孫美鳳，王紅波

（1.上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司 海上重工設(shè)計研究院，上海 200125；2.中交海洋工程船舶技術(shù)研究中心有限公司，上海 200125；3.上海中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，上海 200231）

節(jié)流壓井管匯功能分析及在鉆井船的應(yīng)用

孫美鳳1，2，王紅波3

（1.上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司 海上重工設(shè)計研究院，上海 200125；2.中交海洋工程船舶技術(shù)研究中心有限公司，上海 200125；3.上海中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，上海 200231）

節(jié)流壓井管匯是海洋石油鉆井工程中的重要安全設(shè)備之一。以鉆井船項目為例，簡要介紹其基于規(guī)范和船東要求的設(shè)計方法，以流體接口為切入點，細(xì)化該管匯在井控、壓井方面的功能，拋磚引玉，提出對于建造多功能應(yīng)急井控救援船的可行性思考。

節(jié)流壓井；管匯；井控；鉆井船；救援船

井涌、井噴是海上油氣開采遇到的最嚴(yán)重事故之一，而調(diào)查發(fā)現(xiàn)大部分井噴的直接原因是發(fā)現(xiàn)溢流后采取的井控措施不當(dāng)。節(jié)流壓井管匯作為井控裝備之一，是防噴的重要部分。使用中對其功能和遙控有嚴(yán)格要求，要滿足 API 6A、API 16C要求。

鉆井船作為浮船式移動鉆井平臺，能靈活移動具有自航能力，特別適應(yīng)深水或超深水作業(yè)，但這對壓井、井控以及應(yīng)急救援要求更高。本文將結(jié)合規(guī)范和實際項目，從管路接口方面介紹節(jié)流壓井管匯的設(shè)計方法，為其他項目作出借鑒，并提出節(jié)流壓井管匯未來在井控應(yīng)急救援項目中的應(yīng)用思考。

1 節(jié)流壓井管匯

事實上節(jié)流壓井管匯分為節(jié)流和壓井兩個管匯。發(fā)生井涌，防噴器關(guān)閉，通過鉆井液在節(jié)流管匯循環(huán)來平衡井下壓力。壓井管匯連接泥漿泵與鉆井四通。一般節(jié)流壓井管匯是以一個模塊形式出現(xiàn)，由（水下）防噴器組和節(jié)流壓井管匯等共同組成井控系統(tǒng)（圖1）。

設(shè)計時除了要遵守船級社要求外，至少還要遵循以下標(biāo)準(zhǔn)之一：

1）美國石油協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)（API）API 6A/16C/16F/RP53/ RP59；

2）兩個 ABS CDS 規(guī)范，即美國船級社鉆井系統(tǒng)分類和美國船級社鉆井系統(tǒng)認(rèn)證；

3）挪威國家石油標(biāo)準(zhǔn)（Norsok）D-001/007；

4）中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：SY/T5323—2004，SY/T5127—2002等。

需要強調(diào)的是，管匯控制系統(tǒng)應(yīng)能控制節(jié)流閥在≤30s時間內(nèi)從全開達(dá)到全關(guān)。

2 節(jié)流壓井管匯在鉆井船項目中的應(yīng)用

上海中遠(yuǎn)船務(wù)作為詳細(xì)設(shè)計方的鉆井船（N498項目），入級 ABS 船級社，鉆井系統(tǒng)遵循 ABS CDS 2011、API（6A/16C），船東為巴西石油。

下面介紹其節(jié)流壓井管匯及其控制系統(tǒng)配置。

2.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

船東要求的參數(shù)如下，表1

2.2 節(jié)流壓井管匯配置

此管匯主要由24手動手輪操作閘閥（3 1/16"，15 000psi）、13 個手動手輪操作閘閥（4 1/16"，10 000psi）、6 個雙驅(qū)動超越控制閘閥（3 1/16"，15 000psi）、2個手動手輪操作閘閥（2 1/16"，15 000psi）、2個手動手輪操作閘閥（2 1/16"，10 000psi）、2個液動節(jié)流閥（3 1/16"，15 000psi）、2個手動節(jié)流閥（3 1/16"，15 000psi）和一系列節(jié)流和壓井管線、溫度傳感器、活接頭和旋轉(zhuǎn)活接頭、三通、四通、五通等高壓附件組成，詳見圖2。

圖1 典型水下防噴器組節(jié)流壓井系統(tǒng)配置圖

表1 參數(shù)表

可見，各類閥門是管匯主要組成部分。閘閥只阻斷流體不調(diào)流量，在工作中不能處于半開半閉狀態(tài)。節(jié)流閥是井控工作的核心閥門，司鉆通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥使系統(tǒng)保持定值。所有閥門都要攜帶銘牌，標(biāo)示其主要參數(shù)并懸掛示意，管匯在不使用時，閥門要保持關(guān)閉狀態(tài)。

圖2 節(jié)流壓井管匯配置圖

下面按照接口具體介紹該管匯的功能：

（1）連接防噴器和節(jié)流閥。

連接防噴器組下鉆井四通，目的一是通過正循環(huán)壓井，一是處理井噴井涌的回流泥漿。

（2）連接高壓泥漿立管用來壓井。

單 向閥前壓力 為 7 500psi，閥后 壓 力為 15 000psi， 管線上安裝一段可移動的管段，用來提醒操作人員確定此項連接的目的，或者只有經(jīng)過授權(quán)才可以連接高壓泥漿管匯和節(jié)流壓井管匯，通過單向閥和可移動管段來實現(xiàn)充分隔離。

