CN212774222U - 一种石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统，包括：主动力控制回路、井下安全阀驱动回路、地面主安全阀驱动回路、地面翼安全阀驱动回路、低压控制回路；所述主动力控制回路的输出端分别与所述井下安全阀驱动回路、地面主安全阀驱动回路的输入端相连；所述井下安全阀驱动回路包括第一增压器，所述第一增压器的输出端与井下安全阀相连；所述井下安全阀先导控制回路包括相连的第三单向节流阀、高压泄压阀。本实用新型解决了石油天然气生产井的超高压压力控制难题，可以实现电动方式下的超高压的压力自动控制。

Description

一种石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统

技术领域

本实用新型涉及石油天然气生产井技术领域，具体地涉及一种石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统。

背景技术

石油天然气生产井的油气管道的打开和关闭是通过井下和地面安全阀的开关来实现，当出现安全事故或其它紧急情况下，安全阀控制系统需要可靠的将安全阀关闭。传统的安全阀控制系统主要采用电动液压泵的方式来实现，但控制系统只能适用于105MPa以下的工作压力，超过105MPa的工作压力，控制系统是采用气动泵或手动泵的方式来实现。采用气动泵方式的控制系统需要驱动气源，正常情况下，生产井现场无驱动气源提供，有些井单独配置驱动气源，但驱动气源露点无法满足冬季严寒地区的环境工况，经常出现结冰，设备无法正常运行；采用手动泵方式可以不受温度影响正常工作，但无法实现设备自动化，经常需要人工补压，大大降低了生产效率。因此，在超高压井安全阀的控制上还不能实现可靠的自动控制，满足不了石油天然气的生产需求。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统，包括：主动力控制回路、井下安全阀驱动回路、地面主安全阀驱动回路、地面翼安全阀驱动回路、低压控制回路；

所述主动力控制回路的输出端分别与所述井下安全阀驱动回路、地面主安全阀驱动回路的输入端相连；

所述井下安全阀驱动回路包括第一增压器(36)，所述第一增压器(36)的输出端与井下安全阀(310)相连；

所述地面主安全阀驱动回路包括依次串联的第三调压阀(41)、第三储能器(42)、第一先导控制阀(43)、地面主安全阀(47)；

所述地面翼安全阀驱动回路的输入端设置在所述第三储能器(42)与第一先导控制阀(43)之间，所述地面翼安全阀驱动回路包括第二先导控制阀(51)，所述第二先导控制阀(51)的出口与地面翼安全阀(55)相连；

所述低压控制回路的输入端设置在所述第三调压阀(41)与第三储能器(42)之间，输出端与所述井下安全阀先导控制回路的输入端相连，所述井下安全阀先导控制回路的输出端设置在所述第一增压器(36)与井下安全阀(310)之间，所述井下安全阀先导控制回路包括相连的第三单向节流阀(71)、高压泄压阀(72)。

进一步地，所述低压控制回路包括依次相连的第四调压阀(61)、第五压力表(62)、第一电磁阀(63)。

进一步地，所述低压控制回路的输出端还与地面主安全阀先导控制回路的输入端相连，所述地面主安全阀先导控制回路的输出端与所述第一先导控制阀(43)的先导端相连，所述地面主安全阀先导控制回路包括相连的第二电磁阀(81)、第四单向节流阀(811)。

进一步地，还包括地面翼安全阀先导控制回路，所述地面翼安全阀先导控制回路的输入端设置在所述第二电磁阀(81)与第四单向节流阀(811)之间，输出端与所述第二先导控制阀(51)的先导端相连，所述地面翼安全阀先导控制回路包括第三电磁阀(812)。

进一步地，还包括易熔塞回路，所述易熔塞回路的输入端设置在所述第五压力表(62)与所述第一电磁阀(63)之间，所述易熔塞回路包括依次相连的第三先导控制阀(93)、节流阀(94)、压力开关(95)、易熔塞(96)，还包括检测先导控制回路，所述检测先导控制回路的输入端设置在所述第五压力表(62)与第三先导控制阀(93)之间，输出端与所述第三先导控制阀(93)的先导端相连，所述检测先导控制回路包括相连的充压阀(91)、单向阀(92)。

进一步地，所述井下安全阀驱动回路还包括设置在所述第一增压器(36)之前的依次串联的关断阀(31)、第二过滤器(32)、调速阀(33)、第一隔离阀(34)、第一调压阀(35)；所述第一增压器(36)与所述井下安全阀(310)之间还设置有依次相连的第二隔离阀(37)、第二储能器(38)、第二压力表(39)，所述井下安全阀先导控制回路的输出端设置在所述第二储能器(38)与第二压力表(39)之间。

