对高压油气井液压安全控制系统的设计

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1、２０１４年２月机床与液压Ｆｅｂ２０１４第４２卷第４期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ４２Ｎｏ４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１４０４０３６高压油气井液压安全控制系统的设计１１１２１１周国英，何庆，梁静献，谢爽，崔新辉，陈朝（１中国石油化工股份有限公司西北油田分公司雅克拉采气厂，新疆阿克苏８４２０１７；２中国石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐８３００１１）摘要：井口液压控制系统是高压气井安全生产的重要保护装置，针对目前各类系统在使

2、用中存在的多种问题，设计了一套具备远程关井、高／低压自动关井、火灾自动关井等多功能的新型液压控制系统。实际应用结果表明：该系统具有了良好的稳定性和安全可靠性。关键词：地面安全阀；井下安全阀；导阀；远程关井中图分类号：ＴＥ８３２文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１４）４－１１３－３天然气井压力通常在２０～３０ＭＰａ以上，且多含部边缘，气井压力高，单井产量大，集输管道冲刷腐硫化氢（硫化氢是剧毒气体），井口一旦失控，其后蚀情况极为严重，多次出现管道爆裂现象。针对存在果不堪设想。为了保证安全，国家强制规定高压气井

3、问题，雅克拉采气厂自主设计了一套井口液压安全控完井时必须安装井下安全阀和地面安全阀。液压安全制系统，该系统具备远程关井、高／低压自动关井等控制系统是针对高压油气井的安全生产而设计的一种多项功能，能在极大程度上降低事故发生概率，保障自动保护装置，当集输管线爆破失压或发生着火等情了安全生产。况时，系统能自动关闭安全阀，截断气源，保护人系统液压由电动泵提供，主要元件包含各类液压［１］员、地面场站设备及输气管线的安全。在正常生产控制阀、蓄能器、高压ｔｕｂｅ管和压力传感器等器件。过程中，液压安全控制系统也能有效防止憋压、刺控制盘

4、上设有ＬＶ１和ＬＶ２两个按钮（见图１）。摁下漏、爆管、压力失控等事件的发生。ＬＶ１只关断地面安全阀，摁下ＬＶ２后，地面安全阀１国内外发展现状及存在问题和井下安全阀都关闭。控制盘上还设置了自动／停止／目前在国内油气田安装使用的井口安全控制系手动旋钮，液压降低时，补压泵自动启动为系统补充统，主要有美国卡麦隆（ＣＡＭＥＲＯＮ）公司和哈里压力，而压力过高时，溢流阀会自动释放部分液压保伯顿（ＨＡＬＬＢＵＲＴＯＮ）公司的产品，国内也有由进证系统在安全压力以下运行，防止超压损坏设备。口部件组装的产品。这些产品有的采用气－液联动方（１

5、）滑阀自锁和互锁控制。滑阀总称为滑动式式、也有的采用全液压控制方式，自动化程度各有差换向阀，其作用原理主要是靠移动阀芯，改变阀芯在［３］异，功能也不相同，现场使用中主要存在以下不阀体里的位置实现流体流向的改变及通断。ＬＶ１、［２］足：ＬＶ２安装在控制盘上，采用的是美国ＢＷＢ公司生产（１）高／低压自动关井普遍都使用高／低压先导的一款常闭式液压三通中继滑阀，带有球形把手，通阀来完成。然而在冬季引压管内的油气水介质容易冻过把手的推入和拔出，配合液压，就能实现阀门各通堵，经常会造成意外关井。路的控制（图２）。Ｐ为压力控制点，Ａ

6、为入口，Ｂ为（２）地面安全阀和井下安全阀无“有序关断”出口，Ｃ是泄压口，推／拉把手起到手动复位的作用。控制功能，不利于安全生产。当Ｐ达到阀门开启压力时，拉出把手（复位），Ａ、Ｂ（３）系统液压稍有漏失，补压泵和控制元件就导通，其他路不通，若撤去Ｐ点压力，则Ｂ、Ｃ导开始工作，频繁动作容易造成控制器件老化和磨损。通，其他路断开，此时推／拉把手在弹簧力的作用下（４）国外产品整机及配件价格昂贵，配件供应会自动回到原来状态。ＰＶ是ＰＮＥＵ－ＨＹＤＲＯ公司生不及时，维修难度很大，严重影响正常使用。产的常闭式液压三通自动换向阀，当ｐ＝

7、０时，Ｂ、Ｃ２液压控制系统的设计导通，其他路不通；当Ｐ达到开启压力时，Ａ、Ｂ导新疆雅克拉凝析气田位于天山南麓塔里木盆地北通，其他路不通。收稿日期：２０１３－０２－０３作者简介：周国英（１９８０—），男，工程师，主要从事仪表自动化和天然气处理技术等工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｚｚｇｇｙ＠ｓｉｎａｃｏｍ。·１１４·机床与液压第４２卷图１液压控制柜工作原理图全阀控制回路上安装压力传感器，数据经ＲＴＵ远传至中控室，通过对压力曲线进行分析，技术人员在远程就可掌握控制柜的运行状况。３工作原理系统液压分为低压、中压和高压三部分，低压（０

8、５５ＭＰａ）称作逻辑压力，主要用来控制系统中其图２滑阀原理示意图他阀门的动作；中压（１７２ＭＰａ）和高压（４８３（２）单向限流控制。针阀和单向阀并联使用组ＭＰａ）直接输向井口，分别用于控制地面安全阀和井成单向限流回路（图３），ＦＣ２正向畅通，反向限流。下安全阀的启闭。当打开地面安全阀时，ＦＣ２能减慢井下安全阀液压开井（即充压