一种带气动试压功能的防喷器控制装置.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 20 1 5．t F ． 3 1 0 6期 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 6 ． 0 2 3 一 种带气动试压功能的防喷器控制装置 孟少辉 ， 陈慧慧 ， 蒋 楠 ， 何伟红 ， 段马利 ， 黄建生。 1 ．北京石油机械厂， 北京 1 0 0 0 8 3 ；2 ． 渤海石油装备 承德石油机械有限公司， 河北 承德0 6 7 0 0 0 ； 3 ． 西部钻探克拉玛依钻井公司 ， 新疆 克拉玛依 8 3 4 0 0 9 摘 要 针对油田对连接部件在安装前后需进行耐压及密封性测试的需求， 研制了一种既能控制井 口防喷器组 和液动阀 又能方便地 对井 V 1 防喷设备及其连接管汇和阀件进行耐压和密封性测试的新型防喷器控制装置， 该装置实现了在油田的钻井、 修井作业过程中 对防喷器、 节流控制管汇、 立管、 套管 、 法兰、 密封容器等部件进行现场测试的功能， 解决了拆下试验部件送往修理厂在专用设备上进 行测试造成的工期问题。目前该装置已完成试制， 并已在油田现场成功应用。 关键词 气动试压； 防喷器控制装置； 气动油泵； 密封性测试 中图分 类号 T H1 3 8 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 6 0 0 6 4 0 3 A BOP Co n t r ol S ys t e m wi t h P ne u ma t i c P r e s s u r e T e s t Fu n c t i o n MENGS h a o h u i ， C HE N Hu i h u i ， J I ANGNa n ， HE We i h o n g ， DU ANMa - fi ， HU ANGJ i a n - s h e n g 3 1 ． B e ij i n g P e t r o l e u m Ma c h i n e r y C o ． ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ； 2 ． CNP C Bo h a i E q u i p me n t Ch e n g d e P e t r o l e u m M a c h i n e ry Co ． ， L t d ． ， C h e n g d e 0 6 7 0 0 0 ， Ch i n a ； 3 ． C NP C Xi b u D r i l l i n g E n g i n e e r i n g C o m p a n y L i mi t e d ， C e l a ma y i 8 3 4 0 0 9 ， C h i n a Ab s t r a c t Fo r o i l fi e l d c o n n e c t e d c o mp o n e n t s n e e d t o b e i n s t a l l e d b e f o r e a n d a f t e r t h e d e ma n d p r e s s u r e a n d t i g h t n e s s t e s t i n g ， d e v e l o p e d a we l l h e a d b l o wo u t p r e v e n t e r b o t h c o n t r o l g r o u p s and the h y d r a u l i c v a l v e c a n f a c i l i t a t e the b l o wo u t p r e v e n t e r o n t h e we l l h e a d e q u i p me n t a n d c o n n e c t i n g t u b e s i n k s a n d v a l v e s b e p r e s s u r e a n d ti g h t n e s s t e s ti n g o f t h e n e w BOP c o n t r o l d e v i c e tha t a c h i e v e d i n t h e fi e l d s o f d r i l l i n g ， wo r k o v e r p r o c e s s o f the b l o wo u t p r e v e n t e r , t h e t h r o t t l e c o n t r o l ma n i f o l d ， r i s e r , c a s i n g ， fl a n g e ， s e a l e d c o n t a i n e r s a n d o t h e r c o mp o n e n t s f o r o n - s i t e t e