CN102747970B - 一种海洋钻井隔水管灌注阀自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋钻井隔水管灌注阀自动控制系统，在隔水管的灌注阀本体上连接有压差平衡装置，压差平衡装置的内部通道与灌注阀本体内部通道贯通；压差平衡装置中的缸体的下端依次与快速接头、连接管、灌注阀本体连接；活塞轴装在缸体内部，缸体通过液压管线与主控阀联通；主控阀与三位四通手动换向阀联通，主控阀与液压缸联通，主控阀和三位四通手动换向阀分别与液压站联通，在主控阀与液压站之间的管路上还设置有蓄能器；灌注阀本体上开有窗口，液压缸的活塞杆端头固定连接有滑套。本发明装置，采用自动检测控制和远程控制的组合形式，能满足所需各种操作。

Description

一种海洋钻井隔水管灌注阀自动控制系统

技术领域

本发明属于海洋石油钻井领域，涉及一种海洋钻井隔水管灌注阀自动控制系统。

背景技术

深水钻井隔水管系统作为海洋钻井装备的一个重要组成单元之一，用于海洋石油钻修井平台立管系统中，是影响海洋钻井平台的性能、经济与安全的重要因素。隔水管灌注阀是海洋隔水管系统配套的关键设备之一，是隔水管系统的安全保障设备。

在海洋进行深水钻井的过程中，当隔水管内部钻井液压力降到低于海水压力时可能会发生坍塌，比如泥浆漏失等情况。为了有效解决在隔水管内部流体压力降低可能导致隔水管挤毁的问题，必须配置安全装置即灌注阀。

现有的隔水管灌注阀结构包括两种，一种是多活塞式灌注阀，其活塞在灌注阀本体外部安装，结构和控制都比较复杂，很难保证多活塞运动的同步性。另一种是整体活塞式灌注阀，活塞在灌注阀本体内部安装，应用更为广泛。但有些灌注阀无自动控制模块，致使操作可靠性、灵敏性不高，而有些灌注阀直接采用电子传感器检测，在海洋水下环境下显著增加了使用成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种海洋钻井隔水管灌注阀自动控制系统，解决了现有技术中存在结构和控制都比较复杂，操作可靠性、灵敏性不高，以及使用成本高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种海洋钻井隔水管灌注阀自动控制系统，在隔水管的灌注阀本体上安装有压差平衡装置，并且压差平衡装置的内部通道与灌注阀本体内部通道贯通；

所述的压差平衡装置包括连接管、快速接头、活塞轴、缸体，其中缸体的下端与快速接头连接，快速接头的另一端与连接管连接，连接管与灌注阀本体连接；活塞轴一端安装在缸体内部的环腔中，活塞轴的另一端的端面裸露在缸体的环腔大口，缸体通过带有接头的液压管线与主控阀联通；

所述的主控阀通过液压管线B及回路与三位四通手动换向阀联通，主控阀通过另外的两个管路与液压缸联通，主控阀和三位四通手动换向阀分别通过各自的管线与液压站联通，其中的主控阀与液压站之间的管路上设置有蓄能器；

灌注阀本体上开有窗口，液压缸的活塞杆端头固定连接有滑套，滑套上下滑动范围与窗口对应。

本发明的有益效果是，采用自动检测控制和远程控制的组合控制形式，不仅可以实时检测内外压差并控制灌注阀自动打开，还可以在水面上进行遥控操作，结构简单、反应灵敏、响应快速，能满足所需各种操作。

附图说明

图1是本发明装置的液压部分工作原理图；

图2是本发明装置的局部结构示意图。

图中，1.灌注阀本体、2.压差平衡装置、3.蓄能器、4.主控阀、5.液压缸、6.手动换向阀、7.液压站、8.连接管、9.快速接头、10.活塞轴、11.缸体、12.液压管线、13.滑套、14.螺母、15.液压管线B、16.窗口。

具体实施方式

参照图1、图2，本发明的控制系统，在隔水管的灌注阀本体1上连接（焊接或固连）有压差平衡装置2，并且压差平衡装置2的内部通道与灌注阀本体1内部通道保持贯通；

压差平衡装置2采用柱塞式结构，压差平衡装置2主要包括连接管8、快速接头9、活塞轴10、缸体11，其中缸体11的下端与快速接头9连接（焊接）在一起，快速接头9的另一端与连接管8连接（焊接）在一起，组成压差平衡装置2的主壳体，连接管8再与灌注阀本体1连接；活塞轴10装在缸体11内部，缸体11与带有接头的液压管线12联通，液压管线12另一端与主控阀4联通，实时检测内外压力，通过压力的变化来驱动主控阀4换向；活塞轴10一端安装在缸体11内部的环腔H中，并且活塞轴10的另一端的端面裸露在海水里，而另一端面与灌注阀内部流体接触。

主控阀4是一种多作用液控两位四通阀，主控阀4通过液压管线B15及回路与三位四通手动换向阀6联通，主控阀4通过另外的两个管路与液压缸5联通，主控阀4和三位四通手动换向阀6分别通过各自的管线与液压站7联通，其中的主控阀4与液压站7之间的管路上还设置有蓄能器3；

