許慶陸（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300459）

在海洋石油井口的開采過程中，井口控制技術(shù)隨著科技的進步也得到了長足發(fā)展，由最初始的單純手動控制向自動控制演變，并形成了兩種典型的控制系統(tǒng)，從而大大加強了海洋石油井口生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性及可監(jiān)控性。

1 井口控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成

1.1 設(shè)施設(shè)備

每種控制系統(tǒng)都是由以下設(shè)施設(shè)備構(gòu)成：信號處理系統(tǒng)、井口盤、流程儀表設(shè)備及各部分之間的連接材料。

（1）信號處理系統(tǒng)：由于在海洋石油平臺中央控制系統(tǒng)（簡稱中控）是整個海上平臺的控制核心，可分門別類的接收各設(shè)施設(shè)備傳遞的信號并作出對應(yīng)的響應(yīng)，以實現(xiàn)對現(xiàn)場監(jiān)測及控制，其下分為三部分：PCS（過程控制系統(tǒng)）、ESD（應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng)）和F&G（火氣系統(tǒng)），故井口的控制信號最終也需進入中控進行并由其處理，在這里也可以說井口的信號處理系統(tǒng)即為中控。

（2）井口盤：為整個井口控制系統(tǒng)的動力及執(zhí)行單元，分為公用模塊和單井模塊，公用模塊能對全部井或部分井進行整體操控，單井模塊由若干個完全相同的單井操控抽柜構(gòu)成，每一抽柜具體操控每一口井。單井操控抽柜與公用模塊之間有隔離閥，關(guān)閉隔離閥，拆開接頭，可將單井操控抽柜從井口控制盤中取出。

（3）流程儀表設(shè)備：常用的為高低壓導(dǎo)閥、壓力變送器、溫度變送器等。

（4）連接材料：主要為儀表管及其附件、控制電纜等。

1.2 控制信號

按照信號交換方式可簡單的分為：輸出信號和輸入信號，2種井口控制系統(tǒng)的控制信號都是18個，輸入信號14個，輸出信號為4個。

2 井口控制系統(tǒng)的分析比較

2.1 控制原理

輸入信號如下：

（1）井口盤-公用模塊至PCS 系統(tǒng)信號3 個：翼安全閥集管氣壓高/低報警、儀表器進口壓力低報警、井下安全閥集管液壓高高/低抵報警；

（2）井口盤-單井模塊至PCS系統(tǒng)信號1個：單井翼/井下安全閥開/關(guān)狀態(tài)；

（3）流程儀表至PCS系統(tǒng)信號2個：流程壓力低/高報警、流程溫度低/高報警；

（4）井口盤-公用模塊至ESD 系統(tǒng)信號4個：液壓油位低低報警、總井井上及井下閥關(guān)斷報警、總井井上閥關(guān)斷報警、ESD手動報警站壓力報警；

（5）井口盤-單井模塊至ESD 系統(tǒng)信號2個：單井井下安全閥開/關(guān)狀態(tài)、單井翼安全閥開/關(guān)狀態(tài)；

（6）流程儀表至ESD 系統(tǒng)信號1 個：流程壓力低低/高高報警；

（7）井口盤-公用模塊至F&G系統(tǒng)信號1個：井口區(qū)易熔塞回路壓力報警；

輸出信號如下：

（8）ESD系統(tǒng)至井口盤-公用模塊信號3個：總井關(guān)停信號、總井井上閥關(guān)停信號、關(guān)停所有液壓泵信號；

（9）ESD 系統(tǒng)至井口盤-單井模塊信號1 個：單井井上閥關(guān)停信號；

輸入信號如下：

（1）井口盤-公用模塊至PCS 系統(tǒng)信號1 個：儀表器進口壓力低報警；

（2）井口盤-單井模塊至PCS系統(tǒng)信號1個：單井翼/井下安全閥開/關(guān)狀態(tài)；

（3）流程儀表至PCS系統(tǒng)信號2個：流程壓力低/高報警、流程溫度低/高報警；

（4）井口盤-公用模塊至ESD 系統(tǒng)信號6個：液壓油位低低報警、總井井上及井下閥關(guān)斷報警、總井井上閥關(guān)斷報警、ESD手動報警站壓力報警、翼安全閥集管油壓低低/高高報警、井下安全閥集管油壓低低/高高報警；

