井口控制盤調(diào)試常見故障解析

顧常月(中海石油(中國)有限公司上海分公司西湖作業(yè)公司，上海 200335)

0 引言

井口控制盤是油氣田的關(guān)鍵系統(tǒng)，能保障油氣田安全生產(chǎn)。有公用和單井控制模塊，通過地面安全閥(WSSV)、主安全閥(MSSV)和井下安全閥(SCSSV)對各口井進(jìn)行開關(guān)井控制。根據(jù)需要，可以現(xiàn)場和遠(yuǎn)程操作。它還可以產(chǎn)生緊急關(guān)停、易熔塞報警等。如果該系統(tǒng)無法正常工作，油氣田將會面臨全面停產(chǎn)的危險。

1 工作原理簡介

1.1 公共部分

(1)氣動控制系統(tǒng)。氣壓供給回路是一個邏輯關(guān)斷的氣壓回路，氣源由平臺儀表風(fēng)系統(tǒng)提供，經(jīng)過兩次調(diào)壓后把壓力調(diào)節(jié)到0.5MPa，為易熔塞、ESD關(guān)斷站、高低壓開關(guān)控制回路提供壓力。易熔塞回路和 ESD 關(guān)斷站工作原理基本相同，都是通過氣壓控制液壓先導(dǎo)回路來控制整個井口控制盤所有井的井下安全閥(SCSSV)，井上安全閥(WSSV，MSSV)打開和關(guān)斷。高低壓開關(guān)控制回路，一級調(diào)壓后的氣源壓力經(jīng)過每口井生產(chǎn)管線上的高低壓開關(guān)回到對應(yīng)井的單井控制模塊來控制的這口井的井上安全閥(WSSV，MSSV)的控制回路，從而實現(xiàn)生產(chǎn)管線的壓力通過高低壓開關(guān)對井上安全閥的控制。

(2)液壓控制系統(tǒng)。液壓控制系統(tǒng)包括油箱、液壓泵和供應(yīng)管線。油箱液位由液位變送器監(jiān)控。液壓泵將油箱內(nèi)液壓油加壓后提供給井下安全閥SCSSV、井上安全閥(WSSV，MSSV)、SDV。儲能器的容量可以保證所有井井下安全閥SCSSV、井上安全閥(WSSV，MSSV)至少一次的循環(huán)開/關(guān)井功能，且有緩沖液控系統(tǒng)的沖擊和減少氣動泵頻繁啟動的作用。同時，補償系統(tǒng)的微量泄漏和溫度變化引起的熱脹冷縮。

(3)易熔塞及緊急關(guān)?；芈贰．?dāng)井口區(qū)溫度高于易熔塞的設(shè)定溫度時(71 ℃)[1]，易熔塞熔化，易熔塞回路泄壓，當(dāng)回路壓力低于壓力開關(guān)的設(shè)定點，壓力開關(guān)動作，井口控制盤關(guān)閉所有井的井下安全閥SCSSV、井上安全閥(WSSV，MSSV)。

(4)電氣控制部分。該部分由接線箱組成，所有進(jìn)出井口控制盤的信號都接到此接線箱。每個單井模塊井上安全閥(WSSV，MSSV)，井下安全閥(SCSSV)液壓管線配置壓力變送器，并將上述三閥的狀態(tài)信號傳至中控。井口控制盤與中控系統(tǒng)的電氣接口是通過井口控制盤內(nèi)部的壓力變送器和電磁閥實現(xiàn)的。其中，壓力變送器顯示各控制回路的狀態(tài)，電磁閥實現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)井。

井口安全閥將在下述情況下關(guān)閉[2]：(1)每口井出口管匯上高低壓導(dǎo)閥高高/低低報警；(2)井口區(qū)ESD按鈕啟動；(3)井口區(qū)易熔塞回路失壓；(4)中控系統(tǒng)的緊急關(guān)斷信號。

1.2 單井部分

每個模塊可通過關(guān)閉隔離閥達(dá)到隔離單井模塊的目的，每個模塊可以取出進(jìn)行維修而不影響井口控制盤或其他模塊的操作。每個模塊可以通過手動閥打開或關(guān)閉所屬的井上安全閥(WSSV，MSSV)及井下安全閥(SCSSV)[3]，也可由中控發(fā)信號關(guān)閉井上安全閥(MSSV，WSSV)。

2 調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題

(1)蓄能器瓶頭閥連接處漏氣，電動液壓泵打壓時，無法有效建立液壓回路壓力。(2)井口控制盤氣動液壓泵一直打壓，查找液壓油泄漏點困難重重。(3)某單井模塊無法建立控制壓力，其他單井模塊都能正常啟停。(4)由于每井口回接，都需要把那口井的易熔塞接進(jìn)易熔塞總回路。這意味著每回接一次井口都要泄放全部控制氣源，會造成所有油氣井關(guān)停。但是在正常生產(chǎn)時，這是不被允許的。然而井口控制盤設(shè)計原理中，并沒有考慮這一實際情況。

3 處理措施及效果

3.1 解決技術(shù)問題一

故障現(xiàn)象：在液壓泵打壓時，液壓控制壓力上升速度緩慢，且一直無法建立回路壓力。

原因分析：(1)可能液壓泵出口回流閥沒關(guān)嚴(yán)打回流。(2)可能儀表管連接處沒上緊外漏。經(jīng)排除以上各種情形后，用試漏液查找發(fā)現(xiàn)蓄能器瓶頭閥連接處漏氣。

