CN201747313U - 高压油气井安全控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高压油气井控制井口失控装置技术领域，是一种高压油气井安全控制装置，其包括液压油箱、氮气气源、手/气动泵、液压管线、回压管线和泄压管线；液压油箱通过液压管线与手/气动泵的泵入端相连通，手/气动泵的进气端通过液压管线与氮气气源相连通，在手/气动泵与氮气气源之间的液压管线上安装有两位三通电磁阀，手/气动泵的泵出端通过液压管线与井上安全阀相连通，在手/气动泵与井上安全阀之间的液压管线上自前至后安装有单向阀和第二压力变送器。本实用新型结构合理而紧凑，操作简单、由于将模拟信号引入井口控制柜中，形成独有电-气-液联动，减少了气动部件，提高了系统自动化程度，安全可靠性也得到提高，还降低了成本。

Description

高压油气井安全控制装置

技术领域

本实用新型涉及高压油气井控制井口失控装置技术领域，是一种高压油气井安全控制装置。

背景技术

高压油气井在生产过程中，井口压力大多在30Mpa以上，且具有高温、高流速、强腐蚀等特点，极易出现井口失控，造成严重的后果。基于安全生产的考虑，目前高压油气井采气树均配备了液压式井下/地面安全阀，用于在紧急情况下进行关断，避免井口失控。开启井下/地面安全阀需要连接液压液压管线并利用液压泵给液压管线内注入液压打压到一定值，紧急关断时将液压压力泄去使井下/地面安全阀关闭，从而实现关井。井口控制柜就是用于控制安全阀动作的装置，对保证高压油气井安全生产具有重要的作用。但目前的井口控制柜存在以下问题：

1、控制柜零部件种类繁多，附件多，操作程序复杂；

2、控制柜结构复杂，空间狭小，维护难度大；

3、功能不完善，如不能实现自动补压或者远程关井；

4、控制柜耐用性差，易出故障，易损坏。如采用弹簧式部件易形变疲劳，高低压传感部件易失效等。

 5、控制柜造价高，部件多为进口，国内采购复杂困难，无法维修和通用。

发明内容

本实用新型提供了一种高压油气井安全控制装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决目前的井口控制柜不能有效控制液压式井下/地面安全阀的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种高压油气井安全控制装置，包括液压油箱、氮气气源、手/气动泵、液压管线、回压管线和泄压管线；液压油箱通过液压管线与手/气动泵的泵入端相连通，手/气动泵的进气端通过液压管线与氮气气源相连通，在手/气动泵与氮气气源之间的液压管线上安装有两位三通电磁阀，手/气动泵的泵出端通过液压管线与井上安全阀相连通，在手/气动泵与井上安全阀之间的液压管线上自前至后安装有单向阀和第二压力变送器，第二压力变送器的电信号输出端通过导线与第二报警信号处理器的电信号输入端电连接在一起，在第二压力变送器后面的液压管线与液压油箱之间安装有泄压管线，在泄压管线上自前至后安装有两位两通电磁阀和常开高压针阀，在井上安全阀上连接有回压管线，在回压管线上安装有第一压力变送器，第一压力变送器的电信号输出端通过导线与第一报警信号处理器的电信号输入端电连接在一起，第一报警信号处理器和第二报警信号处理器通过控制电路能分别控制两位两通电磁阀和两位三通电磁阀的开启和关闭。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述控制电路可包括直流电源、第一报警信号处理器第一互锁开关、第一报警信号处理器第二互锁开关、第二报警信号处理器开关、两位两通电磁阀和两位三通电磁阀；第一报警信号处理器第一互锁开关包括第一常闭开关和第一常开开关；第一报警信号处理器第二互锁开关包括第二常闭开关和第二常开开关；第二报警信号处理器开关包括第三常闭开关和第三常开开关；直流电源的正极端、第一常闭开关、第二常闭开关、第三常闭开关、第三常开开关、两位三通电磁阀和直流电源的负极端通过导线依序电串接在一起；直流电源的正极端、第一常开开关、两位两通电磁阀和直流电源的负极端通过导线依序电串接在一起；直流电源的正极端、第一常闭开关、第二常开开关、两位两通电磁阀和直流电源的负极端通过导线依序电串接在一起。

