海油固定平臺修井機BOP控制裝置與游車大鉤聯(lián)控改造

陳昶

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司,廣東湛江，524007）

1 引 言

由于鉆修井的作業(yè)特殊性，在操作過程中一旦發(fā)生井噴井涌事故，后果不堪設(shè)想。修井機BOP系統(tǒng)、游車大鉤控制系統(tǒng)作為修井機的重要組成部分，在發(fā)生意外的情況下能否自動采取相應(yīng)的關(guān)斷措施，保證現(xiàn)場人員的安全狀態(tài)就顯得尤為重要。

此次控制系統(tǒng)改造主要解決在鉆修井過程中發(fā)生緊急情況時，BOP系統(tǒng)環(huán)空關(guān)閉，同時禁止對天車大鉤的操作，使得庫美系統(tǒng)關(guān)閉和天車大鉤緊急制動，大鉤剎車停機。

2 系統(tǒng)介紹

2.1 修井機介紹

某海上油田兩臺KREMCO K600型修井機1993年投用，分別位于A、B兩個平臺。該類型修井機裝機功率是1200KW，井架高度26米，鉆探深度1200米，最大小修深度4265米，大修深度3750米，大鉤載荷90T，額定載荷900KN。

修井機地面防噴器控制裝置（BOP系統(tǒng)）是石油天然氣鉆井（或修井）過程防止井噴失控的不可缺少的裝備。其功能就是預(yù)先制備與存儲足量的液壓油并控制液壓油的流動方向，使防噴器迅速開關(guān)。另外修井機游車和大鉤是鉆修井過程中的重要提升設(shè)備。它可以在鉆進時懸掛水龍頭及鉆具，在起下鉆時懸掛吊環(huán)及吊卡起鉆具，完成其它鉆井作業(yè)和輔助作業(yè)。

2.2 游車大鉤剎車控制邏輯

游車大鉤做為修井機起升系統(tǒng)重要的組成部分，它的剎車系統(tǒng)好壞，對轉(zhuǎn)臺現(xiàn)場的操作安全影響巨大。在正常工作狀態(tài)時，通過遠程手剎，來控制游車大鉤的下降速度。緊急情況下，通過司鉆操作臺上緊急剎車按鈕對剎車氣缸進行充氣，抱死絞車剎車，進而實現(xiàn)游車大鉤的緊急停車。如圖1所示當拍下緊急制動按鈕，端口1跟2相通，即大鉤滾筒控制氣路跟大鉤滾筒手剎控制氣路導(dǎo)通，天車大鉤立即剎車。復(fù)位剎車按鈕時，端口2和3導(dǎo)通，天車大鉤回復(fù)。

圖1

2.3 BOP系統(tǒng)環(huán)形防噴器工作原理

此次改造主要針對的是BOP系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)形防噴器，它是以環(huán)形膠心為密封部件，通過液壓推動活塞的擠壓，密封井筒與管柱之間環(huán)形空間的裝置。當井口無管柱時，也可全封井口，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2

BOP的環(huán)形環(huán)空開關(guān)是通過遠程控制盤兩個開關(guān)按鈕進行操作。按下充氣以及環(huán)形關(guān)按鈕，執(zhí)行環(huán)形開關(guān)“關(guān)”指令，當關(guān)動作到位以后觸發(fā)防噴器控制裝置反饋磁開關(guān)，再將信號傳遞到BOP系統(tǒng)遠程控制盤，對環(huán)形關(guān)動作是否觸發(fā)進行反饋顯示。

3 控制原理改造

本次改造計劃是通過BOP系統(tǒng)環(huán)空關(guān)來控制天車大鉤的剎車系統(tǒng)。即當BOP系統(tǒng)環(huán)形關(guān)。反饋磁開關(guān)立即動作，會使環(huán)形控制關(guān)按鈕指示燈亮，通過該指示燈引出一組線去控制一個兩位三通的電磁閥，然后控制大鉤滾筒手剎控制氣路?？刂苹芈啡鐖D3。

圖3

啟動庫美系統(tǒng)，環(huán)形開關(guān)至關(guān)的位置，BOP緊急制動電磁閥得電，1跟2通，給兩位五通閥6供氣。使得兩位五通閥4跟1通，2跟3導(dǎo)通，大鉤滾筒手剎控制氣路導(dǎo)通，游車大鉤剎車。

如果單獨拍下緊急制動按鈕，其制動按鈕氣路1跟2導(dǎo)通。緊接著，由于兩位五通閥6端無氣源壓力，則閥上端口4跟5通，2跟1 通，大鉤滾筒手剎控制氣路導(dǎo)通，游車大鉤剎車。

二者控制大鉤滾筒手剎的氣路相互獨立，互不干擾。但庫美系統(tǒng)控制大鉤滾筒手剎氣路的優(yōu)先級高。若電磁閥失電或者緊急制動按鈕復(fù)位，那么大鉤滾筒手剎控制氣路泄氣，大鉤恢復(fù)正常使用。

4 系統(tǒng)調(diào)試

第一步啟動天車大鉤，拍下司鉆臺的緊急停止按鈕，記錄天車大鉤的狀態(tài)；復(fù)位該緊急停止按鈕，操作是否可以再次啟動天車大鉤。

第二步啟動天車大鉤，按下庫美系統(tǒng)的“關(guān)”按鈕，記錄天車大鉤的狀態(tài)；再按下庫美系統(tǒng)的“開”按鈕，操作是否可以再次啟動天車大鉤。

第三步啟動天車大鉤，同時拍下司鉆臺緊急停止按鈕和按下庫美系統(tǒng)“關(guān)”按鈕，記錄天車大鉤的運行狀態(tài)。再復(fù)位緊急停止按鈕和按下庫美系統(tǒng)“開”，操作是否可以再次啟動天車大鉤。

最后現(xiàn)場模擬電磁閥線路開路故障（聯(lián)鎖控制失效）。啟動天車大鉤，按下庫美系統(tǒng)的“關(guān)”按鈕；如果天車大鉤沒有停止，再拍下緊急停止按鈕，記錄天車大鉤狀態(tài)。

5 結(jié)論

通過改造，保留原司鉆操作緊急按鈕讓大鉤制動功能，新增啟動庫美系統(tǒng)自動讓大鉤緊急制動的功能，當BOP系統(tǒng)環(huán)形關(guān)，游車大鉤不再移動，簡化操作步驟，降低安全風險，避免BOP系統(tǒng)膠芯磨損，減少維修費用。