s t i n g c a p a b i l i t i e s t O s o l v e t h e r e mo v e d p a r t s s e n t to t h e r e p a i r s h o p t e s t o n a d e d i c ate d t e s t e q u i p me n t f o r the d ur a t i o n o f t h e p r o b -- l e m c a u s e d ． At p r e s e n t ， the d e v i c e h a s c o mp l e t e d the t r i a l ， a n d h a s b e e n s u c c e s s f u l l y a p p l i e d i n t h e o i l fi e l d ． Ke y wo r ds pne uma t i c pr e s s ur e t e s t ； BOP c o nt r ol s ys t e m；a i r op e r a t e d o i l pump； s e a l i ng t es t 0 引言 在油 田的钻井 、 修井作业中 ， 为保证井 口设备的正 常运行， 就必须经常对钻井现场使用的防喷器、 节流控 制管汇、 立管、 套管、 法兰、 密封容器等部件在安装前后 进行耐压及密封性测试⋯ 。目前的试验方法有两种 一 是送往修理厂测试。这种方法就是将需要试验的部件 拆下 ， 送 往修理厂在专用 的试验设备上测试 。对 于处 于 山区或沙漠等交通不便 的油井 ， 因往返距离远时间 长会打乱正常生产秩序 ， 造成成本增加 。二是现场测 试 。这种方法需要油 田现场配备专用气动试压装置 ， 造成设备成本增加 。 本文在对常规气动试压装置和防喷器控制装置的 结构和功能充分研究的基础上 ， 设计 了一种既能控制 井 口防喷器组 和液动阀 又能方便地对井 口防喷设备 及其连接管汇 、 阀件进行耐压及密封性测试 的新型 防 收稿 日期 2 0 1 4 1 0 3 0 作 者简介 孟少辉 1 9 7 6 一 ， 女 ， 河南灵 宝人 ， 工 程师 ， 硕 士 ， 现从事石 油 机械装备 的研 发与设 计工作 。 6 4 喷器控制装 置 ， 从而可利用井 口现场 已有 的防喷器控 制装置对需试验部件进行现场测试 ， 缩短 了测试周期 ， 节约了生产成本 。 1 新型控制装置组成 ] 控制装置的功用是预先制备与储存足量的液压油 并 控制 液压 油 的流动方 向 ， 使 防 喷器等 得 以迅速 开 关 。控制装置 由远程控制台 、 司钻控制 台以及辅助控 制台等部件组成。液压能源的制备 、 压力油的调节等 工作在远程控制台上完成 。 带气动试压功能的远程控制台主要由蓄能器组 、 电泵、 气动试压泵组、 油箱及底座等组成。如图1 所示。 1 蓄能器组。蓄能器组用以储存足量的高压液 压油， 为井口防喷器、 液动阀动作时提供可靠液压源。 2 电泵 。电泵是用来提高液压油的压力 ， 往蓄能 器里输人与补充压力油 。电泵在控制装置中作为主泵 使用 。 3 气动试压泵组。气动试压泵组包括 3 个气动油 泵 ， 其 中2 个气动油泵 液气 比 1 5 0 的低压泵及液气 比 再关闭球 阀2 9 和截止阀2 7 ， 气源进入高压泵 7 和低压泵 1 8 ， 水或液压油从水路管汇进人高压泵 7 和低压泵 l 8 ， 经过增压 ， 高压水再通过高压截止阀9 进人超高压软管 1 0 ， 进入高压水 出口给防喷器打压或进行检测试压 ， 同 时压力表 1 2 显示排 出的高压水 的压力 ， 传感器 1 3 可 以 传送系统压力给智能有纸记录仪记录系统压力的变化。 气动试压部分一般外接清水作为试验介质 。如使 用清水作为试验介质时， 应该在试验完成后使用液压 油在管汇 中循环 3 m i n ， 以防止元件及管路锈蚀 。 2 ． 2 控制装置用于控制井口防喷器组时的工作原理 气泵组 用 于远程 台给管 汇升压使 用 时工作原理 如下 在进水 口球 阀2 2 、 高压球阀 1 5和气 源截止 阀 5 关 闭情况下 ， 液压油进入低压泵2 5 和 1 8 ， 然后增压后 ， 输 出压力油于出油 口D， 进人远程 台的管汇 ， 给系统提供 压力 ， 来控制防喷器的开关。 3 新型控制装置的出厂试验 图 3 是新 型控制装置 的气动试压部分 的打压 出厂 试验 ， 首先关 闭低压泵 1 8 的出油管汇连接整机部分 的 高压球 阀 1 7 及进油 口球 阀2 1 、 球 阀 2 9 ， 关闭低压泵 2 5 的截止 阀2 7 ， 打开气源截止 阀5 、 1 9 ， 打开高压球阀 1 5 、 高压截止 阀9 见图2 然后对气动试压泵进行了多项试 验 ， 调节高压截止阀9 和减压阀2 ， 使其输出压力为其 气 动油泵 的最 大输 出压力 的 8 0 ％， 分 别运行 1 0 mi n以 上。要求气动试压部分管汇运转正常， 气动油泵无杂 声 ， 吸油及排油顺 畅。