FST井口控制柜工作原理和結(jié)構(gòu)

張國(guó)棟

摘 要：用于對(duì)井口的井下安全閥和地面安全閥實(shí)現(xiàn)有效的控制，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管線壓力及管線壓力異常;遠(yuǎn)程緊急關(guān)井功能;本地手動(dòng)開/關(guān)井功能;火災(zāi)、硫化氫濃度安全關(guān)井，同時(shí)能夠監(jiān)測(cè)到每口井的油、套管壓力和溫度以及井口安全閥的開關(guān)狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：井口控制柜;工作原理;結(jié)構(gòu)

井口控制柜是普光氣田重要而普遍的設(shè)備，每個(gè)集氣站都有一臺(tái)井口控制柜，安裝在距井口20-30m范圍內(nèi)，用于對(duì)井口的井下安全閥和地面安全閥實(shí)現(xiàn)有效的控制，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管線壓力及管線壓力異常;遠(yuǎn)程緊急關(guān)井功能;本地手動(dòng)開/關(guān)井功能;火災(zāi)、硫化氫濃度安全關(guān)井，同時(shí)能夠監(jiān)測(cè)到每口井的油、套管壓力和溫度以及井口安全閥的開關(guān)狀態(tài)。

一、井口控制柜工作原理

在電動(dòng)增壓泵（P）或手動(dòng)增壓泵（H）的作用下，將液壓油進(jìn)行增壓，增壓泵壓力輸出的大小與啟停受壓力開關(guān)（BB＼EE）控制。先導(dǎo)壓力控制液控閥動(dòng)作，系統(tǒng)液控閥控制高壓液壓油導(dǎo)通或關(guān)閉，從而對(duì)管線系統(tǒng)進(jìn)行控制，即打開地面和井下安全閥門。高壓溢流閥（K2）、低壓溢流閥（J1）控制系統(tǒng)壓力保持在一定范圍工作， 防爆電磁閥（X）或面板開關(guān)閥（T）接到關(guān)閉信號(hào)后，釋放高壓液控三通閥（V）﹑低壓液控三通閥（S）先導(dǎo)控制壓力后，泄壓閥自動(dòng)復(fù)位，瞬間把系統(tǒng)壓力降為0， 即關(guān)閉地面和井下安全閥門。本系統(tǒng)對(duì)地面和井下各用一路控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)井上井下不同的壓力控制要求。

二、井口控制柜結(jié)構(gòu)

地面安全控制主要由機(jī)柜、油箱（FS）﹑電動(dòng)增壓泵（P＼PP）﹑手動(dòng)增壓泵（B）、井口關(guān)斷閥（H1）﹑地面關(guān)斷閥（H2）﹑壓力開關(guān)（BB1＼2）﹑蓄能器（KK1）、中繼閥（N1）﹑井下回路液控三通閥（W2）﹑兩通球閥（K1） ﹑地面回路液控三通閥（W1）﹑井下回路溢流閥（R2）、地面回路溢流閥（R1）、先導(dǎo)回路減壓閥（Y1）、壓力表（C）、RTU及動(dòng)力啟動(dòng)防爆接線盒、 供油系統(tǒng)、先導(dǎo)閥、延時(shí)罐、易熔塞、節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、單向閥等﹑高低壓管線組成。

（1）機(jī)柜：提供操作及放置其它組成元件。（2）供油系統(tǒng)：油箱容積150L、帶油位指示、液位開關(guān)、吸油過濾器、呼吸口、加油口、廢油排放閥;液壓油為耐高低溫-39℃～160℃低粘度液壓油。3）液位計(jì)：油箱液位視察口，油箱液位不能高于液位計(jì)上限和低于液位計(jì)下限。

【液位開關(guān)】：使用DC24V工作電源，油箱液位低于液位開關(guān)浮球閉合點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)增壓泵自動(dòng)停止工作，RTU接線盒面板液位報(bào)警器報(bào)警。

