CN107339491B - 一种海洋钻井平台隔水管灌注阀控制系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海洋钻井平台隔水管灌注阀控制系统，包括平衡阀、控制阀、锁阀、转换阀、储能器及驱动油缸，控制阀通过油管分别与平衡阀、锁阀连通，转换阀另分别与锁阀、储能器及驱动油缸连通，控制阀另设远程控制接口，并通过远程控制接口与外部液压控制源连通，其使用方法包括系统初始化、系统压力下降、灌注阀打开、保持打开及灌注阀关闭等五步。本发明系统结构简单、抗故障能力强，控制方式多样其灵活，运行稳定性及抗干扰性好，一方面提高了灌注阀运行的自动化程度、可靠性及稳定性，另一方面有有效解决传统控制系统中因平衡阀压力差过而导致的灌注阀控制相应速度慢，执行精度低的弊端，极大的提高了隔水管灌注阀控制系统的控制精度。

Description

一种海洋钻井平台隔水管灌注阀控制系统及使用方法

技术领域

本发明涉及一种灌注阀控制系统技术领域，尤其是一种海洋钻井平台隔水管灌注阀控制系统及使用方法。

背景技术

目前在在深海钻井施工过程中，灌注阀是对钻探设备及管路进行保护的主要设备之一，应用范围十分广泛，但当前所使用的灌注阀在具体的使用中，其运行主要是依靠平衡阀内外压力差值做为驱动控制信号，来实现对灌注阀进行控制的，在使用中发现，一但平衡阀因泥浆等杂物堵塞受损后，则会导致灌注阀控制失效，从而导致灌注阀的运行可靠性较差，同时当平衡阀内外压力差较小时，则也会造成控制失效，于此同时，当前的灌注阀控制系统运行中自动化程度及抗故障能力均较低，从而造成对灌注阀运行状态控制及监控能力低下、控制执行精度较低，从而导致当前的灌注阀已经不能有效满足实际使用的需要，针对这一问题，迫切需要开发一种具备智能控制运行的灌注阀设备，易满足实际使用的需要.

发明内容

本发明的目的是提供一种可广泛应用与对耐水等级要求较高的电动机设备中的一种海洋钻井平台隔水管灌注阀控制系统及使用方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种海洋钻井平台隔水管灌注阀控制系统，包括平衡阀、控制阀、锁阀、转换阀、储能器及驱动油缸，控制阀通过油管分别与平衡阀、锁阀连通，所述的转换阀分别与锁阀、储能器及驱动油缸连通，控制阀另设远程控制接口，并通过远程控制接口与外部液压控制源连通，外部液压控制源及平衡阀均与锁阀连通。

进一步的，所述的平衡阀、控制阀、锁阀及转换阀均至少两个，且同类型的两个阀体间并联。

进一步的，所述的储能器与转换阀间设控制电磁阀。

一种海洋钻井平台隔水管灌注阀控制系统的使用方法，其使用方法包括如下步骤：

第一步，系统初始化，平衡阀内侧泥浆压力与平衡阀外部海水压力相对平衡，平衡阀K1端口与控制阀K2端口连通，则锁阀K9端口与转换阀T端口连通，控制阀的K5及转换阀K6端口也同时与转换阀的T口连通，转换阀的A端口与T端口及P端口与B端口相通，B端口与T端口截止，驱动液压缸不做动作，保持关闭状态；

第二步，系统压力下降，平衡阀内侧泥浆压力下降并略低于平衡阀外部海水压力，则平衡阀K1端口与控制阀K2端口连通，且K1端口压力大于K2端口，平衡阀K1端口与锁阀K8端口导通并驱动锁阀，锁阀K9端口与转换阀T端口中断，但控制阀K2端口压力低于控制阀弹簧压力，控制阀不动作，且转换阀的A端口与T端口及B端口与P端口保持导通，B端口与T端口截止，驱动液压缸不做动作，保持关闭状态；

