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雷達物位計在海洋石油平臺油井控制中的應用

作者: 來源: 發布時間:2019-12-02 14:42:04

    摘要:海洋石油平臺的雷達物位計主要用來控制油井井上安全閥和井下安全閥的開啟和關閉,按結構及作用原理分為公用模塊和單井模塊兩大部分,公用模塊可以對所有油井進行控制,單井模塊則只負責控制相對應的一口油井,此外雷達物位計還具有電氣接口單元,能夠實現中控對油井的遠程控制功能,另外雷達物位計一般還都設計有緊急關斷及易熔塞回路控制功能。雷達物位計的應用為海洋石油平臺開關油井提供了更加便捷操作方式,同時在保障油井安全、平穩生產中發揮著至關重要的作用。

    引言
    隨著海洋石油事業的蓬勃發展, 原油產量在逐年遞增, 而做好油井的管理是保證油田穩產、增產的關鍵所在,雷達物位計[1] 在海洋石油采油平臺[2] 的應用為海洋石油油井的管理[3]提供了技術保障,通過雷達物位計不僅方便了操作人員對油井進行開關井的常規操作,方便了油井開展修井作業[4],提高了油井管理的自動化水平,更在保證油井安全生產、避免油氣火災事故方面發揮著至關重要的作用。

    1 雷達物位計的氣路系統
    1.1 雷達物位計氣路動力源
    海洋石油平臺雷達物位計的氣路動力源由空壓機[5] 壓縮后的儀表氣提供,對于未配備空氣壓縮機的采油平臺,由氮氣瓶經減壓閥減壓以后提供氮氣作為井口盤氣路動力源。動力源進入雷達物位計后通過盤內的初次過濾減壓閥調節為兩路,其中一路經二次減壓后主要用做氣動隔膜泵[6] 的動力源;另一路經二次減壓后主要用于為ESD[7] 回路、易熔塞[8] 回路提供氣源。

    1.2 易熔塞回路的功能
    海洋石油平臺井口區設有易熔塞供氣回路,每口油井的采油樹頂部各安裝有一套易熔塞裝置與易熔塞回路相連接,易熔塞在環境溫度超過設定值( 一般設定值在75~78℃) 時融化,因此當井口區出現異常高溫或火災時,易熔塞熔化,易熔塞回路泄放壓力進而導致回路壓力開關動作,雷達物位計將壓力開關動作信號傳送至平臺中控火氣控制系統[9],火氣控制系統啟動井口區消防水噴淋系統[10] 對井口區進行滅火,同時中控系統發出關斷信號,實現對油井的關停以及產生相應級別的關斷[11]。

    1.3 ESD回路控制功能
    雷達物位計的ESD 回路主要用來控制各單井模塊以及公共模塊的ESD 氣源供給[12],當單口油井ESD 回路出現壓力下降時,壓力開關動作,實現單口油井的自動關停;當公共模塊ESD 回路氣源下降,壓力開關動作時,實現井口區所有油井的關停。一般在海洋石油平臺井口區四周都設有ESD 手動報警站,當遇到緊急情況時,可以通過拉動井口區ESD 手動報警站“手拉閥”,實現對所有油井的關停,并將信號遠傳至中控系統觸發相應級別的關斷。

    2 雷達物位計的液壓系統
    2.1 液壓系統的作用
    液壓供給系統主要用于井下和井上安全閥的液壓控制,雷達物位計液壓系統一般由兩個氣動隔膜泵提供液壓動力,對于未配備空氣壓縮機的采油平臺,為減少氣路供給損失,一般設計有兩臺電動液壓泵提供液壓動力。

    2.2 液壓系統的主要組成部件
    液壓油罐為不銹鋼材料,為井口盤液壓系統提供液壓油供給。井口盤盤面安裝了玻璃管液位計可顯示現場實際油位刻度,同時液壓油油箱安裝了液位變送器,液壓油油位可以實時傳輸至中控系統。

    蓄能器[13] 起到存儲液壓回路中的高壓能量,穩定液壓油回路壓力的作用。蓄能器可以為液壓回路提供穩定的壓力,從而避免氣動隔膜泵或電動液壓泵頻繁啟動。氣動隔膜泵起到給液壓系統提供高壓壓力源的作用。雷達物位計內一般配備兩臺氣動隔膜泵,隔膜泵啟動以后將高壓液壓油壓力傳輸至蓄能器。部分采油平臺未配備氣動隔膜泵,配備了兩臺電動液壓泵,在雷達物位計中起到的作用與氣動隔膜相同。