（4）油箱清洗法蘭：油箱內(nèi)部清洗入口，法蘭板如有油向外滲透時(shí)，請(qǐng)更換密封“O”型圈?！癘”型圈型號(hào)是 235mm X ￠4mm? 材料：丁晴橡膠。（5）液壓油出口球閥：液壓油出口開關(guān)，手動(dòng)增壓泵或電動(dòng)增壓泵維護(hù)時(shí)關(guān)閉此閥。（6）手動(dòng)增壓泵：地面回路手動(dòng)泵最大輸出壓力10000 PSI，排放量0.5 L/min。井下回路手動(dòng)泵最大輸出壓力20000 PSI，排放量0.39 L/min，在系統(tǒng)中起緩慢補(bǔ)壓作用。（7）電動(dòng)增壓泵：接口螺紋是：進(jìn)油口 G3/4〞，輸出口 1/4FNPT ; 地面回路電動(dòng)增壓泵輸出5000psi，設(shè)定啟停3000-4000psi，電機(jī)1.5KW;井下回路電動(dòng)增壓泵輸出10000psi，設(shè)定啟停7500-9000psi，電機(jī)3.0KW。（8）井下回路溢流閥：設(shè)定壓力10000 PSI（調(diào)節(jié)誤差500psi），用于控制增壓泵輸出壓力、井下安全閥液控壓力在設(shè)定壓力范圍內(nèi)工作，同時(shí)也是起到對(duì)井下回路管線、井下安全閥安全保護(hù)作用。調(diào)節(jié)螺母順時(shí)針調(diào)節(jié)井下回路壓力值溢流加大，反之減小。正常情況下，溢流閥不動(dòng)作。（9）地面回路溢流閥：設(shè)定壓力5000 PSI，用于控制增壓泵輸出壓力、地面安全閥液控壓力在設(shè)定壓力范圍內(nèi)工作，同時(shí)也是起到對(duì)地面回路管線、地面安全閥安全保護(hù)作用。調(diào)節(jié)螺母順時(shí)針調(diào)節(jié)地面回路壓力值溢流加大，反之減小。設(shè)定溢流值后用鎖緊螺母鎖緊。（10）壓力開關(guān)：DC24V工作電源，閉合、斷開觸點(diǎn)形式，在系統(tǒng)中起電動(dòng)增壓泵啟停及提供井口安全閥開關(guān)狀態(tài)信號(hào)。（11）先導(dǎo)控制回路壓力減壓閥：調(diào)節(jié)先導(dǎo)控制回路工作壓力，系統(tǒng)先導(dǎo)控制壓力使用范圍70-120psi，最大不能超過120psi。（12）ESD井口總斷閥：手動(dòng)/液控開關(guān)閥，在系統(tǒng)中控制先導(dǎo)控制回路壓力，需緊急關(guān)井時(shí)，向下按緊急關(guān)斷閥手柄，關(guān)閉所有井口安全閥，即井下、地面安全閥都關(guān)閉;提起手柄，給所有井口易熔塞回路、ESD回路供液;開井或正常工作時(shí)，手柄需提起。（13）地面關(guān)斷閥：手動(dòng)/液控開關(guān)閥，在系統(tǒng)中控制先導(dǎo)控制回路壓力，需關(guān)閉地面安全閥時(shí)，向下按此閥手柄;開井或正常工作時(shí)，手柄需提起。（14）井下關(guān)斷閥：手動(dòng)/液控開關(guān)閥，在系統(tǒng)中控制先導(dǎo)控制回路壓力，需關(guān)閉地面安全閥時(shí)，向下按此閥手柄;開井或正常工作時(shí)，手柄需提起。（15）壓力表：指示系統(tǒng)中相應(yīng)的壓力值。（16）先導(dǎo)閥：在邏輯控制回路壓力的作用下控制壓力管路的通斷。（17）井下回路卸壓閥：液控兩通閥，主要功能供給、釋放井下回路壓力。（18）地面回路卸壓閥：液控三通閥，主要功能供給、釋放地面回路壓力。（19）遠(yuǎn)程關(guān)斷電磁閥：DC24V工作電源，站控室給出關(guān)斷信號(hào)，電磁閥動(dòng)作關(guān)斷相應(yīng)安全閥;每個(gè)單井模塊設(shè)有一個(gè)井口關(guān)斷和地面關(guān)斷電磁閥;相互之間控制獨(dú)立，不受干擾。（20）RTU防爆接線盒：提供AC380V動(dòng)力電源和AC220工作電源;面板設(shè)有電源指示、液位報(bào)警指示、中壓泵啟停開關(guān)、中壓泵工作指示、高壓泵啟停開關(guān)、高壓泵工作指示;內(nèi)部設(shè)有RTU控制模塊、電氣元件、進(jìn)線、出線接口等。（21）蓄能器截止、釋放開關(guān)：使用手動(dòng)泵增壓時(shí)，截止閥關(guān)閉;使用電動(dòng)增壓時(shí)，截止閥打開;釋放開關(guān)釋放蓄能器壓力;正常工作時(shí)，截止閥打開，釋放開關(guān)關(guān)閉。（22）蓄能器：主要在控制回路起穩(wěn)壓、緩沖、蓄能作用。

