深水半潜式钻井平台防喷器控制系统升级探讨

为了解决深水半潜式平台防喷器控制系统存在系统落后、操作时间长、应急能力不足、冗余度低等问题,此文从深水半潜式钻井平台防喷器地面控制和水下控制系统分析,对比超深水半潜式钻井平台防喷器控制系统特点,结合实际现场作业经验和需求,探讨将目前深水半潜式钻井平台防喷器地面与水下控制系统进行适当的改造与升级方法,以实现较小的投入,达到快速升级防喷器控制系统和稳定安全地操作水下防喷器的目的,提出了改进升级的方法,旨在为今后我国深水半潜式钻井平台防喷器控制系统升级工作提供参考。     

储能瓶可用液量分析与使用建议

防喷器及其控制系统是石油钻井作业中必不可缺少的设备,而储能瓶又是防喷器控制系统的重要设备,因此对储能瓶可用液量进行分析变得相当重要。介绍了与储能瓶密切相关的常识、概念和储能瓶的工作原理,并利用函数曲线直观详细地分析了地面储能瓶和水下储能瓶可用液量与其内氮气压力之间的关系,并给出可操作性强的使用建议。     

深水剪切闸板防喷器控制压力平衡装置研究

水下防喷器及控制系统是确保安全钻井的海洋井控装备,需要使用水下蓄能器提供压力控制液。随着工作水深的增加,水下蓄能器数量骤增。为了减少水下蓄能器的使用数量,设计了深水剪切闸板防喷器控制压力平衡装置。该装置通过海水静压平衡深水剪切闸板防喷器打开和关闭功能的控制压差,降低最小操作压力,提高水下蓄能器的容积率,进而减少水下蓄能器的使用数量,使额定压力21.0 MPa的水下防喷器控制系统能够完成高压剪切关井;在紧急情况可以使用海水关闭剪切闸板防喷器,确保钻井安全。通过计算1 500 m钻井平台水下剪切闸板防喷器加装控制压力平衡装置后,只需配备16个57 L水下蓄能器,水下蓄能器使用量减少为原控制系统的1/2,因此减小了水下防喷器控制系统的体积。该装置的应用可降低钻井装备的成本。     

油气井井口智能控制系统研究与应用

油气井井口智能控制系统是以现有的电气控制及无线遥控地面防喷器控制技术为基础,硬件上增加1套触摸屏式司钻台,同时把节流管汇控制箱集成在防喷器控制装置之上;软件上根据钻井施工过程的工况,把开、关井程序植入控制系统之中,最大化地实现钻井过程中防喷器、节流压井管汇的智能化自动控制,提高了工作效率,降低了劳动强度,提升了钻井施工的安全性能。触摸屏式司钻台的操作界面具有自定义功能,可以根据钻井现场防喷器及节流压井管汇实际的排列布局,进行软件界面的设置,保证界面和实物一致,提高控制的准确性和安全性。     

深水水下防喷器控制系统蓄能器能力分析

根据蓄能器系统的工作环境和工作状态,将水下防喷器控制系统蓄能器分为地面蓄能器、水下蓄能器和应急蓄能器等3类,分析了水深对不同蓄能器系统主要参数的影响。提高蓄能器的承压能力,可以减小控制系统的预压力,从而减少地面蓄能器的个数,节省平台空间。不同蓄能器系统主要技术参数随水深的变化趋势差异较大,在蓄能器系统控制能力设计与校核时须特别注意。     

无线传感器网络在水下防喷器控制系统中的应用

针对海洋上逃生、救援、作业及其困难的问题,水下防喷器及控制系统的可靠性、安全性尤为重要。把无线传感器网络应用到水下防喷器控制系统,提出了一种能量有效无线传感器网络通信算法,使各控制终端之间采用一种自组网、多路径传输的形式,在原通信组网方式的基础上进一步增加系统的可靠性和安全性。     

