性。(3)进行页岩气井场安全控制系统可靠性测试平台设计,提出测试平台的总体构架。设计以伺服阀控制系统为中心的高、低压输出测试单元,控制调整高、低压模拟信号输出。进行变斜率压力输出测试单元设计,控制核心采用三环伺服控制系统,反馈调节压力按照定斜率输出模拟信号。完成由传感器、数据采集系统和计算机终端组成的时间检测单元设计。(4)依托搭建的页岩气井场安全控制系统可靠性测试平台,测试、分析PS1页岩气井场井口高、低压截断系统可靠性,推荐合理的截断参数设定值,提出了液压阀出口设快排阀、增大液压回路管径、更换液压油等3项改进井场安全控制系统可靠性的措施。(5)测试了 PS1井场出站紧急截断阀实际关断值、响应时间以及关断时间,分析了出站紧急截断系统在不同压降速率设定阈值下的可靠性,评估了截断阀压降速率联锁功能的有效性。(6)建立页岩气井场泄漏模型,分析管道泄漏孔径大小、泄漏点位置、运行压力对出站紧急截断阀压力降的影响,形成一般性的截断阀压降速率阈值设定方法,推荐了PS1井场出站截断阀压降速率设定阈值。(7)遵循相关测试规范、标准的要求,编制《页岩气井场安全控制系统可靠性测试规程》,包括需要完成的测试内容、推荐的测试平台、采用的测试方法以及形成的测试报告等内容。