地面防噴器控制裝置

1．概述

地面防噴器控制裝置（以下簡(jiǎn)稱控制裝置）是控制井口防噴器組以及液動(dòng)節(jié)流閥、壓井閥的重要設(shè)備，是鉆井、修井作業(yè)中防止井噴*的裝置。正確的使用和維護(hù)保養(yǎng)對(duì)控制裝置是非常重要的。

本使用手冊(cè)沒(méi)有對(duì)控制裝置的修理和報(bào)廢做出規(guī)定，但這并不意味著控制裝置可以無(wú)限期的使用。使用者和維修人員應(yīng)當(dāng)對(duì)控制裝置是否需要維修、大修或報(bào)廢做出適宜的判斷。

2．型號(hào)說(shuō)明：

    地面防噴器控制裝置型號(hào)表示方法如下（以FKQ320-4為例）：

FK: 地面防噴器控制裝置產(chǎn)品代號(hào)

Q: 遙控型式（Q為氣控液型、空位時(shí)無(wú)遙控）

320: 蓄能器總?cè)莘e（此例為320L）

4: 控制對(duì)象數(shù)為（此例為4個(gè)）

B: 結(jié)構(gòu)改進(jìn)次數(shù)（第二次改進(jìn)）

3．主要技術(shù)參數(shù)：

系統(tǒng)公稱壓力：         21 MPa                  3000 psi

系統(tǒng)zui高工作壓力：       34.5MPa                5000psi

系統(tǒng)調(diào)壓范圍：              0～14 MPa               0～2000 psi

蓄能器充氮壓力：            7±0.7 MPa              1000±100 psi

壓力控制器調(diào)定范圍：        19～21 MPa          2700～3000 psi

液氣開關(guān)調(diào)定范圍：          17.5～21MPa         2500～3000 psi

氣源壓力：                  0.65～0.8 MPa           93～115 psi

電    源：                  380±19 V／50Hz

環(huán)境溫度：               -13~40℃      

注意：超過(guò)上述技術(shù)指標(biāo)時(shí)需要特殊訂貨。

4. 結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

FKQ系列地面防噴器控制裝置主要由以下部件組成：

遠(yuǎn)程控制臺(tái)（一般配有保護(hù)房）

司鉆控制臺(tái)

空氣管纜

液壓管線（軟管線或者管排架、閉合彎管等硬管線，需定貨時(shí)說(shuō)明）

FK系列地面防噴器控制裝置主要由以下部件組成：

遠(yuǎn)程控制臺(tái) （一般配有保護(hù)房）

液壓管線（軟管線或者管排架、閉合彎管等硬管線，需定貨時(shí)說(shuō)明）

根據(jù)顧客要求，部分型號(hào)產(chǎn)品可增加以下功能：

報(bào)警裝置

氮?dú)鈧溆孟到y(tǒng)

壓力補(bǔ)償裝置

地面防噴器控制裝置的布置與連接如圖一所示。

注意：地面防噴器控制裝置的組成根據(jù)顧客訂貨范圍會(huì)有變化。

4.1 遠(yuǎn)程控制臺(tái)

遠(yuǎn)程控制臺(tái)由底座、油箱、泵組、蓄能器組、管匯、各種閥件、儀表及電控箱等組成。遠(yuǎn)程控制臺(tái)的主要功能是由泵組產(chǎn)生高壓控制液，并儲(chǔ)存在蓄能器組中。當(dāng)需要開、關(guān)防噴器時(shí)，來(lái)自蓄能器的高壓控制液通過(guò)管匯的三位四通轉(zhuǎn)閥被分配到各個(gè)控制對(duì)象（防噴器）中。

遠(yuǎn)程控制臺(tái)的特點(diǎn)是：

配有兩套獨(dú)立的動(dòng)力源。FKQ系列配有電動(dòng)油泵和氣動(dòng)油泵，FK系列配有電動(dòng)油泵和手動(dòng)油泵。即使在斷電的情況下，亦可保證系統(tǒng)正常工作。

蓄能器組有足夠的高壓液體儲(chǔ)備，滿足關(guān)閉全部防噴器組和打開液動(dòng)閥的控制要求。任一蓄能器瓶的失效，蓄能器給總液量的損失不大于25%，符合API規(guī)范的要求。

電動(dòng)油泵和氣動(dòng)油泵均帶有自動(dòng)啟動(dòng)、停止的控制裝置。在正常工作中即使自動(dòng)控制裝置失靈，溢流閥也可以迅速溢流，保證系統(tǒng)安全。

