CN211083635U - 智能安全高压阀门组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能安全高压阀门组，属于石油钻井作业安全技术领域。本实用新型包括高压管汇模块，还包括防爆控制箱和触摸控制屏，高压管汇模块与防爆控制箱之间连接铠装电缆；防爆控制箱与触摸控制屏之间采用无线通讯连接；高压管汇模块包括单流阀、电动阀、压力变送器和防爆电气接口，单流阀和电动阀进口通过高压管路与泥浆泵出口连接，单流阀出口通过高压管路接入平台立管，电动阀出口通过低压管路进入泥浆罐；压力变送器安装在高压管路上；压力变送器和电动阀与防爆电气接口之间进行电气连接。本实用新型既能保证钻井作业过程中泥浆循环系统的正常运行，又能提升设备本质安全化水平，从而完全消除现场人工操作存在的安全风险。

Description

智能安全高压阀门组

技术领域

本实用新型涉及一种智能安全高压阀门组，属于石油钻井作业安全技术领域。

背景技术

钻井生产中，泥浆循环系统起着至关重要的作用。泥浆循环系统的高压管汇起到的作用：一方面是管汇上的高压阀门配合司钻操作实现对两台泥浆泵的启停控制；另一方面是在不影响泥浆循环系统正常工作的前提下完成检修任务。

现有的高压管汇采用电动阀门，实现阀门的开启/关闭。但是经现场使用发现存在以下技术缺陷：(1)通过远程电控操作阀门开启或关闭可靠性并不高，特别是高压管路上安装的电动阀门，常需要人去工现场确认，因此同样存在安全风险；(2)在日常检修泥浆泵时，高压电动阀门极易可能因为人为失误(或闸门控制失效)等因素，造成闸门开关状态不当，在挂合泥浆泵时发生高压蹩泵安全事故，不能满足设备本质安全化的要求；(3)泥浆泵检修属于日常钻井作业生产较为频繁的作业工序，频繁开关电动高压阀门耗时长，不仅降低了检修作业的工作效率，而且也大大缩短了其使用寿命，更增加了发生蹩泵安全事故的潜在风险；(4)经现场实际使用发现，这种方案的开/停泥浆泵互锁功能可靠性差，经常因故障导致不能正常开/停泥浆泵，大大降低了工作效率。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提出了一种智能安全高压阀门组，操作简便灵活、可靠性高、维护成本低；既能保证钻井作业过程中泥浆循环系统的正常运行，又能提升设备本质安全化水平，从而完全消除现场人工操作存在的安全风险。

本实用新型所述的智能安全高压阀门组，包括高压管汇模块，还包括防爆控制箱和触摸控制屏，高压管汇模块与防爆控制箱之间连接铠装电缆；防爆控制箱与触摸控制屏之间采用无线通讯连接；

高压管汇模块包括单流阀、电动阀、压力变送器和防爆电气接口，单流阀和电动阀进口通过高压管路与泥浆泵出口连接，单流阀出口通过高压管路接入平台立管，电动阀出口通过低压管路进入泥浆罐；压力变送器安装在高压管路上；压力变送器和电动阀与防爆电气接口之间进行电气连接。

优选地，所述高压管汇模块包括单流阀Ⅰ、单流阀Ⅱ、电动阀Ⅰ、电动阀Ⅱ和电动阀Ⅲ；单流阀Ⅰ、电动阀Ⅰ的入口经三通连接高压管路Ⅰ；单流阀Ⅰ出口、单流阀Ⅱ出口、电动阀Ⅲ入口经四通连接高压管路Ⅲ；电动阀Ⅰ出口、电动阀Ⅱ出口、电动阀Ⅲ出口四通连接低压管路；