进一步地，还包括备用增压回路，所述备用增压回路的输入端设置在所述调速阀(33)与第一隔离阀(34)之间，输出端设置在所述第二隔离阀(37)与第二储能器(38)之间，所述备用增压回路包括依次相连的第三隔离阀(311)、第二调压阀(312)、第二增压器(313)、第四隔离阀(314)。

进一步地，所述主动力控制回路包括依次串联的油箱(1)、第一电动泵(21)、第一溢流阀(22)、第一压力表(23)、第一过滤器(24)、第一储能器(25)。

进一步地，还包括第二电动泵(26)，所述第二电动泵(26)的一端与所述油箱(1)相连，另一端与所述第一溢流阀(22)相连。

进一步地，还包括辅助启动回路，所述辅助启动回路包括手动泵(10)，所述手动泵(10)的一端与所述油箱(1)相连，另一端分别与第五隔离阀(11)、截止阀(12)相连，所述第五隔离阀(11)的输出端设置在所述第一电动泵(21)与第一溢流阀(22)之间；所述截止阀(12)与所述井下安全阀(310)相连。

本实用新型采用主动力控制回路，用于提供系统所需的液压动力。

井下安全阀驱动回路实现超高压为井下安全阀的打开提供驱动力，井下安全阀先导控制回路为井下安全阀的启闭提供先导条件，在生产过程中，井下安全阀先导控制回路提供的低压驱动高压泄压阀使高压泄压阀处于关闭状态，超高压驱动液压油输出至井下安全阀，使得井下安全阀打开；在生产结束后，由于断电，作用于高压泄压阀上的低压泄放，高压泄压阀处于打开状态，高压泄压阀将超高压进行泄放，井下安全阀失去超高压而自动关闭。

地面主安全阀驱动回路实现中压为地面主安全阀的打开提供驱动力，地面主安全阀控制回路为地面主安全阀的启闭提供先导条件，在生产过程中，地面主安全阀控制回路提供的低压驱动第一先导控制阀的先导端，使得第一先导控制阀的进口和出口导通，中压驱动液压油输出至地面主安全阀，使得地面主安全阀打开；生产结束后，第一先导控制阀的先导端的压力泄放，第一先导控制阀的进口和出口不导通，地面主安全阀失去压力而关闭。

地面翼安全阀驱动回路实现中压为地面翼安全阀的打开提供驱动力，地面主安全阀控制回路为地面主安全阀的启闭提供先导条件，在生产过程中，地面翼安全阀先导控制回路提供的低压驱动第二先导控制阀的先导端，使得第二先导控制阀的进口和出口导通，中压驱动液压油输出至地面翼安全阀，使得地面翼安全阀打开；生产结束后，第二先导控制阀的先导端的压力泄放，第二先导控制阀的进口和出口不导通，地面翼安全阀失去压力而关闭。

第二电动泵以及备用增压回路，作为备用器件，以备不时之需，提高了设备的可靠性和稳定性，保证了连续生产的需要。

易熔塞回路为整个系统提供了安全保障，当发生火灾时，易熔塞熔化，压力开关检测到压力低于设定的压力值时，第一电磁阀、第二电磁阀、第四单向节流阀换位泄压，从而关闭井下安全阀、地面主安全阀、地面翼安全阀。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统的回路结构示意图；

其中，1、油箱；21、第一电动泵；22、第一溢流阀；23、第一压力表；24、第一过滤器；25、第一储能器；26、第二电动泵；31、关断阀；32、第二过滤器；33、调速阀；34、第一隔离阀；35、第一调压阀；36、第一增压器；37、第二隔离阀；38、第二储能器；39、第二压力表；310、井下安全阀；311、第三隔离阀；312、第二调压阀；313、第二增压器；314、第四隔离阀；41、第三调压阀；42、第三储能器；43、第一先导控制阀；44、第一单向节流阀；45、第二溢流阀；46、第三压力表；47、地面主安全阀；51、第二先导控制阀；52、第二单向节流阀；53、第三溢流阀；54、第四压力表；55、地面翼安全阀；61、第四调压阀；62、第五压力表；63、第一电磁阀；71、第三单向节流阀；72、高压泄压阀；81、第二电磁阀；811、第四单向节流阀；812、第三电磁阀；91、充压阀；92、单向阀；93、第三先导控制阀；94、节流阀；95、压力开关；96、易熔塞；10、手动泵；11、第五隔离阀；12、截止阀。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供了一种石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统，包括：主动力控制回路、井下安全阀驱动回路、地面主安全阀驱动回路、地面翼安全阀驱动回路、低压控制回路、辅助启动回路、易熔塞回路。

