地面防噴器控制裝置

1．概述

地面防噴器控制裝置（以下簡稱控制裝置）是控制井口防噴器組以及液動節流閥、壓井閥的重要設備，是鉆井、修井作業中防止井噴*的裝置。正確的使用和維護保養對控制裝置是非常重要的。

本使用手冊沒有對控制裝置的修理和報廢做出規定，但這并不意味著控制裝置可以無限期的使用。使用者和維修人員應當對控制裝置是否需要維修、大修或報廢做出適宜的判斷。

2．型號說明：

    地面防噴器控制裝置型號表示方法如下（以FKQ320-4為例）：

FK: 地面防噴器控制裝置產品代號

Q: 遙控型式（Q為氣控液型、空位時無遙控）

320: 蓄能器總容積（此例為320L）

4: 控制對象數為（此例為4個）

B: 結構改進次數（第二次改進）

3．主要技術參數：

系統公稱壓力：         21 MPa                  3000 psi

系統zui高工作壓力：       34.5MPa                5000psi

系統調壓范圍：              0～14 MPa               0～2000 psi

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

壓力控制器調定范圍：        19～21 MPa          2700～3000 psi

液氣開關調定范圍：          17.5～21MPa         2500～3000 psi

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

電    源：                  380±19 V／50Hz

環境溫度：               -13~40℃      

注意：超過上述技術指標時需要特殊訂貨。

4. 結構及特點

FKQ系列地面防噴器控制裝置主要由以下部件組成：

遠程控制臺（一般配有保護房）

司鉆控制臺

空氣管纜

液壓管線（軟管線或者管排架、閉合彎管等硬管線，需定貨時說明）

FK系列地面防噴器控制裝置主要由以下部件組成：

遠程控制臺 （一般配有保護房）

液壓管線（軟管線或者管排架、閉合彎管等硬管線，需定貨時說明）

根據顧客要求，部分型號產品可增加以下功能：

報警裝置

氮氣備用系統

壓力補償裝置

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顧客訂貨范圍會有變化。

4.1 遠程控制臺

遠程控制臺由底座、油箱、泵組、蓄能器組、管匯、各種閥件、儀表及電控箱等組成。遠程控制臺的主要功能是由泵組產生高壓控制液，并儲存在蓄能器組中。當需要開、關防噴器時，來自蓄能器的高壓控制液通過管匯的三位四通轉閥被分配到各個控制對象（防噴器）中。

遠程控制臺的特點是：

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

蓄能器組有足夠的高壓液體儲備，滿足關閉全部防噴器組和打開液動閥的控制要求。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規范的要求。

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

每個防噴器的開、關動作均由相應的三位四通轉閥控制。FKQ系列控制裝置既可直接用手動換向，又可氣動遙控換向。FK系列控制裝置只能手動換向。

遠程控制臺的控制管匯上有備用壓力源接口，可以在需要時引入壓力源，如氮氣備用系統等。

FKQ系列控制裝置的環形防噴器控制回路可以遠程氣動調壓，而且當氣源突然失效時，控制壓力可以自動恢復為初始設定值，符合API規范要求。

4.2 司鉆控制臺

    FKQ系列控制裝置可以配有司鉆控制臺。司鉆控制臺通常安裝在鉆臺上，使司鉆能夠很方便地對防噴器實現遙控。

    司鉆控制臺特點是：

工作介質為壓縮空氣，保證操作安全。

各氣轉閥的閥芯機能均為Y型，并能自動復位，在任何情況下都不影響在遠程控制臺上對防噴器組進行遙控操作。

具有操作記憶功能。每個三位四通氣轉閥分別與一個顯示氣缸相接,當操作轉閥到“開"位或“關"位時，顯示窗口便同時出現“開"字或“關"字，氣轉閥手柄復位后，顯示標牌仍保持不變，使操作人員能了解前一次在司鉆臺上操作的狀態。