第三步，灌注阀打开，根据平衡阀内侧泥浆压力与平衡阀外部海水压力差值，分别可进行自动打开及遥控打开两种方式：

当平衡阀内侧泥浆压力显著低于平衡阀外部海水压力，则平衡阀K1端口与控制阀K2端口连通，且K1端口压力大于K2端口，平衡阀K1端口与锁阀K8端口导通并驱动锁阀，锁阀K9端口与转换阀T端口中断，且控制阀K2端口压力大于控制阀弹簧压力，控制阀动作，转换阀的P端口与A端口及B端口与T端口连通，A端口与T端口及B端口与P端口截止，驱动液压缸活塞杆伸出，做打开动作，灌注阀自动打开；

当平衡阀内侧泥浆压力持续下降但与平衡阀外部海水压力差较小时，使主控阀K3端口与外部液压控制源连通，外部液压控制源同时与锁阀K7端口连通，转换阀的P端口与A端口及B端口与T端口连通，A端口与T端口及B端口与P端口截止，驱动液压缸活塞杆伸出，做打开动作，灌注阀遥控打开；

第四步，保持打开，转换阀A端口的油液通过转换阀K6端口及控制阀K5端口进入到控制阀内，并使控制阀保持在打开状态，驱动液压缸不做动作，保持打开状态，从而使平衡阀内部泥浆压力与平衡阀外部海水压力差逐渐减小；

第五步，灌注阀关闭，根据操作需要，灌注阀关闭分别可采用自动关闭及遥控关闭两种方式：

当平衡阀内部泥浆压力与平衡阀外部海水压力再次行对平衡后，平衡阀K1端口与控制阀K2端口压力差减小，平衡阀K1端口与锁阀K8端口截止，锁阀复位，锁阀K9端口与转换阀T端口连通，控制阀K5端口泄压后控制阀复位，转换阀的A端口与T端口及P端口与A端口连通，转换阀B端口与T端口截止，驱动液压缸活塞杆回缩，做关闭动作并保持，灌注阀自动关闭；

当主控阀K4端口与外部液压控制源连通，转换阀的A端口与T端口及P端口与B端口连通，驱动液压缸活塞杆回缩，做关闭动作并保持，灌注阀遥控关闭。

进一步的，所述的第二步中平衡阀内侧泥浆压力与平衡阀外部海水压力差值范围为0.1Mpa-1.5Mpa。

进一步的，所述的第三步中的平衡阀内侧泥浆压力与平衡阀外部海水压力差值范围为1.55Mpa-3.25Mpa。

本发明较传统的隔水管灌注阀控制系统，具有系统结构简单、抗故障能力强，控制方式多样其灵活，运行稳定性及抗干扰性好的特点，从而一方面提高了灌注阀设备运行的自动化程度、可靠性及稳定性，另一方面有有效解决传统控制系统中因平衡阀压力差过而导致的灌注阀控制相应速度慢，执行精度低的弊端，从而极大的提高了隔水管灌注阀控制系统的控制精度，提高了隔水管灌注阀的运行稳定性及精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明控制油路结构示意图；

图2为本发明使用方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所述的一种海洋钻井平台隔水管灌注阀控制系统，包括平衡阀1、控制阀2、锁阀3、转换阀4、储能器5及驱动油缸6，控制阀2通过油管分别与平衡阀1、锁阀3连通，转换阀4分别与锁阀3、储能器5及驱动油缸6连通，控制阀2另设远程控制接口7，并通过远程控制接口7与外部液压控制源8连通，外部液压控制源8及平衡阀1均与锁阀连通。

本实施例中，所述的平衡阀1、控制阀2、锁阀3及转换阀4均至少两个，且同类型的两个阀体间并联。

本实施例中，所述的储能器5与转换阀4间另设控制电磁阀9。

一种海洋钻井平台隔水管灌注阀控制系统的使用方法，其使用方法包括如下步骤：

第一步，系统初始化，平衡阀1内侧泥浆压力与平衡阀外部海水压力相对平衡，平衡阀1的K1端口与控制阀2的K2端口连通，则锁阀3的K9端口与转换阀4的T端口连通，控制阀4的K5及转换阀4的K6端口也同时与转换阀4的T口连通，转换阀4的A端口与T端口及P端口与B端口相通，B端口与T端口截止，驱动液压缸6不做动作，保持关闭状态；

