徐 林，謝維濱

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300450）

海上采油平臺(tái)是開采海洋石油資源的重大裝置，在世界各國均被廣泛應(yīng)用。而采油樹的作用則是將地下的石油采集出來，石油從采油樹出來經(jīng)過生產(chǎn)計(jì)量管匯進(jìn)入處理流程。依托井口控制盤對(duì)采油系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)異常情況發(fā)生時(shí)將危害降低到最小。因?yàn)槠脚_(tái)上油井?dāng)?shù)量較多，每口油井都有自己的狀態(tài)異常關(guān)斷信號(hào)，回壓監(jiān)測(cè)就是其中一種?；貕焊吒邥r(shí)則說明后端管線有堵塞或者介質(zhì)黏稠導(dǎo)致流通困難，為了防止壓力超過管線的安全值，壓力高高信號(hào)觸發(fā)停泵，壓力低低則說明管線有泄漏或者泵入口沒液，也會(huì)觸發(fā)停泵信號(hào)。

1 井口控制盤簡介

井口控制盤是油田生產(chǎn)中的重要設(shè)備。井口控制盤用來控制采油樹的地面安全閥（WSSV）和井下安全閥（SCSSV）。井口控制盤分為公用部分和單井控制模塊。通過公用部分對(duì)所有井進(jìn)行控制，單井控制模塊控制單口井。井口控制盤主要功能是油井井上井下安全閥的控制，同時(shí)兼顧實(shí)現(xiàn)自動(dòng)安全保護(hù)功能。在遠(yuǎn)自動(dòng)安全保護(hù)中具有典型代表的為ESD關(guān)停功能、易熔塞報(bào)警關(guān)斷功能、回路壓力檢測(cè)異常關(guān)斷功能等。為實(shí)現(xiàn)海上平臺(tái)井口控制盤回路壓力檢測(cè)異常關(guān)斷功能，高低壓導(dǎo)閥應(yīng)用越來越普遍。

2 高低壓導(dǎo)閥原理介紹

高低壓導(dǎo)閥閥組由兩個(gè)氣動(dòng)的壓力開關(guān)組成，高低壓導(dǎo)閥組直接監(jiān)測(cè)流程的壓力，當(dāng)流程壓力正常時(shí)，兩個(gè)壓力開關(guān)的控制氣路均導(dǎo)通并作用到井口盤單井抽屜的氣控閥上，高低壓導(dǎo)閥現(xiàn)場使用見圖1。

圖1 高低壓導(dǎo)閥現(xiàn)場使用

高低壓導(dǎo)閥動(dòng)作方式一：當(dāng)流程回壓超過1850kPa時(shí)，壓力高開關(guān)動(dòng)作，控制氣路不再導(dǎo)通，高開關(guān)與氣控閥之間連接管線內(nèi)的控制氣被泄放掉，高低壓導(dǎo)閥高壓側(cè)氣控管線的PT報(bào)警，中控系統(tǒng)給出油井關(guān)斷信號(hào)。當(dāng)流程回壓低于1 100kPa時(shí)，壓力低開關(guān)動(dòng)作，控制氣路不再導(dǎo)通，低開關(guān)與氣控閥之間連接管線內(nèi)的控制氣被泄放掉，高低壓導(dǎo)閥低壓側(cè)氣控管線的PT報(bào)警，中控系統(tǒng)給出油井關(guān)斷信號(hào)。

高低壓導(dǎo)閥動(dòng)作方式二：當(dāng)高低壓導(dǎo)閥回壓高高和低低的PT被旁通時(shí)，一旦流程壓力異常達(dá)到高高或低低的報(bào)警值，相應(yīng)的控制氣會(huì)被泄放掉，沒有了先導(dǎo)氣，先導(dǎo)閥氣路不再導(dǎo)通，單井抽屜的井上安全閥的手拉閥在彈簧的作用下關(guān)閉，單井井上安全閥液壓油壓力低低的壓力開關(guān)動(dòng)作，此信號(hào)從單井抽屜直接連接到變頻柜的控制線路中，壓力開關(guān)觸點(diǎn)斷開輸出停泵信號(hào)使油井關(guān)停。