对气泵 打压 的试验结果验证 了 新型控制装置的使用和设计的功能是相符合的。 4 新型控制装置的现场应用 与常规控制装置相 比， 新 型控 制装 置的气 动试 压 功能在设计上既能控制井 口防喷器组 、 液动阀的开关 操作， 又能对油气井钻采工程使用的井口防喷设备及 其 连接管汇 、 阀件 进行耐压及密封性测试 。新 型控制 装置的气动试压功能的现场应用如图4 所示 。 1 2 0 0的高压泵 可用于气动试 压 ， 为井 口防喷器组试 压， 其气泵的使用介质可以是水或油。当用于控制井 口防喷器组 和液 动阀的开关 时 ， 两个液气 比 1 5 0的低 压泵为远程控制台使用， 其气泵的使用介质是油。 1 2 3 4 5 1 一 蓄能器组2 一 气动试压泵组3 ～ 油箱4 一 电泵5 一 底座 图1带气动试压功能的远程控制台示意图 2 新型控制装置工作原理 新型控制装置的气动试压部分的液压原理见图2 。 1 一 气源2 一 减压 阀3 一 气源处理兀件4 一 气量调节 阀5 一 气源截止 阀 6 一 安全阀7 一 高压泵8 一 爆破片9 一 高压截止阀1 0 一 超高压软管 1 1 - 高压截止阀1 2 一 压力表1 3 一 传感器1 4 一 高压单向阀 1 5 一 高压球阀1 6 一 单向阀l 7 一 高压球阀1 8 一 低压泵 l 9 一 气 源截止 阀2 O 一 滤油器2 1 一 进油 V I 球 阀 2 2 一 进水 口球 阀 2 3 一 进 水 口滤油器2 4 一 进水 口球 阀2 5 一 低压泵2 6 一 单 向阀 2 7 一 截止阀 2 8 一 滤油器2 9 一 球阀 3 0、 3 卜压力表A一 进水 口 B 一 高压液出口c 一 排水 口D 一 出油口 进入远程台的管汇 图2控制装置气动试压部分的液压原理图 2 ． 1控制装置用于气动试压功能的工作原理 7 】 气泵组用于防喷器打压或压力检测等使用时工作 原理如下 气动试压部分采用 O ． 5 ～0 ． 8 MP a 的压缩空气驱动 ， 工作 机构 采用一 台低压 泵 1 8 和一 台高压泵 7 并 联使 用 ， 它们可以分别工作 ， 互不影响， 也可以同时工作， 单 向阀保证试验介质不会回流， 工作压力表显示系统输 出液体 压力 ， 高压截 止阀在试 验完成后可 以将高压介 质卸荷 ， 安全 头中的爆破片在试 验压力超过爆破压力 后将破裂卸荷以保证系统安全 。 工作 时 ， 首先关 闭进油 口球 阀 2 1 和高压球 阀 1 7 ， 图3 气动试压部分 图4 新型控制装置的 出厂试验 气动试压功能现场应用 截止 目前 ， 带气 动试 压功能的新型控制装置 已经 6 5 液 压 气 动 与 密 封 ／20 1 5年 第 0 6期 d o i l O ． 3 9 6 9 4 ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 6 ． 0 2 4 双气缸 自同步气控系统 韩兵奇 中国石油大学 华东 机 电装备教学实习总厂 ， 山东 东营 2 5 7 0 6 1 摘要 由于负载 、 摩擦阻力、 泄漏、 形位精度等因素的影响， 双气缸在同向运行 中经常出现不同步现象。鉴于此， 设计了双气缸 自同 步气控系统， 它是将一气缸的有杆腔与另一气缸的无杆腔串联起来 ， 使两气缸同向运动时的有效工作面积和气体流量相等， 保证两气 缸的速度和位移一致 ， 若两气缸负载差别较大， 可在串联点和气动同路出口处各设置一只顺序阀， 增强抗干扰能力。试验表明， 系统 运行稳定 ， 同步性良好。 关键词 双气缸； 同步； 负载差值 ； 抗干扰能力 中图分类号 T H1 3 8 文献标 志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 6 0 0 6 6 0 2 Au t o s y nc h r o n i z e d Co n t r o l S y s t e m o f Do u b l e Ga s Cyl i n de r s HAN Bi n g- qi C h i n a Un i v e r s i t y o f P e o l e u m E a s t C h i n a Me c h a n i c a l E l e c t r i c a l P l a n t F a c t o r y , Do n g y i n g 2 5 7 0 6 1 ． C h i n a Ab s t r a c t F o r t h e i n fl u e n c e o f l o a d ， f r i c t i o n r e s i s t a n c e ， l e a k i n g ， t h e a c c u r a c y o f f o r m a n d p o s i t i o n ， e t c ． d o u b l e g a s c y l i n d e r s o f t e n g e t o u t o f s y n c ． Th e r e f o r e ， t h e a u t o - s