第二步，系统压力下降，平衡阀1内侧泥浆压力下降并略低于平衡阀1外部海水压力，则平衡阀1的K1端口与控制阀2的K2端口连通，且K1端口压力大于K2端口，平衡阀1的K1端口与锁阀3的K8端口导通并驱动锁阀，锁阀3的K9端口与转换阀4的T端口中断，但控制阀2的K2端口压力低于控制阀2弹簧压力，控制阀2不动作，且转换阀4的A端口与T端口及B端口与P端口保持导通，B端口与T端口截止，驱动液压缸6不做动作，保持关闭状态；

第三步，灌注阀打开，根据平衡阀1内侧泥浆压力与平衡阀1外部海水压力差值，分别可进行自动打开及遥控打开两种方式：

当平衡阀1内侧泥浆压力显著低于平衡阀1外部海水压力，则平衡阀1的K1端口与控制阀2的K2端口连通，且K1端口压力大于K2端口，平衡阀1的K1端口与锁阀3的K8端口导通并驱动锁阀3，锁阀3的K9端口与转换阀4的T端口中断，且控制阀2的K2端口压力大于控制阀2弹簧压力，控制阀2动作，转换阀4的P端口与A端口及B端口与T端口连通，A端口与T端口及B端口与P端口截止，驱动液压缸6活塞杆伸出，做打开动作，灌注阀自动打开；

当平衡阀1内侧泥浆压力持续下降但与平衡阀1外部海水压力差较小时，使主控阀2的K3端口与外部液压控制源8连通，外部液压控制源8同时与锁阀3的K7端口连通，转换阀4的P端口与A端口及B端口与T端口连通，A端口与T端口及B端口与P端口截止，驱动液压缸6活塞杆伸出，做打开动作，灌注阀遥控打开；

第四步，保持打开，转换阀4的A端口的油液通过转换阀4的K6端口及控制阀2的K5端口进入到控制阀2内，并使控制阀2保持在打开状态，驱动液压缸6不做动作，保持打开状态，从而使平衡阀1内部泥浆压力与平衡阀1外部海水压力差逐渐减小；

第五步，灌注阀关闭，根据操作需要，灌注阀关闭分别可采用自动关闭及遥控关闭两种方式：

当平衡阀1内部泥浆压力与平衡阀1外部海水压力再次行对平衡后，平衡阀1的K1端口与控制阀2的K2端口压力差减小，平衡阀1的K1端口与锁阀3的K8端口截止，锁阀3复位，锁阀3的K9端口与转换阀4的T端口连通，控制阀4的K5端口泄压后控制阀2复位，转换阀4的的A端口与T端口及P端口与A端口连通，转换阀4的B端口与T端口截止，驱动液压缸6活塞杆回缩，做关闭动作并保持，灌注阀自动关闭；

当主控阀2的K4端口与外部液压控制源8连通，转换阀4的A端口与T端口及P端口与B端口连通，驱动液压缸6活塞杆回缩，做关闭动作并保持，灌注阀遥控关闭。

本实施例中，所述的第二步中平衡阀内侧泥浆压力与平衡阀外部海水压力差值范围为0.1Mpa-1Mpa。

本实施例中，所述的第三步中的平衡阀内侧泥浆压力与平衡阀外部海水压力差值范围为1Mpa-3Mpa。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种海洋钻井平台隔水管灌注阀控制系统，其特征在于：所述的海洋钻井平台隔水管灌注阀控制系统包括平衡阀、控制阀、锁阀、转换阀、储能器及驱动油缸，所述的控制阀通过油管分别与平衡阀、锁阀连通，所述的转换阀分别与锁阀、储能器及驱动油缸连通，所述的控制阀另设远程控制接口，并通过远程控制接口与外部液压控制源连通，所述的外部液压控制源及平衡阀均与锁阀连通；所述的平衡阀、控制阀、锁阀及转换阀均至少两个，且同类型的两个阀体间并联；所述的储能器与转换阀间设控制电磁阀。