高低壓導(dǎo)閥重要特點(diǎn)：不受人為操作影響，直接起到相應(yīng)保護(hù)作用，控制原理見圖2。

圖2 高低壓導(dǎo)閥控制原理圖

3 幾種常用的回壓監(jiān)測(cè)裝置介紹與對(duì)比

3.1 壓力開關(guān)

在早期的生產(chǎn)流程中使用的就是電控的壓力開關(guān)，用于監(jiān)測(cè)回壓的壓力高高和低低，開關(guān)的觸點(diǎn)直接接入到中控系統(tǒng)DI卡件。當(dāng)管匯的回壓出現(xiàn)異常并達(dá)到壓力開關(guān)的動(dòng)作值時(shí)，壓力開關(guān)的開閉點(diǎn)狀態(tài)切換，中控系統(tǒng)接收到報(bào)警信號(hào)后產(chǎn)生關(guān)斷，停泵。

3.2 壓力變送器

隨著模擬量輸入卡件的廣泛應(yīng)用，壓力監(jiān)測(cè)開始采用壓力變送器，壓力變送器相對(duì)于壓力開關(guān)就更加直觀，可以實(shí)時(shí)看到流程的壓力值，可以根據(jù)壓力的歷史數(shù)據(jù)曲線對(duì)流程的異常進(jìn)行分析，同時(shí)也可以看到壓力當(dāng)前值與關(guān)斷值之間的差值，但是當(dāng)壓力達(dá)到高高或低低的關(guān)斷值時(shí)同樣會(huì)觸發(fā)油井關(guān)停的邏輯。

3.3 高低壓導(dǎo)閥

近幾年，海上平臺(tái)新投用油井的井口盤都采用了高低壓導(dǎo)閥，而高低壓導(dǎo)閥比之前的控制邏輯復(fù)雜了一些，之前只使用一個(gè)壓力開關(guān)或者壓力變送器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，現(xiàn)在需要一個(gè)高低壓導(dǎo)閥閥組以及兩個(gè)壓力變送器來組合完成。高低壓導(dǎo)閥同樣用于監(jiān)測(cè)回壓，兩個(gè)PT則是用于監(jiān)測(cè)兩個(gè)控制氣回路的壓力。當(dāng)高低壓導(dǎo)閥動(dòng)作后，相應(yīng)的控制氣路被泄放掉，ESD信號(hào)觸發(fā)導(dǎo)致油井關(guān)停。

3.4 組合模式

綜合考慮以上三種監(jiān)控手段，可以考慮進(jìn)行組合使用，將有效彌補(bǔ)各單項(xiàng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的不足之處，保護(hù)裝置優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表1。

表1 保護(hù)裝置優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

組合一。壓力開關(guān)+壓力變送器：兩者在功能上確實(shí)彌補(bǔ)了回壓實(shí)時(shí)監(jiān)控問題，但兩者之間的組合從實(shí)際應(yīng)用上講并未優(yōu)于壓力變送器，同時(shí)信號(hào)旁通后將無法起到保護(hù)作用，不推薦使用；

組合二。壓力開關(guān)+高低壓導(dǎo)閥：從原理上講，高低壓導(dǎo)閥也是由壓力開關(guān)組合而成，從而兩者之間的組合有些功能性的重復(fù)，同時(shí)并未彌補(bǔ)實(shí)時(shí)監(jiān)控回壓缺項(xiàng)，不推薦使用；

組合三。壓力變送器+高低壓導(dǎo)閥：可實(shí)時(shí)監(jiān)控回壓變化，又可以杜絕人員手動(dòng)旁通信號(hào)帶來的保護(hù)功能缺失，從現(xiàn)場使用來講是最佳的選擇方式。

4 結(jié)語

通過幾種回壓監(jiān)測(cè)裝置的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，高低壓導(dǎo)閥在安全可靠性方面的優(yōu)勢(shì)明顯優(yōu)于其他壓力監(jiān)測(cè)裝置，同時(shí)結(jié)合壓力變送器進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，這種組合對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)的海上作業(yè)來講是安全性最高的組合方式。結(jié)合現(xiàn)場多年海上使用經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)下安全環(huán)保態(tài)勢(shì)越來越嚴(yán)峻，高低壓導(dǎo)閥廣泛應(yīng)用于油田現(xiàn)場，保證了生產(chǎn)流程的安全穩(wěn)定。