高压管路Ⅰ通过油任连接泥浆泵Ⅰ出口，高压管路Ⅱ通过油任连接泥浆泵Ⅱ出口，高压管路Ⅲ通过油任接入平台高压管路，低压管路通过油任连接管路进入泥浆罐。

优选地，所述防爆控制箱包括主控电路板、无线收发模块、操控按钮和信号指示灯，在防爆控制箱内部主控电路板I/O端子与操控按钮和指示灯电气连接；主控电路板通讯口与无线收发模块连接；主控电路板控制端子通过电缆与高压管汇模块上的防爆电气接口连接。

优选地，所述触摸控制屏包括触摸屏和无线收发模块，触摸屏通过通讯口与无线收发模块连接。

优选地，所述电动阀采用电动球阀，电动执行器操作行程为0—90°，有自动/手动两种操作模式。

优选地，所述压力变送器宽温、耐振动，量程为60MPa。

优选地，所述防爆控制箱内主控电路采用工业级微处理器。

优选地，所述无线收发模块采用工业级无线通讯电台。

优选地，所述触摸控制屏采用工业级电容式触摸屏。

优选地，所述铠装电缆包括电源线、信号线和控制线。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的智能安全高压阀门组，泥浆泵出口高压管路串接单流阀，无论是正常的开/停泥浆泵还是停泵检修工作，操作灵活快捷，工作效率高；泥浆泵低压循环管路串接电动阀，可近距离电动控制或远距离无线控制阀门的开启/关闭，方便开泵初期的低压循环操作；在高压泄压回路中串接电动阀可近距离电动控制或远距离无线控制阀门的开启/关闭，方便高压泄压的操作；在单流阀下游四通处安装压力变送器实时采集泥浆压力值，便于监控泥浆泵的工作状态，且能实现超压自动停泵。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是高压管汇模块结构示意图。

图3是高压管汇模块电气安装示意图。

图中：1、高压管汇模块；11、单流阀Ⅰ；12、单流阀Ⅱ；13、电动阀Ⅰ；14、电动阀Ⅱ；15、电动阀Ⅲ；16、防爆电气接口；17、防爆控制箱；18、触摸控制屏；2、高压管路Ⅰ；3、高压管路Ⅱ；4、高压管路Ⅲ；41、压力变送器；5、低压管路；6、泥浆泵Ⅰ；7、泥浆泵Ⅱ；8、平台高压管路；9、泥浆罐。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

本实用新型所述的智能安全高压阀门组，包括高压管汇模块1、防爆控制箱17和触摸控制屏18。高压管汇模块1就近安装在泥浆泵旁边，防爆控制箱17安装在远离泥浆泵房的安全工作区域，确保操作人员人身安全。触摸控制屏18安装在平台司钻房内，触摸控制屏18采用工业级TFT触摸液晶屏，能够动画显示高压管汇电动阀门的开启/关闭状态，实时采集显示泵压值。还可以通过触摸操作远程控制高压管汇上电动阀门的开启/关闭。

参见说明书附图1，高压管汇模块1包括单流阀、电动阀、压力变送器41和防爆电气接口16，单流阀和电动阀进口通过高压管路与泥浆泵出口连接，单流阀出口通过高压管路接入平台立管，电动阀出口通过低压管路5进入泥浆罐9。

本实用新型在高压回路中采用单流阀替代人工多回转闸阀和电动阀，简化操作流程，开/停泥浆泵或停泵检修时简便灵活，工作效率高，有效克服了前述方案中工作效率低的缺点。采用单流阀替代人工多回转闸阀和电动阀，工作寿命长，故障率低，从根本上消除了因泥浆泵蹩泵带来的安全风险。在泥浆低压循环回路和高压泄压回路中采用电动阀替代人工多回转闸阀。在泥浆循环或高压泄压时通过操作防爆控制箱17上面的按钮，远程控制电动执行器动作实现阀门的开启/关闭，无须人工近距离操作，且阀门的开启状态在触摸控制屏18上显示，有效降低了安全风险。