上述控制电路还包括继电器；直流电源的正极端、继电器的常开触头、两位两通电磁阀和直流电源的负极端通过导线依序电串接在一起，继电器的线圈与远程控制器的信号输出端电串接在一起。

上述单向阀与第二压力变送器之间的液压管线与液压油箱之间可安装有溢流管线，在溢流管线上安装有溢流阀，溢流阀与液压油箱之间的溢流管线与泄压管线相连通。

上述液压管线与两位两通电磁阀之间的泄压管线和常开高压针阀后方的泄压管线之间可安装并连通有人工泄压管线，在人工泄压管线上安装有常闭高压针阀。

上述第二压力变送器后方的液压管线上可安装有储能器。

上述第一报警信号处理器和第二报警信号处理器上均可有压力信号输出端口。

本实用新型结构合理而紧凑，操作简单、由于将模拟信号引入井口控制柜中，形成独有电-气-液联动，减少了气动部件，提高了系统自动化程度，安全可靠性也得到提高，还降低了成本。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例的主视结构示意图。

附图2为本实用新型最佳实施例在所有管线压力正常时的控制电路电路图。

附图3为本实用新型最佳实施例当液压管线压力过低时的控制电路电路图。

附图4为本实用新型最佳实施例当回压管线压力过低时的控制电路电路图。

附图5为本实用新型最佳实施例当回压管线压力过高时的控制电路电路图。

附图6为本实用新型最佳实施例中第一报警信号处理器与第一压力变送器和电源连接时的主视结构图。

附图7为本实用新型最佳实施例中第二报警信号处理器与第二压力变送器和电源连接时的主视结构图。

附图8为继电器的线圈与远程控制器的电路图。

附图中的编码分别为：1为液压油箱，2为氮气气源，3为手/气动泵，4为液压管线，5为回压管线，6为泄压管线，7为两位三通电磁阀，8为井上安全阀，9为单向阀，10为第二压力变送器，11为第二报警信号处理器，12为两位两通电磁阀，13为常开高压针阀，14为第一压力变送器，15为第一报警信号处理器，16为溢流管线，17为溢流阀，18为人工泄压管线，19为常闭高压针阀，20为储能器，E为直流电源，K1为第一常闭开关，K2为第一常开开关，K3为第二常闭开关，K4为第二常开开关，K5为第三常闭开关，K6为第三常开开关，KM11为继电器的常开触头，Y为压力信号输出端口；KM10为继电器的线圈，A为远程控制器。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1至7所示，该高压油气井安全控制装置包括液压油箱1、氮气气源2、手/气动泵3、液压管线4、回压管线5和泄压管线6；液压油箱1通过液压管线4与手/气动泵3的泵入端相连通，手/气动泵3的进气端通过液压管线4与氮气气源2相连通，在手/气动泵3与氮气气源2之间的液压管线4上安装有两位三通电磁阀7，手/气动泵3的泵出端通过液压管线4与井上安全阀8相连通，在手/气动泵3与井上安全阀8之间的液压管线4上自前至后安装有单向阀9和第二压力变送器10，第二压力变送器10的电信号输出端通过导线与第二报警信号处理器11的电信号输入端电连接在一起，在第二压力变送器10后面的液压管线4与液压油箱1之间安装有泄压管线6，在泄压管线6上自前至后安装有两位两通电磁阀12和常开高压针阀13，在井上安全阀8上连接有回压管线5，在回压管线5上安装有第一压力变送器14，第一压力变送器14的电信号输出端通过导线与第一报警信号处理器15的电信号输入端电连接在一起，第一报警信号处理器15和第二报警信号处理器11通过控制电路能分别控制两位两通电磁阀12和两位三通电磁阀7的开启和关闭。

