中國石油塔里木油田分公司

塔里木高壓氣田井口安全控制系統(tǒng)

李國娜 吉萬成 張春生 青彩霞 許愛華 袁 媛

中國石油塔里木油田分公司

液控系統(tǒng)是井口安全控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。采用自帶液壓裝置驅(qū)動(dòng)，不需要外部高壓動(dòng)力設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)井下安全閥（SCSSV）、主安全閥（MSSV）、翼安全閥（WSSV）的開啟和關(guān)閉，當(dāng)閥后壓力超高、火災(zāi)、易熔塞熔化或管線破裂時(shí)可實(shí)現(xiàn)井口安全閥的自動(dòng)關(guān)閉。塔里木高壓氣井采用液壓控制盤、RTU與配電系統(tǒng)一體化的設(shè)計(jì)，優(yōu)化了通訊與控制方案，減少了一些重復(fù)的通訊傳輸、控制運(yùn)算環(huán)節(jié)，從而使控制系統(tǒng)更簡(jiǎn)潔、更可靠。

高壓；井口；液壓；安全控制

1 液壓控制系統(tǒng)

液控系統(tǒng)是井口安全控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。采用自帶液壓裝置驅(qū)動(dòng)，不需要外部高壓動(dòng)力設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)井下安全閥（SCSSV）、主安全閥（MSSV）、翼安全閥（WSSV）的開啟和關(guān)閉，當(dāng)閥后壓力超高、火災(zāi)、易熔塞熔化或管線破裂時(shí)可實(shí)現(xiàn)井口安全閥的自動(dòng)關(guān)閉。

1.1 高壓液動(dòng)部分

對(duì)于井口壓力在80MPa左右的氣井，高壓液動(dòng)系統(tǒng)由1臺(tái)輸出壓力為20 000 psi的電動(dòng)高壓油泵作為動(dòng)力源，為開啟井下安全閥提供動(dòng)力。井下安全閥采用無差壓平衡，液壓管線失壓后關(guān)閉。

1.2 低壓液動(dòng)部分

低壓液動(dòng)部分控制主安全閥和翼安全閥。液壓油通過低壓泵增壓至6 000 psi，經(jīng)單流閥、機(jī)械壓力表、壓力變送器、溢流閥后，為主、翼閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力。流程與高壓液動(dòng)部分大體相同。

1.3 液動(dòng)控制系統(tǒng)（先導(dǎo)壓力）

液動(dòng)控制系統(tǒng)為各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的先導(dǎo)閥及易熔塞提供控制壓力。由低壓泵增壓的液壓油經(jīng)調(diào)壓閥降壓至80 psi后，一方面經(jīng)壓力表、電磁閥后到達(dá)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的先導(dǎo)閥，為先導(dǎo)閥提供控制壓力；另一方面經(jīng)球閥、先導(dǎo)壓力復(fù)位閥、機(jī)械壓力表、壓力開關(guān)到達(dá)井口易熔塞，為易熔塞提供壓力。

2 RTU控制系統(tǒng)

塔里木高壓氣井RTU系統(tǒng)將井口液控系統(tǒng)與地面控制部分集成，可實(shí)現(xiàn)以下功能：①對(duì)液壓回路進(jìn)行監(jiān)控；②有序地對(duì)WSSV、MSSV和SCSSV進(jìn)行關(guān)斷和開啟，實(shí)現(xiàn)井口控制盤上的人工緊急關(guān)斷以及報(bào)警狀態(tài)下的自動(dòng)聯(lián)鎖關(guān)斷；③檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，并對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，為中央控制室提供報(bào)警信息，同時(shí)接收中控室下發(fā)的控制信號(hào)。

井口二級(jí)節(jié)流后安裝壓力變送器，RTU控制器對(duì)壓力檢測(cè)值（壓降速率）分別計(jì)算，與超高壓、低壓報(bào)警設(shè)定值進(jìn)行比較。當(dāng)壓降速率大于0.2MPa，并且持續(xù)120 s，同時(shí)壓力檢測(cè)值小于低壓報(bào)警值時(shí)則判斷為有爆管報(bào)警，向井口液控柜發(fā)出關(guān)井信號(hào)關(guān)井。

為保證壓力檢測(cè)信號(hào)的可靠性，在關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置3臺(tái)壓力變送器，對(duì)3臺(tái)壓力變送器信號(hào)進(jìn)行三選二的邏輯運(yùn)算，提高控制系統(tǒng)的可靠性。

3 通訊與配電系統(tǒng)

井口設(shè)備與中央控制室的通訊采用SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字傳輸）設(shè)備，RTU信號(hào)通過光電轉(zhuǎn)換設(shè)備接入SDH，經(jīng)光纖傳輸至中央控制室；同時(shí)將主控室的控制指令解調(diào)成RTU控制器可接受的信息并執(zhí)行。

系統(tǒng)斷電時(shí)，液控系統(tǒng)的電磁閥均失電，液動(dòng)主閥、液動(dòng)翼閥、油嘴將同時(shí)關(guān)閉，各級(jí)安全閥在關(guān)閉時(shí)受到較大的沖擊，而且井下安全閥背壓得不到保障，影響開井操作。因此設(shè)置UPS電源，可提供斷電保護(hù)大于12 h的備用電。

4 結(jié)語

塔里木高壓氣井采用液壓控制盤、RTU與配電系統(tǒng)一體化的設(shè)計(jì)，優(yōu)化了通訊與控制方案，減少了一些重復(fù)的通訊傳輸、控制運(yùn)算環(huán)節(jié)，從而使控制系統(tǒng)更簡(jiǎn)潔、更可靠。

（欄目主持 楊 軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.010