2.一种海洋钻井平台隔水管灌注阀控制系统的使用方法，其特征在于：所述的海洋钻井平台隔水管灌注阀控制系统的使用方法包括如下步骤：

第一步，系统初始化，平衡阀内侧泥浆压力与平衡阀外部海水压力相对平衡，平衡阀K1端口与控制阀K2端口连通，则锁阀K9端口与转换阀T端口连通，控制阀的K5及转换阀K6端口也同时与转换阀的T口连通，转换阀的 A端口与T端口及P端口与B端口相通，B端口与T端口截止，驱动液压缸不做动作，保持关闭状态；

第二步，系统压力下降，平衡阀内侧泥浆压力下降并略低于平衡阀外部海水压力，则平衡阀K1端口与控制阀K2端口连通，且K1端口压力大于K2端口，平衡阀K1端口与锁阀K8端口导通并驱动锁阀，锁阀K9端口与转换阀T端口中断，但控制阀K2端口压力低于控制阀弹簧压力，控制阀不动作，且转换阀的A端口与T端口及B端口与P端口保持导通，B端口与T端口截止，驱动液压缸不做动作，保持关闭状态；

第三步，灌注阀打开，根据平衡阀内侧泥浆压力与平衡阀外部海水压力差值，分别可进行自动打开及遥控打开两种方式：

当平衡阀内侧泥浆压力显著低于平衡阀外部海水压力，则平衡阀K1端口与控制阀K2端口连通，且K1端口压力大于K2端口，平衡阀K1端口与锁阀K8端口导通并驱动锁阀，锁阀K9端口与转换阀T端口中断，且控制阀K2端口压力大于控制阀弹簧压力，控制阀动作，转换阀的P端口与A端口及B端口与T端口连通，A端口与T端口及B端口与P端口截止，驱动液压缸活塞杆伸出，做打开动作，灌注阀自动打开；

当平衡阀内侧泥浆压力持续下降但与平衡阀外部海水压力差较小时，使主控阀K3端口与外部液压控制源连通，外部液压控制源同时与锁阀K7端口连通，转换阀的P端口与A端口及B端口与T端口连通，A端口与T端口及B端口与P端口截止，驱动液压缸活塞杆伸出，做打开动作，灌注阀遥控打开；

第四步，保持打开，转换阀Ａ端口的油液通过转换阀Ｋ６端口及控制阀K5端口进入到控制阀内，并使控制阀保持在打开状态，驱动液压缸不做动作，保持打开状态，从而使平衡阀内部泥浆压力与平衡阀外部海水压力差逐渐减小；

第五步，灌注阀关闭，根据操作需要，灌注阀关闭分别可采用自动关闭及遥控关闭两种方式：

当平衡阀内部泥浆压力与平衡阀外部海水压力再次行对平衡后，平衡阀K1端口与控制阀K2端口压力差减小，平衡阀K1端口与锁阀K8端口截止，锁阀复位，锁阀K9端口与转换阀T端口连通，控制阀Ｋ５端口泄压后控制阀复位，转换阀的A端口与T端口及P端口与A端口连通，转换阀B端口与T端口截止，驱动液压缸活塞杆回缩，做关闭动作并保持，灌注阀自动关闭；

当主控阀K4端口与外部液压控制源连通，转换阀的A端口与T端口及P端口与B端口连通，驱动液压缸活塞杆回缩，做关闭动作并保持，灌注阀遥控关闭；第二步中平衡阀内侧泥浆压力与平衡阀外部海水压力差值范围为0.1Mpa—1.5 Mpa；所述的第三步中的平衡阀内侧泥浆压力与平衡阀外部海水压力差值范围为1.55Mpa—3.25Mpa。