参见说明书附图2，所述高压管汇模块1包括单流阀Ⅰ11、单流阀Ⅱ12、电动阀Ⅰ13、电动阀Ⅱ14和电动阀Ⅲ15；单流阀Ⅰ11、电动阀Ⅰ13的入口经三通连接高压管路Ⅰ2；单流阀Ⅰ11出口、单流阀Ⅱ12出口、电动阀Ⅲ15入口经四通连接高压管路Ⅲ4；电动阀Ⅰ13出口、电动阀Ⅱ14出口、电动阀Ⅲ15出口四通连接低压管路5；高压管路Ⅰ2通过油任连接泥浆泵Ⅰ6出口，高压管路Ⅱ3通过油任连接泥浆泵Ⅱ7出口，高压管路Ⅲ4通过油任接入平台高压管路8，低压管路5通过油任连接管路进入泥浆罐9。压力变送器41安装在高压管路上；压力变送器41和电动阀与防爆电气接口16之间进行电气连接。采用压力变送器41实时监测管路中泥浆压力值，具有超压自动停泵功能。

参见说明书附图3，本实用新型电气连接关系是：高压管汇模块1内部电动阀Ⅰ13，电动阀Ⅱ14，电动阀Ⅲ15，压力变送器41通过屏蔽电缆接入高压管汇防爆电气接口16。高压管汇模块1通过铠装电缆连(电源线和控制信号线)接防爆控制箱17，防爆控制箱17与触摸控制屏18之间通过工业级电台无线连接。

本实用新型的泥浆泵出口高压管路串接单流阀，无论是正常的开/停泥浆泵还是停泵检修工作，操作灵活快捷，工作效率高；泥浆泵低压循环管路串接电动阀，可近距离电动控制或远距离无线控制阀门的开启/关闭，方便开泵初期的低压循环操作；在高压泄压回路中串接电动阀可近距离电动控制或远距离无线控制阀门的开启/关闭，方便高压泄压的操作；在单流阀下游四通处安装压力变送器41实时采集泥浆压力值，便于监控泥浆泵的工作状态，且能实现超压自动停泵。

本实用新型的使用过程如下所示：在钻井生产过程中，泥浆循环系统的工作分为四种情况：一是正常钻进，二是低压循环，三是停泵检修，四是固井泄压，不同情况下的操作及逻辑控制原理如下：

正常钻进：操作防爆控制箱17上“低压循环1关闭”、“低压循环2关闭”和“泄压关闭”按钮，主控电路板输出驱动信号，电动执行器动作，从而关闭低压循环管路和高压泄压管路中的电动阀，电动阀关闭后反馈给主控电路板信号，防爆控制箱17面板上对应的指示灯点亮，同时主控电路板将状态信息通过电台无线传输给触摸控制屏18，司钻即可随时开启泥浆泵，启动泥浆循环系统。

低压循环：操作防爆控制箱17上“低压循环1开启”(或“低压循环2开启”)和“泄压关闭”按钮，主控电路板输出驱动信号，电动执行器动作，从而开启泥浆泵Ⅰ6(或泥浆泵Ⅱ7)低压循环管路中的电动阀，关闭高压泄压管路中的电动阀。电动阀开启/关闭后反馈给主控电路板信号，防爆控制箱17面板上对应的指示灯点亮，同时主控电路板将状态信息通过电台无线传输给触摸控制屏18，司钻即可开启泥浆泵Ⅰ6(或泥浆泵Ⅱ7)，启动低压循环。此外，司钻也可以操作触摸控制屏18通过电台无线通信向防爆主控箱发送控制指令，远程无线操控上述的电动阀，启动低压循环。低压循环完毕只需操作防爆控制箱17上“低压循环1关闭”(或“低压循环2关闭”)按钮，关闭泥浆泵Ⅰ6(或泥浆泵Ⅱ7)低压循环管路中的电动阀，即可切换到正常钻进循环状态。