可根据实际需要，对上述高压油气井安全控制装置作进一步优化或/和改进：

如附图2至6所示，控制电路包括直流电源E、第一报警信号处理器第一互锁开关、第一报警信号处理器第二互锁开关、第二报警信号处理器开关、两位两通电磁阀12和两位三通电磁阀7；第一报警信号处理器第一互锁开关包括第一常闭开关K1和第一常开开关K2；第一报警信号处理器第二互锁开关包括第二常闭开关K3和第二常开开关K4；第二报警信号处理器开关包括第三常闭开关K5和第三常开开关K6；直流电源E的正极端、第一常闭开关K1、第二常闭开关K3、第三常闭开关K5、第三常开开关K6、两位三通电磁阀7和直流电源E的负极端通过导线依序电串接在一起；直流电源E的正极端、第一常开开关K1、两位两通电磁阀12和直流电源E的负极端通过导线依序电串接在一起；直流电源E的正极端、第一常闭开关K1、第二常开开关K4、两位两通电磁阀12和直流电源E的负极端通过导线依序电串接在一起，这样，当所有管线压力正常时，由于第一常开开关K2、第二常开开关K4和第三常开开关K6均断开，因此两位三通电磁阀7和两位两通电磁阀12都断开；当液压管线4压力过低时，第三常开开关K6闭合，两位三通电磁阀7动作，气源路接通，手/气动泵3开始打压，当压力到正常值时，第三常开开关K6断开，两位三通电磁阀7失电，气源切断，手/气动泵3停止打压；当回压管线压力过高时，第一常闭开关K1断开同时第一常开开关K2闭合，两位两通电磁阀12动作，泄压管线6与液压管线4导通，井上安全阀8关闭，关井；当回压管线压力过低时，第二常闭开关K3断开同时第二常开开关K4闭合，两位两通电磁阀12动作，泄压管线6与液压管线4导通，井上安全阀8关闭，关井。

如附图2至5和8所示，控制电路还包括继电器；直流电源E的正极端、继电器的常开触头KM11、两位两通电磁阀12和直流电源E的负极端通过导线依序电串接在一起，继电器的线圈KM10与远程控制器A的信号输出端电串接在一起。这样，当回压管线5压力过高或过低时，远程控制器发送关井信号，继电器的常开触头KM11吸合，两位两通电磁阀12上电泄压，井上安全阀8关闭。由于通过在中控室操作对井上安全阀8进行关闭，可以在第一时间对井口进行远程关断，避免由于异常情况影响扩大。

如附图1所示，单向阀9与第二压力变送器10之间的液压管线4与液压油箱1之间安装有溢流管线16，在溢流管线16上安装有溢流阀17，溢流阀17与液压油箱1之间的溢流管线16与泄压管线6相连通，这样，当井上安全阀8或井下安全阀液压压力过高时，液压会从设定好的溢流阀17泄去，保证液压管线和零部件安全。

如附图1所示，液压管线4与两位两通电磁阀12之间的泄压管线6和常开高压针阀13后方的泄压管线6之间安装并连通有人工泄压管线18，在人工泄压管线18上安装有常闭高压针阀19，这样，当发生电路问题时，可手工开启常闭高压针阀19，从而泄压。

如附图1所示，第二压力变送器10后方的液压管线4上安装有储能器20，这样，其能起到保压和补压的作用。

如附图6、7所示，第一报警信号处理器15和第二报警信号处理器11上均有压力信号输出端口Y，这样，可通过导线连接到显示屏上便于观看。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。     

本实用新型最佳实施例的使用过程：1)开井：初次开井时利用手/气动泵3手动打压，开启井下安全阀（7500psi至8500psi正常开启）和地面安全阀8（2500psi至4000psi正常开启），井口正常生产。在液压管线4上安装第二压力变送器10，将压力信号不断传输到第二报警信号处理器11，当井上安全阀8压力过低时（低于3000psi），第三常开开关K6闭合，两位三通电磁阀7动作，气源路接通，手/气动泵3开始打压，当打到3500psi时，第三常开开关K6断开，两位三通电磁阀7失电，气源切断，手/气动泵3停止打压。

 2）自动关井：第一压力变送器14检测回压管线5压力，将信号传输给第一报警信号处理器15，当回压过高或者过低时，报警设定器均动作，两位两通电磁阀12上电导通，泄压管线6泄压，井上安全阀8关闭，关井。