三、井口控制柜操作步驟

（一）井口安全閥開啟操作步驟

開井時(shí)：先開井下安全閥，后開地面安全閥

第一步：提供電源，設(shè)備RTU防爆接線盒面板電源指示燈亮;啟動(dòng)中壓泵（地面）開關(guān)在開的狀態(tài)，電動(dòng)增壓泵啟動(dòng)，中壓泵運(yùn)行指示燈亮，共用面板“中壓泵輸出壓力表”壓力上升，直到設(shè)定壓力時(shí)增壓泵自動(dòng)停止。

第二步：調(diào)節(jié)“先導(dǎo)控制回路壓力調(diào)節(jié)閥”，順時(shí)針邊旋動(dòng)邊觀察“先導(dǎo)控制回路壓力表壓力”直到合適的壓力（該壓力根據(jù)各種液控閥工作壓力要求設(shè)定，一般設(shè)定為70-100psi）停止，然后使用鎖定螺母鎖定;提起“井口總關(guān)斷閥（ESD）”閥手柄，等“ESD回路壓力表”壓力與“先導(dǎo)控制回路壓力表”壓力一直時(shí)放手（也可以使用“井口總關(guān)斷閥（ESD）”閥手柄底部白色按鈕鎖定，ESD回路壓力正常時(shí)白色按鈕自動(dòng)彈出）。

第三步：?jiǎn)?dòng)設(shè)備RTU防爆接線盒面板高壓增壓泵開關(guān)，使高壓泵（井下）開關(guān)在開的狀態(tài)，壓泵運(yùn)行指示燈亮，共用面板“高壓泵輸出壓力表”壓力上升，直到設(shè)定壓力時(shí)增壓泵自動(dòng)停止。觀察20分鐘后是否有變化或增壓泵是否自動(dòng)補(bǔ)壓，無異常再操作下一步。

第四步：拔起“井口關(guān)斷”閥，5秒后放手;“井下液控壓力表”壓力上升，直到壓力表指針停止，井下安全閥打開; 提起“地面關(guān)斷”閥，“地面液控壓力”表壓力上升，地面安全閥打開。

開井結(jié)束：此時(shí)井口完全打開，繼續(xù)觀察“地面液控壓力”“井下液控壓力”兩壓力表的壓力是否穩(wěn)定，如果一切正常請(qǐng)鎖好設(shè)備門，并妥善保管好鑰匙。

（二）井口安全閥關(guān)閉操作步驟

關(guān)井是指在開井生產(chǎn)時(shí)，遇到緊急情況或者需要對(duì)井口地面設(shè)備進(jìn)行維修時(shí)關(guān)閉井下安全閥和地面安全閥或者僅關(guān)閉地面安全閥。

關(guān)井時(shí)順序：只關(guān)閉地面安全閥或者先關(guān)閉地面安全閥，再關(guān)閉井下安全閥;詳細(xì)關(guān)井動(dòng)作。

四、結(jié)論與認(rèn)識(shí)

以上介紹了井口控制柜的結(jié)構(gòu)和工作原理以及操作方法，便于大家學(xué)習(xí)掌握。用于井口控制柜出現(xiàn)故障時(shí)，能夠熟練盡快查找故障原因，解決故障，快速恢復(fù)生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]鄭璐璐;Cameron井口控制柜和FST井口控制柜在普光氣田的應(yīng)用[J];中國(guó)科技期刊數(shù)據(jù)庫 工業(yè)A;2015年 第08期