水下防喷器控制系统故障分析及其处理——以萨哈林某井为例

阐述了半潜式钻井平台水下防喷器控制系统的工作原理,以"勘探X号"半潜式钻井平台在俄罗斯萨哈林海域作业时防喷器控制系统出现的故障为例,分析其故障原因,介绍处理方法和应对措施;给半潜式钻井平台水下防喷器控制系统故障分析和处理提供借鉴和指导作用,特别是半潜式钻井平台在寒冷海域和深水区域作业时。     

特大型钻井单闸板防喷器的研制

为满足用户的要求,在成功开发各型闸板防喷器系列产品的基础上,又成功地开发了我国首台特大型钻井单闸板防喷器。该防喷器采用APISpec6A法兰与其它井口设备连接,关闭及打开闸板总成均采用液压操作,闸板关闭后采用手动锁紧闸板轴的方法,可实现防喷器地面控制系统泄压。现场使用情况表明,它能满足钻井作业需要。按APISpec53推荐标准,每使用14d试压1次,共试压3次,均合格。在倒换井口之后进行常规检查,各部件均正常、完好,其经济效益是非常可观的。     

电控型地面防喷器控制装置研制

气控型地面防喷器控制装置在使用过程中存在控制滞后时间长、气管线因水气凝结结冰而堵塞,导致控制失灵等问题。目前,其他厂家生产的电控型地面防喷器控制装置未完全脱离气源的限制。为解决以上问题,研制了数字化纯电控型地面防喷器控制装置。该控制装置具备数据采集、传输、显示及处理功能;使用防爆牵引电磁铁代替气缸控制转阀进而实现防喷器开关动作,响应快,不使用压缩空气;使用通信电缆代替气管缆,实现司钻控制台与远程控制台的控制信号传输,避免因水气凝结结冰而造成气路堵塞,导致控制失效的问题。     

防喷器控制系统故障树的建立与定性分析

防喷器及其控制系统是井控设备的关键组成部分，其可靠与否直接关系到钻井作业及操作人员的安全。根据塔里木油田现场防喷器控制系统的相关资料，采用故障树分析法对防喷器控制系统故障模式进行了研究，建立了防喷器控制系统失效故障树，找出了易导致防喷器控制系统不能正常工作的故障点，为防喷器控制系统设计和维修提供了有益参考。     

超深水防喷器组及其控制系统配置探讨

超深水海域海洋环境极其复杂,对保证钻井安全的防喷器组及其控制系统的要求非常高。针对目前超深水防喷器组及控制系统没有统一的配置规范与标准和我国该方面产品研发及配置尚处于起始阶段的现状,提出了一种比较合理的防喷器组及控制系统配置方案。分析该方案中防喷器组中各种防喷器的功能和作用及控制系统的控制方法和特点,发现该方案与现行技术标准及HYSY981超深水钻井装置的防喷器组及其控制系统的配置方案相比,提高了对剪切防喷器的要求,并将备用控制系统和特殊控制系统作为了必配项目,超深水钻井作业的安全性和可靠性明显增强。      

液压起升防喷装置的研制及应用

针对油田注水井测试过程中井内注水压力高、防喷装置井口安装难度大、钢丝铠装电缆在注水井高压水密封处产生喷漏等难题,研制了液压起升三级防喷装置。该装置主要由液压起升系统、液压防喷系统和电缆传动系统组成。装置有效解决了注水井安装防喷装置需配备吊车,费时费力的问题;采用手压泵控制三级液压密封,解决了井口防喷装置喷漏的问题。胜利油田现场应用表明,该装置提高了注水井分层测试的安全性和测试效率,能够及时准确地录取水井测试资料和根据开发要求进行分层调配,为油田开发提供了可靠的手段。     

关于两个井控争议问题的讨论

防喷器操作手柄位置和井口防喷器的组合形式在石油行业标准中没有明确规定,而防喷器操作手柄位置和井口防喷器的组合形式涉及到井控设计和现场防喷器的使用,对井控具有重要影响。为此,针对目前井控现状,分析了防喷器控制原理并查阅了文献资料,指出了因操作手柄位置不合理带来的井控隐患,建议钻井中防喷器操作手柄的最佳位置为“中”位;分析了防喷器组合的功能并查阅了井控标准,指出了防喷器组合形式和安装顺序等方面存在的问题,针对不同压力级别,提出了防喷器的组合方式及安装顺序的建议。对于防喷器操作手柄位置和井口防喷器的组合形式,需要修订现行标准以进行规范,并对标准修订的重点内容提出了建议。      