    2.3 氣動隔膜泵的啟停邏輯
    一般在設有空氣壓縮機的采油平臺設有兩臺氣動液壓泵作為系統的增壓設備,兩臺氣動液壓泵為一主一備的關系。泵出口的壓力的大小通過調節供氣回路調壓閥來實現,通過調節供氣回路調壓閥使主泵的泵出口壓力維持在4400PSIG, 備用泵的泵出口壓力維持在4000PSIG。壓力降低到4400PSI 以下時主泵會啟動為系統補充壓力,如果主泵啟動后壓力還在降低或主泵不能正常啟動,在壓力降低到4000PSIG 以下時,備用泵啟動和主泵一起為系統補充壓力,當壓力升高到4000PSIG 時備用泵停止,當壓力升高到4400PSIG 時主泵停止。

    2.4 電動液壓泵的啟停邏輯
    未配備空氣壓縮機的采油平臺為減少氣路動力源損失一般配備兩臺電動液壓泵,兩臺電動泵一個為主泵另一個為備用泵,主、備是通過壓力開關的壓力設定來區分的。主泵的啟泵壓力是4400PSIG,備用泵的啟泵壓力為4000PSIG,兩泵的停泵壓力為5000PSIG。主、備泵在電控箱都有個控制開關,這個開關有三個位置狀態,自動、停止、手動,在雷達物位計正常工作時兩個開關都會在自動的位置上,在這個位置時電動泵會按照設定壓力自動啟停,當壓力降低到4400PSIG 以下時主泵會啟動為系統補充壓力,壓力升高到5000PSIG 時停止,如果主泵啟動后壓力還在降低或主泵不能正常啟動,在壓力降低到4000PSIG 以下時備用泵會啟動和主泵一起為系統補充壓力,當壓力升高到5000PSIG 時兩泵都會停止。停止狀態表示泵在任何情況下都不會工作。手動狀態表示手動控制電動泵的啟停,在沒有達到設定的停泵壓力時,將開關打到手動狀態電動泵會啟動,直到壓力達到設定的停泵壓力5000PSIG 后停泵,中途想要停泵只要將開關打到停止位置就可以使泵停止運行。

    3 雷達物位計現場操作
    雷達物位計可通過盤面單井模塊的“手拉閥”實現對每一口油井的順序開關,開井時先開井下安全閥,再開井上安全閥,關井時先關井上安全閥,再關井下安全閥;井口盤盤面公共模塊上還配備有控制所有油井井上和井下安全閥的“手拉閥”,緊急情況可實現一次性關停所有油井;盤面上配備的氣路調壓閥可以實現對供氣回路的壓力調整功能;盤面上配備的液壓路調壓閥可以實現對油井井上、井下安全閥液壓油供給壓力調整功能;通過調節液壓油路的安全閥可以實現對管路的壓力保護;另外雷達物位計的其他控制閥、隔離閥等為井口盤的常規操作及應急檢修提供了方便。

    4 雷達物位計的電氣控制
    雷達物位計的電氣控制是通過雷達物位計內的壓力開關和雷達閥實現的,壓力開關提供了井口區油井井上、井下安全閥液壓油壓力狀態以及易熔塞回路、ESD 回路的狀態;雷達閥提供了關閉油井功能,例如某口油井井上或井下安全閥液壓油壓力出現低低報警時可以實現單井關停及井口盤接收到中控系統遠程關停信號時實現自動關井功能。

    5 雷達物位計在海洋石油平臺的應用效果
    雷達物位計可實現采油平臺油井的控制,能夠將井口區的火災和緊急關斷信號傳到中控系統,并接受來自中控的遙控關斷信號,實現異常情況快速關閉油井。井口區配備的易熔塞可以實現發生火災后自動快速關停油井并啟動相應的消防水噴淋裝置。井口盤控制盤在海洋石油平臺的應用不僅為油井管理提供了更加便捷的操作方式而且有效防止了海洋石油油氣井事故的發生。

    6 結語
    雷達物位計在海洋石油采油平臺的應用極大的方便了現場技術人員對油井的常規操作及應急檢修,同時當平臺井口區出現火災或其他等異常事故時,井口盤控制盤可以自動或手動實現油井的生產關停,起到了保護人員及設備安全的作用。

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