每個(gè)防噴器的開、關(guān)動(dòng)作均由相應(yīng)的三位四通轉(zhuǎn)閥控制。FKQ系列控制裝置既可直接用手動(dòng)換向，又可氣動(dòng)遙控?fù)Q向。FK系列控制裝置只能手動(dòng)換向。

遠(yuǎn)程控制臺(tái)的控制管匯上有備用壓力源接口，可以在需要時(shí)引入壓力源，如氮?dú)鈧溆孟到y(tǒng)等。

FKQ系列控制裝置的環(huán)形防噴器控制回路可以遠(yuǎn)程氣動(dòng)調(diào)壓，而且當(dāng)氣源突然失效時(shí)，控制壓力可以自動(dòng)恢復(fù)為初始設(shè)定值，符合API規(guī)范要求。

4.2 司鉆控制臺(tái)

    FKQ系列控制裝置可以配有司鉆控制臺(tái)。司鉆控制臺(tái)通常安裝在鉆臺(tái)上，使司鉆能夠很方便地對(duì)防噴器實(shí)現(xiàn)遙控。

    司鉆控制臺(tái)特點(diǎn)是：

工作介質(zhì)為壓縮空氣，保證操作安全。

各氣轉(zhuǎn)閥的閥芯機(jī)能均為Y型，并能自動(dòng)復(fù)位，在任何情況下都不影響在遠(yuǎn)程控制臺(tái)上對(duì)防噴器組進(jìn)行遙控操作。

具有操作記憶功能。每個(gè)三位四通氣轉(zhuǎn)閥分別與一個(gè)顯示氣缸相接,當(dāng)操作轉(zhuǎn)閥到“開”位或“關(guān)”位時(shí)，顯示窗口便同時(shí)出現(xiàn)“開”字或“關(guān)”字，氣轉(zhuǎn)閥手柄復(fù)位后，顯示標(biāo)牌仍保持不變，使操作人員能了解前一次在司鉆臺(tái)上操作的狀態(tài)。

為確保對(duì)防噴器組的操作可靠無(wú)誤，司鉆控制臺(tái)的轉(zhuǎn)閥均采用二級(jí)操作的方式，即首先要扳動(dòng)氣源轉(zhuǎn)閥，接通氣源，同時(shí)扳動(dòng)控制氣轉(zhuǎn)閥，才能使相應(yīng)的控制對(duì)象動(dòng)作。 

4.3 空氣管纜

    空氣管纜是用以連接遠(yuǎn)程控制臺(tái)與司鉆控制臺(tái)之間的氣路。空氣管纜由護(hù)套及多根管芯組成，兩端裝有連接法蘭，分別與遠(yuǎn)程控制臺(tái)和司鉆控制臺(tái)相連，連接法蘭之間用橡膠密封墊密封。

4.4 液壓管線

一般情況下，遠(yuǎn)程控制臺(tái)與井口防噴器組之間的距離為30m，需要用一組液壓管線將它們連接起來(lái)。連接方式有硬管線連接和軟管線連接。

硬管線包括管排架、閉合彎管、三彎管等。使用硬管線連接，具有安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是布置安裝不方便。

軟管線連接具有簡(jiǎn)單、方便等優(yōu)點(diǎn)，但在使用中應(yīng)注意其安全性。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，也可以軟、硬管線混合使用，充分發(fā)揮其各自的優(yōu)點(diǎn)。 例如長(zhǎng)直管線采用管排架，兩端連接采用軟管線。

    管排架是為保護(hù)高壓控制液管線而特別設(shè)計(jì)的。管排架中按控制對(duì)象數(shù)量裝有高壓油管，用以將遠(yuǎn)程控制臺(tái)與防噴器組連接起來(lái)。管排架之間的油管用快換活接頭相連，可錘擊上緊，非常方便。在管排架兩端備有擋板，以保護(hù)快換活接頭搬運(yùn)時(shí)不受損壞。

    閉合彎管（圖二）的展開長(zhǎng)度分別為2米、3米和4米幾種，每節(jié)油管之間由活動(dòng)彎頭相接，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，現(xiàn)場(chǎng)安裝十分方便。

三彎管（圖三）可與防噴器本體連接，也可以用在遠(yuǎn)程控制臺(tái)出口和管排架相連。

軟管線（圖四）的兩端一般為自封式的快速接頭，代替管排架、閉合彎管等硬管線，實(shí)現(xiàn)控制裝置與防噴器的連接。

管線兩端的連接螺紋均為1 LP（石油管線管螺紋GB/T 9253.2—1999，等同于NPT1，GB/T12716—1991）。管線之間的連接一般采用快換活接頭或者快速接頭。