 3）远程关井：当回压管线5压力过高或过低时，远程控制器A发送关井信号，继电器的常开触头KM11吸合，两位两通电磁阀12上电泄压，井上安全阀8关闭。由于通过在中控室操作对井上安全阀8进行关闭，可以在第一时间对井口进行远程关断，避免由于异常情况影响扩大。

Claims (10)

1.一种高压油气井安全控制装置，其特征在于包括液压油箱、氮气气源、手/气动泵、液压管线、回压管线和泄压管线；液压油箱通过液压管线与手/气动泵的泵入端相连通，手/气动泵的进气端通过液压管线与氮气气源相连通，在手/气动泵与氮气气源之间的液压管线上安装有两位三通电磁阀，手/气动泵的泵出端通过液压管线与井上安全阀相连通，在手/气动泵与井上安全阀之间的液压管线上自前至后安装有单向阀和第二压力变送器，第二压力变送器的电信号输出端通过导线与第二报警信号处理器的电信号输入端电连接在一起，在第二压力变送器后面的液压管线与液压油箱之间安装有泄压管线，在泄压管线上自前至后安装有两位两通电磁阀和常开高压针阀，在井上安全阀上连接有回压管线，在回压管线上安装有第一压力变送器，第一压力变送器的电信号输出端通过导线与第一报警信号处理器的电信号输入端电连接在一起，第一报警信号处理器和第二报警信号处理器通过控制电路能分别控制两位两通电磁阀和两位三通电磁阀的开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的高压油气井安全控制装置，其特征在于控制电路包括直流电源、第一报警信号处理器第一互锁开关、第一报警信号处理器第二互锁开关、第二报警信号处理器开关、两位两通电磁阀和两位三通电磁阀；第一报警信号处理器第一互锁开关包括第一常闭开关和第一常开开关；第一报警信号处理器第二互锁开关包括第二常闭开关和第二常开开关；第二报警信号处理器开关包括第三常闭开关和第三常开开关；直流电源的正极端、第一常闭开关、第二常闭开关、第三常闭开关、第三常开开关、两位三通电磁阀和直流电源的负极端通过导线依序电串接在一起；直流电源的正极端、第一常开开关、两位两通电磁阀和直流电源的负极端通过导线依序电串接在一起；直流电源的正极端、第一常闭开关、第二常开开关、两位两通电磁阀和直流电源的负极端通过导线依序电串接在一起。

3.根据权利要求2所述的高压油气井安全控制装置，其特征在于控制电路还包括继电器；直流电源的正极端、继电器的常开触头、两位两通电磁阀和直流电源的负极端通过导线依序电串接在一起，继电器的线圈与远程控制器的信号输出端电串接在一起。

4.根据权利要求1或2或3所述的高压油气井安全控制装置，其特征在于单向阀与第二压力变送器之间的液压管线与液压油箱之间安装有溢流管线，在溢流管线上安装有溢流阀，溢流阀与液压油箱之间的溢流管线与泄压管线相连通。

5.根据权利要求1或2或3所述的高压油气井安全控制装置，其特征在于液压管线与两位两通电磁阀之间的泄压管线和常开高压针阀后方的泄压管线之间安装并连通有人工泄压管线，在人工泄压管线上安装有常闭高压针阀。

6.根据权利要求4所述的高压油气井安全控制装置，其特征在于液压管线与两位两通电磁阀之间的泄压管线和常开高压针阀后方的泄压管线之间安装并连通有人工泄压管线，在人工泄压管线上安装有常闭高压针阀。

7.根据权利要求1或2或3所述的高压油气井安全控制装置，其特征在于第二压力变送器后方的液压管线上安装有储能器。

8.根据权利要求6所述的高压油气井安全控制装置，其特征在于第二压力变送器后方的液压管线上安装有储能器。

9.根据权利要求1或2或3所述的高压油气井安全控制装置，其特征在于第一报警信号处理器和第二报警信号处理器上均有压力信号输出端口。

10.根据权利要求8所述的高压油气井安全控制装置，其特征在于第一报警信号处理器和第二报警信号处理器上均有压力信号输出端口。

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