灌注阀本体1上开有窗口16，液压缸5的活塞杆端头通过螺母14固定连接有滑套13，滑套13的上下滑动范围在窗口16开口之内，以便滑套13上下滑动时能够对窗口16进行开闭操作。

蓄能器3、主控阀4、液压缸5都安装在灌注阀本体1上，可以减小系统响应的时间，水下蓄能器3的作用除当水面液压丧失作为应急补充源以外，主要是为了快速响应，以便灌注阀1能够快速打开平衡内外压力，响应时间可以最短几秒钟完成所有动作。

手动换向阀6和液压站7安装在水面控制台上，在压差平衡装置2自动打开功能失效或者是系统需要时，手动操作换向阀6，驱动主控阀4换向，液压缸5动作，带动灌注阀窗口16打开或者关闭，以实现远程操作，所以该装置具有遥控操作的功能，进一步保证了系统使用的安全可靠性。

压差平衡装置2采用快速接头9连接，方便更换，快速接头9外侧面端面可以是焊接式的，也可以是螺纹式或者其他形式的。

本发明装置工作时，当三位四通手动换向阀6处于中位的时候，主控阀4处于如图1所示的左位，此时液压油从进油口P进入，通过主控阀4出油口A进到液压缸5的有杆腔，液压缸5活塞杆收缩，液压缸5的活塞杆通过螺母14与灌注阀本体1上的滑套13固接，当活塞杆收缩时，灌注阀本体1上的滑套13闭紧窗口16，使灌注阀本体1内外腔即内部泥浆与外部海水隔离，这是正常工作情况的状态；由于压差平衡装置2的活塞轴10一端与海水接触，一端与内部钻井液与泥浆接触，当外部海水压力大于泥浆压力的时候，压差平衡装置2活塞轴10向右移动，环腔H容积减小，该环腔与液压管线12里边的液压油驱使主控阀4换向，右位接入，此时进油口P与B接通，液压缸5无杆腔进油，活塞杆伸长，其上连接的滑套13向下运动，窗口16打开，海水进入灌注阀本体1内部，平衡内外压力，使该装置自动打开。同理，当手动换向阀6左位接入的时候，主控阀4左位连通，液压缸5有杆腔进油，滑套13向上移动，窗口16关闭，反之当手动换向阀6手动右位接入的时候，主控阀4右位连通，液压缸5无杆腔进油，滑套13向下移动，窗口16打开。

本发明的海洋钻井隔水管灌注阀自动控制系统，采用自动检测控制和远程操作控制的双重控制方式，自动检测控制在本体结构上配置有压差平衡装置，用以检测内外压差，当压差超过设定值时，驱动液压系统工作，灌注海水平衡阀体内外压力；远程操作控制可以实现远程手动操作控制灌注阀的开启与关闭，进一步保证了系统使用的安全可靠性，整个控制系统具有结构简单、反应灵敏、响应快速、安全可靠的特点。

Claims (4)

1.一种海洋钻井隔水管灌注阀自动控制系统，其特征在于：在隔水管的灌注阀本体(1)上安装有压差平衡装置(2)，并且压差平衡装置(2)的内部通道与灌注阀本体(1)内部通道贯通；

所述的压差平衡装置(2)包括连接管(8)、快速接头(9)、活塞轴(10)、缸体(11)，其中缸体(11)的下端与快速接头(9)连接，快速接头(9)的另一端与连接管(8)连接，连接管(8)与灌注阀本体(1)连接；活塞轴(10)一端安装在缸体(11)内部的环腔中，活塞轴(10)的另一端的端面裸露在缸体(11)的环腔大口，并且活塞轴(10)的另一端端面裸露在海水里，缸体(11)通过带有接头的液压管线(12)与主控阀(4)联通；

所述的主控阀(4)通过液压管线B(15)及回路与三位四通手动换向阀(6)联通，主控阀(4)通过另外的两个管路与液压缸(5)联通，主控阀(4)和三位四通手动换向阀(6)分别通过各自的管线与液压站(7)联通，其中的主控阀(4)与液压站(7)之间的管路上设置有蓄能器(3)；

灌注阀本体(1)上开有窗口(16)，液压缸(5)的活塞杆端头固定连接有滑套(13)，滑套(13)上下滑动范围与窗口(16)对应。

2.根据权利要求1所述的海洋钻井隔水管灌注阀自动控制系统，其特征在于：所述的主控阀(4)选用多作用液控两位四通阀。

3.根据权利要求1所述的海洋钻井隔水管灌注阀自动控制系统，其特征在于：所述的压差平衡装置(2)采用柱塞式结构。

4.根据权利要求1、2或3所述的海洋钻井隔水管灌注阀自动控制系统，其特征在于：所述的蓄能器(3)、主控阀(4)、液压缸(5)安装在灌注阀本体(1)上，所述的手动换向阀(6)和液压站(7)安装在水面控制台上。