（3）連接水泥單元。

用于壓力高于 7 500psi到 15 000psi時應(yīng)急壓井循環(huán)。

（4）連接防噴器下部壓井閥與壓井管匯。

根據(jù)井口壓力控制鉆井液排量，壓井最高泵壓不能超過系統(tǒng)額定工作壓力的60%。

（5）/11連接泥氣分離器。

從井底返回的含有高氣體濃度的鉆井液從泥氣分離器上側(cè)面切向進(jìn)入，液氣分離，液體去往泥漿回收處理系統(tǒng)進(jìn)一步處理；氣體從分離器頂部透氣管排出，排出點高于井架頂部4米；清洗泥氣分離器的泥漿將會從底部虹吸部分最低處泄放到廢泥漿艙，再通過混合/駁運泵輸送往供應(yīng)船。

要通過控制節(jié)流閥開關(guān)來防止底部U型虹吸部分泥漿液封被吹通使泥漿進(jìn)入排氣管。

（6）/（7）連接左/右舷排舷外管線。

按照規(guī)范要求設(shè)置管線，作為泥氣分離器超負(fù)荷下的應(yīng)急排放，防止井噴。該管線要求盡可能順直布置。

（8）連接沉砂箱。

與分流器流量出口管線一起合并進(jìn)入沉砂箱，開始進(jìn)行各級分離處理。

（9）連接精確計量罐。

發(fā)生井涌，BOP關(guān)閉，強行下鉆至井底，上涌的泥漿通過節(jié)流壓井管匯進(jìn)入精確計量罐，用于檢測是否存在井漏等情況。

（10）連接燃燒臂。

通過燃燒臂燃燒井涌循環(huán)的碳?xì)浠衔铮菧y井系統(tǒng)功能組成的一部分。為防止人員、設(shè)備和船體結(jié)構(gòu)等受到熱輻射傷害，要調(diào)整燃燒臂使之位于下風(fēng)向，并輔以水簾保護(hù)。

12/13連接乙二醇注入單元。

位防止流體因壓力降低而結(jié)冰，在節(jié)流閥上游注入乙二醇。

工作時，管匯中任何一個節(jié)流閥都能被隔離和替換，節(jié)流和壓井管匯一備一用。

2.3 節(jié)流壓井控制系統(tǒng)配置

圖2中 CKS是節(jié)流壓井系統(tǒng)的儀表控制代碼，DCDA 是鉆井控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的儀控代碼。管該控制系統(tǒng)是用來遠(yuǎn)程/就地操作和監(jiān)控高壓管匯的系統(tǒng)，主要由一個節(jié)流控制面板（CCP）、一個可編程本地控制器（PLC）和一個本地控制面板（LCP）組成。節(jié)流壓井管匯的信號通過 PLC 收集。司鉆通過CCP來控制液壓閘閥和節(jié)流閥。當(dāng) CCP失電，通過LCP操作閥門、讀取管匯壓力。

3 在井控救援方面的未來趨勢

節(jié)流壓井管匯是活動裝置，可移動，與制造商和用戶溝通明確設(shè)計要求后，可以按需設(shè)計、生產(chǎn)多功能井控船。這方面歐美等發(fā)達(dá)國家具有先進(jìn)性，如果未來國內(nèi)也要發(fā)展多功能應(yīng)急井控救援船，可以考慮通過共用設(shè)備機座，依工況攜帶節(jié)流壓井管匯、高壓泥漿管匯和其他高壓或者高低壓控制轉(zhuǎn)換裝置，與失事井建立連接，來重建井口重建循環(huán)、控制油氣泄漏，完成壓井、固井、完井。

4 結(jié)束語

本文依據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，依托鉆井船項目實際配置，詳細(xì)介紹節(jié)流壓井管匯各功能。在未來，可移動的模塊化節(jié)流壓井管匯可以與井口防噴器組、液壓控制系統(tǒng)、配置壓井液裝置等共同組成井控裝備，建成多功能井控船或者與 PSV 等合作，在更多的復(fù)雜井控救援工作中發(fā)揮作用。

[1] ABS Guide for the Classification of Drilling Systems[S].

[2] API Specification 16C for Choke and Kill Systems[S].

[3] ABS Rules for Building and Classing Steel Vessels[S].

[4] SY/T 5323，節(jié)流壓井系統(tǒng)[S].

[5] SY/T 5127，井口裝置和采油樹規(guī)范（部分閥門）[S].

[6] SY/T 5964，鉆井井控裝置組合配套安裝調(diào)試與維護(hù)[S].

Functional Analysis of Choke and Kill Manifold and Apply to Drill Ship Project

Sun Mei-feng，Wang Hong-bo

Choke & Kill manifold is one of the important safety equipments in offshore oil drilling engineering.Taking an drill ship project as example，this paper briefly introduces the design method of C&K manifold based on the specifications and owner’s requirements；Taking the fluid interface as the breakthrough point，detail the description of the function of the manifold in well controlling and well killing；serve as a modest spur to come forward with the construction of multi-functional emergency well controlrescue ship.

choke &kill；manifold；well control；drill ship；rescue ship

U674.381

A

1003-6490（2017）06-0237-02

2017-05-05

孫美鳳（1984—），女，山東煙臺人，助理工程師，主要研究方向海洋工程裝備制造。