（5）井口盤-單井模塊至ESD 系統(tǒng)信號2個：流程壓力低低報警、流程壓力高高報警、單井翼安全閥開/關(guān)狀態(tài)；

（6）井口盤-公用模塊至F&G系統(tǒng)信號1個：井口區(qū)易熔塞回路壓力報警；

輸出信號如下：

（7）ESD 系統(tǒng)至井口盤-公用模塊信號3 個：總井井下安全閥關(guān)停信號、總井井上閥關(guān)停信號、關(guān)停所有液壓泵信號；

（8）ESD 系統(tǒng)至井口盤-單井模塊信號1 個：單井井上閥關(guān)停信號；

2.2 種控制系統(tǒng)的比較分析

通過原理示意圖進行比較，2種控制系統(tǒng)有以下不同：

（1）流程儀表信號所進的系統(tǒng)的路徑不同，第一種系統(tǒng)流程儀表信號直接進入中控PCS/ESD系統(tǒng)，第二種系統(tǒng)流程儀表進入PCS系統(tǒng)的信號沒有變化，但進入ESD系統(tǒng)的信號是先進入井口盤-單井模塊，然后再進如ESD系統(tǒng)。

（2）井口盤-公用模塊至PSC/ESD 系統(tǒng)不同，原因為：第一種系統(tǒng)把進入井口盤的氣體分為了翼安全閥集管氣壓高/低報警和儀表器進口壓力低報警2種信號，并和井下安全閥集管液壓高高/低抵報警信號一起作為PCS系統(tǒng)監(jiān)測報警使用；而第二種系統(tǒng)則取消了翼安全閥集管氣壓高/低報警信號，同時把井下安全閥集管液壓高高/低抵報警信號納入ESD 系統(tǒng)進行監(jiān)控報警，并增加了翼安全閥集管液壓低低/高高報警信號；

（3）井口盤-單井模塊至ESD 系統(tǒng)的信號數(shù)量不同，原因為：第二種系統(tǒng)中2個流程儀表信號先進入井口盤-單井模塊，再進入ESD 系統(tǒng)，故導(dǎo)致其井口盤-單井模塊至ESD 系統(tǒng)的信號增加。

以上的不同，導(dǎo)致2種系統(tǒng)在實際應(yīng)用的材料也有所不同，

（4）流程儀表方面：第一種系統(tǒng)由于流程儀表信號（壓力信號）直接進入ESD 系統(tǒng)，故在實際應(yīng)用可直接使用壓力開關(guān)或者壓力變送器，通過儀控電纜以電信號形式進入ESD 系統(tǒng)；而第二種系統(tǒng)因井口盤不具備處理電信號的能力，故只能使用高低壓導(dǎo)閥，通過儀表管以氣信號進行井口盤進行氣/電信號轉(zhuǎn)換，然后才能進入ESD系統(tǒng)。

（5）井口盤方面：第二種系統(tǒng)由于需對流程儀表信號進行轉(zhuǎn)換，故需在其內(nèi)部增加氣/電轉(zhuǎn)換裝置，同是由于其把WSSV（翼安全閥）和SCSSV（井下安全閥）的液壓信號進行了細分（為井下安全閥集管液壓高高/低抵報警信號和翼安全閥集管液壓低低/高高報警信號翼安全閥集管液壓低低/高高報警信號），所以在內(nèi)部也需增加了變送裝置。

3 結(jié)語

（1）信號穩(wěn)定方面：電信號相對于氣信號比較穩(wěn)定，同時不像氣管線似的存在泄露的情況；

（2）控制方面：第二種系統(tǒng)相較于第一種系統(tǒng)雖然對部分井口信號進行了細化，但由于不是針對單井模塊，故所起的作用并不十分明細。

（3）成本方面：由于海洋石油平臺井口區(qū)環(huán)境惡劣，空氣潮濕且存在腐蝕物質(zhì)，溫差變化大，故在同等條件下，電纜、壓力開關(guān)或者壓力變送器等相較于高低壓導(dǎo)閥和儀表管，其價格上具備一定優(yōu)勢；同時第二種系統(tǒng)井口盤在氣/電轉(zhuǎn)換裝置和變送裝置使用上也較多。

故總體而論，第一種井口系統(tǒng)具有較好的使用價值。希望隨著科技的發(fā)展進步，能在控制上進行進一步的精細化，做到單井精準(zhǔn)控制，則會有更好更高級的控制系統(tǒng)出現(xiàn)和使用。