y n c h r o n i z e d c o n t r o l s y s t e m o f d o u b l e g a s c y l i n d e r s h a s b e e n d e v e l o p e d ， a n d t h e r o d c a v i t y o f o n e c y l i n d e r i s l i n ke d t o the r o d f r e e c a v i t y o f t h e o th e r i n t h e s y s t e m， a n d t h e i r e ffe c t i v e wo r k i n g a r e a a n d g a s f l o w r a t e e q u a l e a c h o the r wh e n mo v i n g ， an d e n s u r e t h e u n i f o r mi t y o f t h e b o t h o n e i n t h e v e l o c i t y a n d d i s p l a c e ． I f t h e d i ff e r e n c e o f l o a d i s l a r g e ， we c a n s e p ara t e l y fi x a s e q u e n c e v a l v e i n t h e l i nke d p o i n t a n d t h e e x i t o f g a s c i r c u i t ， i n o r d e r t o i mp r o v e the a n t i - j a mmi n g a b i l i ty． T e s t s p r o v e d tha t t h e s y s t e m wo r l s s t a b l e ， a n d h a s a g o o d s y n c h r o n i z e d p e r f o rm a n c e ． Ke y wo r d s d o u b l e g a s c y l i n d e r s ； s yn c h r o n i z e d ； d i f f e r e n c e o f l o a d ； a n t i - j a mmi n g a b i l i ty O 引言 气缸同步是气动技术中的重要 内容u 。在系统 收稿 日期 2 0 1 4 0 9 2 2 作者简 介 韩兵 奇 1 9 7 8 一 ， 男 ， 河 南清丰人 ， 高级 工程师 ， 硕士 ， 现从 事 石油机械 的科研与教学工作 。 批量在某油田成功应用2 年 ， 现场使用表明 该装置不 仅在紧急情况下能控制井 口防喷器组和液动 阀的开关 操作 ， 而且能及时 、 方便地对油 田现场的井 口设备进行 耐压试验和密封检测 ， 客 户使用后对产 品功能满意 的 情况下 ， 后续又大批量订购。 5 结论 防喷器控制装置的气动试压功能的设计能满足井 场使用 ， 已经批量在油 田使用 ， 目前该产品已获实用新 型专利 ， 专利号 2 0 1 3 2 0 5 3 8 1 4 0 ． 5 。该 产 品具有 良好 的 推广应用前景 ， 具有以下特点 1 工作介质为水或油 ， 适应范 围广 ； 2 结构先进， 操作简单， 维修方便； 3 低压流量大、 升压快， 高压流量小、 压力高； 4 增加了气动试压功能 ， 现场使用方便 ； 5 配置智能小长图有纸记 录仪 ， 在显示压力 的同 6 6 设计 中， 由于负载 、 摩擦阻力 、 泄漏 、 形位精度等因 素的影响 ， 两气缸在运动中要保持其速度和位移完 全 一 致几 乎 是 不 可 能 的 ， 而机 械 同步 机 构 复杂 ， 影 响产 品美 观 。鉴 于 此 ， 设 计 了双 气 缸 自同步 气 控 系统 。 时可 以对压力 的变化进行连续记录。 参考文献 [ 1 ] 北京石油机械厂， 石油工业井控装置质量监督检验中心． S Y ／ T 5 0 5 3 ． 2 2 0 0 7钻井井 口控制设备及分流设备控制系统规 范[ M】 ． 北京 石油工业出版社， 2 0 0 8 ． [ 2 】 孟少辉， 王晓颖， 等． 带钻柱防提断功能的防喷器控制装置设 计[ J 】 ． 机械制造， 2 0 1 2 ， 1 2 5 0 2 9 - 3 1 ． [ 3 】 北京石油机械厂． 地面防喷器控制装置培训教材[ z 】 ． 北京 北京石油机械厂， 2 0 0 8 ． [ 4 ] 孟少辉， 李英， 等． 防喷器控制装置液压油强制过滤系统设计 f J 1 ． 石油矿场机械， 2 0 1 1 , 4 0 4 5 0 5 3 ． [ 5 】 孟少辉， 何伟红， 等． 防喷器控制系统的可靠性分析[ J ] 石 油工 业技术监督， 2 0 1 3 ， 2 9 1 0 1 8 - 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