4.5報(bào)警裝置

遠(yuǎn)程控制臺(tái)可以安裝報(bào)警裝置，對(duì)蓄能器壓力、氣源壓力、油箱液位和電動(dòng)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)上述參數(shù)超出設(shè)定的報(bào)警極*，可以在遠(yuǎn)程控制臺(tái)和司鉆控制臺(tái)上給出聲、光報(bào)警信號(hào)，提示操作人員采取措施。操作人員應(yīng)當(dāng)利用報(bào)警儀所提供的信息，以及其他儀表所提供的信息，綜合分析設(shè)備的工作狀態(tài)，確保地面防噴器控制裝置可靠工作。

報(bào)警裝置的功能如下：

蓄能器壓力低報(bào)警

氣源壓力低報(bào)警

油箱液位低報(bào)警

電動(dòng)泵運(yùn)轉(zhuǎn)指示

4.6氮?dú)鈧溆孟到y(tǒng)

    氮?dú)鈧溆孟到y(tǒng)由若干與控制管匯連接的高壓氮?dú)馄拷M成，可為控制管匯提供應(yīng)急輔助能量。氮?dú)鈧溆孟到y(tǒng)通過(guò)隔離閥、單向閥及高壓球閥與控制管匯連接。如果蓄能器和（或）泵裝置不能為控制管匯提供足夠的動(dòng)力液，可以使用氮?dú)鈧溆孟到y(tǒng)為管匯提供高壓氣體，以便關(guān)閉防噴器。

    氮?dú)鈧溆孟到y(tǒng)與控制管匯的連接方式能防止防止壓力液進(jìn)入氮?dú)鈧溆孟到y(tǒng)，操作時(shí)應(yīng)當(dāng)避免氮?dú)膺M(jìn)入蓄能器回路。氮?dú)鈧溆没芈吩O(shè)計(jì)有排放控制閥，用以控制高壓氮?dú)獾呐懦觯苑乐垢邏旱獨(dú)馀湃胍合洹?/span>

    備用氮?dú)庀到y(tǒng)還可以為蓄能器充氣。

4.7壓力補(bǔ)償裝置

壓力補(bǔ)償裝置是地面防噴器控制裝置的配套設(shè)備。

在鉆井過(guò)程中，當(dāng)鉆桿接頭通過(guò)環(huán)形防噴器時(shí)，會(huì)在液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生壓力波動(dòng)。將本裝置安裝在控制環(huán)形防噴器的管路上，管路壓力的波動(dòng)會(huì)立即被吸收，從而可以減少環(huán)形防噴器膠心的磨損，同時(shí)也會(huì)在過(guò)接頭后使膠心迅速?gòu)?fù)位，確保鉆井安全。

壓力補(bǔ)償裝置安裝在地面防噴器控制裝置環(huán)形防噴器控制管線中，為保證使用效果，應(yīng)將該裝置安裝在距環(huán)形防噴器較近的關(guān)閉油路管線上。

5. 工作原理及使用說(shuō)明

5.1電動(dòng)油泵的啟、停控制

將遠(yuǎn)程控制臺(tái)上電控箱（圖五）的主令開關(guān)旋到“自動(dòng)”位置，整個(gè)裝置便處于自動(dòng)控制狀態(tài)。此時(shí)，如果系統(tǒng)壓力低于19MPa（2700 psi），壓力控制器將自動(dòng)啟動(dòng)電動(dòng)油泵。壓力油經(jīng)單向閥向蓄能器組供油（在此之前必須打開蓄能器組的隔離閥）。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到21MPa（3000 psi）時(shí)，壓力控制器自動(dòng)切斷電源，使電動(dòng)油泵停止供油。當(dāng)系統(tǒng)壓力降至19MPa（2700 psi）時(shí)，電動(dòng)油泵會(huì)自動(dòng)重新啟動(dòng)工作。

系統(tǒng)處于“自動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，壓力控制器使蓄能器組的壓力始終保持在19～21MPa，（2700～3000psi），隨時(shí)可供操作防噴器開啟或關(guān)閉。

將主令開關(guān)旋至“手動(dòng)”位置時(shí), 按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)油泵將會(huì)啟動(dòng)工作。系統(tǒng)壓力升到21MPa（3000 psi）時(shí)，應(yīng)當(dāng)按下“停止”按扭。

注意：主令開關(guān)在“手動(dòng)”位置時(shí)，電動(dòng)油泵不會(huì)自動(dòng)停止，操作者應(yīng)注意觀察系統(tǒng)壓力，在需要時(shí)手動(dòng)停止電動(dòng)油泵。

5.2 液壓系統(tǒng)控制原理