為確保對防噴器組的操作可靠無誤，司鉆控制臺的轉閥均采用二級操作的方式，即首先要扳動氣源轉閥，接通氣源，同時扳動控制氣轉閥，才能使相應的控制對象動作。 

4.3 空氣管纜

    空氣管纜是用以連接遠程控制臺與司鉆控制臺之間的氣路。空氣管纜由護套及多根管芯組成，兩端裝有連接法蘭，分別與遠程控制臺和司鉆控制臺相連，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，遠程控制臺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。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、可靠等優點，缺點是布置安裝不方便。

軟管線連接具有簡單、方便等優點，但在使用中應注意其安全性。

根據現場情況，也可以軟、硬管線混合使用，充分發揮其各自的優點。 例如長直管線采用管排架，兩端連接采用軟管線。

    管排架是為保護高壓控制液管線而特別設計的。管排架中按控制對象數量裝有高壓油管，用以將遠程控制臺與防噴器組連接起來。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，以保護快換活接頭搬運時不受損壞。

    閉合彎管（圖二）的展開長度分別為2米、3米和4米幾種，每節油管之間由活動彎頭相接，轉動靈活，現場安裝十分方便。

三彎管（圖三）可與防噴器本體連接，也可以用在遠程控制臺出口和管排架相連。

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，實現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報警裝置

遠程控制臺可以安裝報警裝置，對蓄能器壓力、氣源壓力、油箱液位和電動泵的運轉進行監視，當上述參數超出設定的報警極*，可以在遠程控制臺和司鉆控制臺上給出聲、光報警信號，提示操作人員采取措施。操作人員應當利用報警儀所提供的信息，以及其他儀表所提供的信息，綜合分析設備的工作狀態，確保地面防噴器控制裝置可靠工作。

報警裝置的功能如下：

蓄能器壓力低報警

氣源壓力低報警

油箱液位低報警

電動泵運轉指示

4.6氮氣備用系統

    氮氣備用系統由若干與控制管匯連接的高壓氮氣瓶組成，可為控制管匯提供應急輔助能量。氮氣備用系統通過隔離閥、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力液，可以使用氮氣備用系統為管匯提供高壓氣體，以便關閉防噴器。

    氮氣備用系統與控制管匯的連接方式能防止防止壓力液進入氮氣備用系統，操作時應當避免氮氣進入蓄能器回路。氮氣備用回路設計有排放控制閥，用以控制高壓氮氣的排出，以防止高壓氮氣排入液箱。

    備用氮氣系統還可以為蓄能器充氣。

4.7壓力補償裝置

壓力補償裝置是地面防噴器控制裝置的配套設備。

在鉆井過程中，當鉆桿接頭通過環形防噴器時，會在液壓系統中產生壓力波動。將本裝置安裝在控制環形防噴器的管路上，管路壓力的波動會立即被吸收，從而可以減少環形防噴器膠心的磨損，同時也會在過接頭后使膠心迅速復位，確保鉆井安全。

壓力補償裝置安裝在地面防噴器控制裝置環形防噴器控制管線中，為保證使用效果，應將該裝置安裝在距環形防噴器較近的關閉油路管線上。

5. 工作原理及使用說明

5.1電動油泵的啟、停控制

將遠程控制臺上電控箱（圖五）的主令開關旋到“自動"位置，整個裝置便處于自動控制狀態。此時，如果系統壓力低于19MPa（2700 psi），壓力控制器將自動啟動電動油泵。壓力油經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）。當系統壓力達到21MPa（3000 psi）時，壓力控制器自動切斷電源，使電動油泵停止供油。當系統壓力降至19MPa（2700 psi）時，電動油泵會自動重新啟動工作。

系統處于“自動"狀態時，壓力控制器使蓄能器組的壓力始終保持在19～21MPa，（2700～3000psi），隨時可供操作防噴器開啟或關閉。

將主令開關旋至“手動"位置時, 按下啟動按鈕，電動油泵將會啟動工作。系統壓力升到21MPa（3000 psi）時，應當按下“停止"按扭。

注意：主令開關在“手動"位置時，電動油泵不會自動停止，操作者應注意觀察系統壓力，在需要時手動停止電動油泵。

5.2 液壓系統控制原理