XZ-11-05型旋转防喷器

针对油水井大修过程中井口没有可靠的密封装置，许多高效率的工艺无法正常实施的问题，胜利石油管理局采油工艺研究院研制出一种能可靠密封旋转钻具和油套环空的XZ-11－05型旋转防喷器。这种旋转防喷器采用新型材料胶心及独特的内部和外部结构，具有安装使用简单、胶心更换容易等特点。给出了防喷器的主要结构参数和性能参数，介绍了工作原理与结构特点，总结了现场的应用效果。实践表明，XZ-11-05型旋转防喷器旋转平稳，过接箍性能良好，能可靠密封方钻杆。     

新型水下防喷器导向系统的研制

研制出了一种新型水下防喷器导向系统,该导向系统省去了导向基板,在水下防喷器下放过程中,利用加装了特制铁钩的导向绳和预先焊接在水下基盘上的挂耳,能够简单有效地解决水下防喷器下放过程中的导向问题。所研制的新型水下防喷器导向系统已成功应用于陆丰13-2油田开发工程,具有良好的应用前景。     

液手动半全封防喷器的研制与应用

针对现有常规液动防喷器体积较大,工作面较高,不能满足小修作业需要的问题,研制了液手动半全封防喷器。该防喷器是在满足基本技术指标的基础上,以结构简单、体积小和工作面高度低为出发点,采用单层闸板结构同时实现全封或半封关井的多功能液动、手动2用闸板防喷器,能满足井控安全要求,适合小修作业。室内及现场试验表明,该防喷器的各项技术指标均达到了设计要求,完全满足小修作业的要求。     

地面防喷器控制装置的司钻控制系统改造

针对FKQ280-3型地面防喷器控制装置的司钻控制系统无报警功能,不能满足石油行业相关标准要求的问题,对其进行了升级改造。采用SIEMENS S7-200CN系列PLC控制器、EM227 Profibus-DP扩展模块和Profibus-DP总线网络通讯协议,使信号通过PLC控制位于地面防喷器控制装置上的三位四通电磁阀(气控阀)进行换向,让压缩空气进入对应控制回路的控制气缸,从而达到控制三位四通转阀换向的目的;系统还通过PLC控制技术实现对储能器压力过低、空气压力过低和油箱液位过低等极限状态下的声、光报警功能。现场应用结果表明,改造后的系统安全可靠,工作稳定,操作便捷。     

基于磁记忆方法的防喷器检测试验研究

金属磁记忆方法通过记录地磁场作用下金属构件表面的漏磁场信息,可对构件微观缺陷和应力与变形集中区进行辨识。应用自主研发的防喷器磁记忆检测装置开展了现场检测试验研究,测试了该检测装置的可行性与可靠性,并对防喷器各类缺陷与损伤检测信号进行了辨别分析。分析结果表明,采用磁记忆方法进行防喷器壳体、内腔及密封部件检测在技术上是可行的;磁记忆信号特征可反映防喷器不同部位的各类缺陷与损伤情况,可以用磁记忆信号来确定防喷器不同部位的缺陷与损伤状况。     

油水井作业中污油污水回收技术的研究

根据油井和注水井的结构特点及不同井型的不同施工方式 ,研制并配套了相应的防喷工具和作业施工过程中溢流的回收装置 ,实现了油水井作业过程中污油污水的回收利用。对于油井管柱内孔防喷 ,研制KG—Ⅱ型帽形活门、KQG—FP型防喷脱节器及Y341— 114型封隔器工艺管柱 ;针对油套环空控制 ,改进了自封封井器胶心成分 ,其密封性能提高。为便于对油套环空溢流处理 ,研制了回收装置 ;针对注水井作业施工特点 ,研制成功污水地面回收装置。