停泵检修：在正常钻进过程中，若对泥浆泵Ⅰ6(或泥浆泵Ⅱ7)实施停泵检修，只需司钻停止泥浆泵Ⅰ6(或泥浆泵Ⅱ7)运转即可实施检修，无需其他操作。

高压泄压：固井工作时，根据需要开启泥浆泵开始替浆工作，待替浆结束并碰压后可立即操作防爆控制箱17上“泄压开启”按钮或者操作触摸控制屏18上的相应按钮，防爆控制箱17主控电路板输出驱动信号，电动执行器动作，开启高压泄压管路中的电动阀实现泄压工作，泄压完成后还需操作防爆控制箱17上“泄压关闭”按钮，关闭高压泄压管路中的电动阀。

本实用新型可广泛运用于石油钻井作业安全场合。

Claims (10)

1.一种智能安全高压阀门组，包括高压管汇模块(1)，其特征在于，还包括防爆控制箱(17)和触摸控制屏(18)，高压管汇模块(1)与防爆控制箱(17)之间连接铠装电缆；防爆控制箱(17)与触摸控制屏(18)之间采用无线通讯连接；

高压管汇模块(1)包括单流阀、电动阀、压力变送器(41)和防爆电气接口(16)，单流阀和电动阀进口通过高压管路与泥浆泵出口连接，单流阀出口通过高压管路接入平台立管，电动阀出口通过低压管路(5)进入泥浆罐(9)；压力变送器(41)安装在高压管路上；压力变送器(41)和电动阀与防爆电气接口(16)之间进行电气连接。

2.根据权利要求1所述的智能安全高压阀门组，其特征在于，所述高压管汇模块(1)包括单流阀Ⅰ(11)、单流阀Ⅱ(12)、电动阀Ⅰ(13)、电动阀Ⅱ(14)和电动阀Ⅲ(15)；单流阀Ⅰ(11)、电动阀Ⅰ(13)的入口经三通连接高压管路Ⅰ(2)；单流阀Ⅰ(11)出口、单流阀Ⅱ(12)出口、电动阀Ⅲ(15)入口经四通连接高压管路Ⅲ(4)；电动阀Ⅰ(13)出口、电动阀Ⅱ(14)出口、电动阀Ⅲ(15)出口四通连接低压管路(5)；

高压管路Ⅰ(2)通过油任连接泥浆泵Ⅰ(6)出口，高压管路Ⅱ(3)通过油任连接泥浆泵Ⅱ(7)出口，高压管路Ⅲ(4)通过油任接入平台高压管路(8)，低压管路(5)通过油任连接管路进入泥浆罐(9)。

3.根据权利要求1所述的智能安全高压阀门组，其特征在于，所述防爆控制箱(17)包括主控电路板、无线收发模块、操控按钮和信号指示灯，在防爆控制箱(17)内部主控电路板I/O端子与操控按钮和指示灯电气连接；主控电路板通讯口与无线收发模块连接；主控电路板控制端子通过电缆与高压管汇模块(1)上的防爆电气接口(16)连接。

4.根据权利要求1所述的智能安全高压阀门组，其特征在于，所述触摸控制屏(18)包括触摸屏和无线收发模块，触摸屏通过通讯口与无线收发模块连接。

5.根据权利要求1所述的智能安全高压阀门组，其特征在于，所述电动阀采用电动球阀，电动执行器操作行程为0—90°，有自动/手动两种操作模式。

6.根据权利要求1所述的智能安全高压阀门组，其特征在于，所述压力变送器(41)宽温、耐振动，量程为60MPa。

7.根据权利要求3所述的智能安全高压阀门组，其特征在于，所述防爆控制箱(17)内主控电路采用工业级微处理器。

8.根据权利要求3所述的智能安全高压阀门组，其特征在于，所述无线收发模块采用工业级无线通讯电台。

9.根据权利要求1所述的智能安全高压阀门组，其特征在于，所述触摸控制屏(18)采用工业级电容式触摸屏。

10.根据权利要求1所述的智能安全高压阀门组，其特征在于，所述铠装电缆包括电源线、信号线和控制线。

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