處理過程：首先，按常理我們對蓄能器瓶頭閥進(jìn)行緊固，但漏氣依舊，經(jīng)過多次緊固無效后，初次判斷可能接口密封件損壞，需要更換蓄能器里面的膠皮囊和瓶頭閥。根據(jù)多年積攢的實踐經(jīng)驗，發(fā)揮逆向思維，把蓄能器壓力降低，先逆時針方向旋轉(zhuǎn)四分之一圈，然后再順時針方向緊固，結(jié)果證明，效果非常好，壓力建立在50 MPa時，瓶頭閥處不再泄漏氮氣，如圖1所示。

圖1 蓄能器泄漏點

其次，泄漏點解決后，接下來就是給蓄能器充氮氣，我們利用現(xiàn)有條件組裝充氮氣流程。蓄能器充氮程序總結(jié)如下：(1)準(zhǔn)備好氮氣瓶和充氮機(jī)，連接好管線，確保管線耐壓等級和接頭處完好。(2)關(guān)閉需要充氮的蓄能器液壓進(jìn)口閥，并緩慢打開泄壓閥，放空此蓄能器內(nèi)部液壓壓力。此時蓄能器頂端壓力表顯示的壓力即蓄能器氮氣預(yù)充壓力值。(3)關(guān)閉蓄能器頂端的閥門，用1/4”儀表管線連接充氮機(jī)至蓄能器頂端的1/4”O(jiān)D絲堵處。(4)打開氮氣瓶閥門，導(dǎo)通充氮機(jī)閥門，充壓。此時蓄能器頂端壓力表顯示為氮氣瓶壓力。(5)緩慢打開蓄能器頂端閥門，正式開始給蓄能器充氮，大約2 min即可，蓄能器壓力充到18 MPa左右(井下安全閥蓄能器)。(6)等壓力穩(wěn)定后關(guān)閉氮氣瓶閥門以及蓄能器頂端閥門。(7)打開蓄能器頂端閥門的泄壓閥進(jìn)行拆裝管線的泄壓。(8)拆開氮氣瓶連接管線，安裝蓄能器頂端的1/4”O(jiān)D堵頭。(9)打開蓄能器頂端閥門，此時壓力表顯示為氮氣預(yù)充壓力。(10)關(guān)閉蓄能器液壓泄壓閥，然后打開液壓進(jìn)口閥，啟動液壓泵開始給蓄能器補充液壓能量。

3.2 解決技術(shù)問題二

故障現(xiàn)象：打壓泵打到一定壓力后無法再上升，且泵一直處于運行狀態(tài)。

原因分析：(1)外漏?？赡苁蔷诒P到采氣樹的液壓管線外漏或者井口盤內(nèi)儀表管接頭外漏。(2)內(nèi)漏。井口盤各個單井模塊井下、地面PSV 漏或者井下安全閥兩位三通先導(dǎo)閥內(nèi)漏。

處理過程：首先外觀檢查儀表管接頭處有無外漏，排除后，重點放在井口盤內(nèi)部的內(nèi)漏。檢查各個單井模塊PSV出口處有無液體流動的聲音或PSV本體有無發(fā)熱。都排除后，我們把焦點放在了井下兩位三通先導(dǎo)閥上，因為該先導(dǎo)閥是三通閥，兩位三通先導(dǎo)閥是單井抽屜的核心。該閥工作原理是用0.5 MPa的氣源壓力來控制該閥的液壓油通斷，當(dāng)開井時有氣源壓力驅(qū)動該閥，但是沒有液壓油供到井下液壓油管線，打壓后的液壓油直接回到油箱，從而造成泄漏，判斷是兩位三通先導(dǎo)閥出現(xiàn)故障。事實證明，通過拆除井下安全閥回油管線，回油管線接頭觀察有無液體流出，從而迅速查找出液壓油泄漏點，迅速更換該閥后，馬上恢復(fù)正常。

3.3 解決技術(shù)問題三

故障現(xiàn)象：單井模塊無法建立壓力。

原因分析：通過查找井口控制盤原理圖，仔細(xì)分析判斷，可能原因有兩個：(1)單井模塊的井下液壓管線的單向閥失效。(2)單向閥后面的兩位三通閥先導(dǎo)閥失效。

處理過程：關(guān)閉單井控制抽柜與公用模塊之間隔離閥，取出單井控制抽柜，拆除單向閥和兩位三通閥先導(dǎo)閥分別做打壓通氣實驗，最終發(fā)現(xiàn)是單向閥失效，使高壓液壓油無法通過單向閥從而無法啟動單井模塊。最后更換新的單向閥，單井抽柜恢復(fù)正常。

3.4 解決技術(shù)問題四

現(xiàn)象：根據(jù)井口控制盤原理圖，每井口回接一次，都需要把總氣源泄掉，才能接進(jìn)易熔塞總回路，存在很大安全生產(chǎn)隱患。

技術(shù)措施：為了避免不必要的停產(chǎn)，將采取以下措施：在易熔塞總回路前和ESD手動站總回路前分別加裝儀表閥門，也就是在井口盤外出口分別增加球閥和針閥。這樣當(dāng)接進(jìn)新的易熔塞前，只需把球閥關(guān)閉即可，并不會影響到整個氣壓控制系統(tǒng)。此改造雖小，但意義十分重大：第一、方便當(dāng)前的井口回接；第二、極大方便投產(chǎn)以后的維護(hù)、檢漏。改造原理圖如圖2所示。

圖2 改造原理圖

4 結(jié)語

此次調(diào)試的效果表現(xiàn)為三個方面：第一，掌握了井口盤工作原理、沒有請廠家過來處理，大大節(jié)省維修成本；第二，井口盤關(guān)鍵性難題的解決，減少了設(shè)備故障率，保證了油氣田的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)；第三，可以分享更多的調(diào)試經(jīng)驗，切實提高生產(chǎn)人員技術(shù)水平。