所述主动力控制回路的输出端分别与所述井下安全阀驱动回路、地面主安全阀驱动回路的输入端相连。所述主动力控制回路包括依次串联的油箱1、第一电动泵21、第一溢流阀22、第一压力表23、第一过滤器24、第一储能器25；还包括第二电动泵26，所述第二电动泵26的一端与所述油箱1相连，另一端与所述第一溢流阀22相连。第二电动泵作为备用泵，以备不时之需，提高了设备的可靠性和稳定性，保证了连续生产的需要。

所述井下安全阀驱动回路包括依次串联的关断阀31、第二过滤器32、调速阀33、第一隔离阀34、第一调压阀35、第一增压器36、第二隔离阀37、第二储能器38、第二压力表39、井下安全阀310，井下安全阀310为常闭式。还包括备用增压回路，所述备用增压回路的输入端设置在所述调速阀33与第一隔离阀34之间，输出端设置在所述第二隔离阀37与第二储能器38之间，所述备用增压回路包括依次相连的第三隔离阀311、第二调压阀312、第二增压器313、第四隔离阀314。

所述地面主安全阀驱动回路包括依次串联的第三调压阀41、第三储能器42、第一先导控制阀43、第一单向节流阀44、第二溢流阀45、第三压力表46、地面主安全阀47。

所述地面翼安全阀驱动回路的输入端设置在所述第三储能器42与第一先导控制阀43之间，所述地面翼安全阀驱动回路包括依次串联的第二先导控制阀51、第二单向节流阀52、第三溢流阀53、第四压力表54、地面翼安全阀55。

所述低压控制回路的输入端设置在所述第三调压阀41与第三储能器42之间，输出端分别与井下安全阀先导控制回路、地面主安全阀先导控制回路的输入端相连。所述低压控制回路包括依次相连的第四调压阀61、第五压力表62、第一电磁阀63，第一电磁阀63为二位三通电磁阀。所述井下安全阀先导控制回路的输出端设置在所述第二储能器38与第二压力表39之间，所述井下安全阀先导控制回路包括相连的第三单向节流阀71、高压泄压阀72，高压泄压阀72为常开式。所述地面主安全阀先导控制回路的输出端与所述第一先导控制阀43的先导端相连，所述地面主安全阀先导控制回路包括相连的第二电磁阀81、第四单向节流阀811，第二电磁阀81、第四单向节流阀811均为二位三通电磁阀。所述地面翼安全阀先导控制回路的输入端设置在所述第二电磁阀81与第四单向节流阀811之间，输出端与所述第二先导控制阀51的先导端相连，所述地面翼安全阀先导控制回路包括第三电磁阀812。所述易熔塞回路的输入端设置在所述第五压力表62与所述第一电磁阀63之间，所述易熔塞回路包括依次相连的第三先导控制阀93、节流阀94、压力开关95、易熔塞96，还包括检测先导控制回路，所述检测先导控制回路的输入端设置在所述第五压力表62与第三先导控制阀93之间，输出端与所述第三先导控制阀93的先导端相连，所述检测先导控制回路包括相连的充压阀91、单向阀92。

所述辅助启动回路包括手动泵10，所述手动泵10的一端与所述油箱1相连，另一端分别与第五隔离阀11、截止阀12相连，所述第五隔离阀11的输出端设置在所述第一电动泵21与第一溢流阀22之间；所述截止阀12与所述井下安全阀310相连。手动泵也作为备用泵，以备不时之需，提高了设备的可靠性和稳定性，保证了连续生产的需要。

本实用新型的工作原理为：

启动第一电动泵21及其他可电控器件，第一电动泵21输出约为35MPa的高压，第三调压阀41将约为35MPa的高压降至21MPa的中压，低压控制回路，第四调压阀61进一步将约为21MPa的中压降至约为0.7MPa的低压，第四调压阀61输出的低压控制液压油经第一电磁阀63，传输到第一单向节流阀71，驱动高压泄压阀72关闭，此时，高压泄压阀72不具备泄压功能；低压控制液压油还经第二电磁阀81传输到第二单向节流阀811，驱动第一先导控制阀43的进口与出口导通；低压控制液压油还经第三电磁阀812传输到第二先导控制阀51的先导端，驱动第二先导控制阀51的进口与出口导通。在此需要说明的是，第一电磁阀63开启的时间早于第二电磁阀81，第二电磁阀81开启的时间早于第三电磁阀812，以实现依次开启井下安全阀、地面主安全阀、地面翼安全阀，符合生产需要。

井下安全阀驱动回路，第一增压器将约为35MPa的高压升压至210MPa的超高压，超高压驱动液压油输至井下安全阀310，使得井下安全阀310打开；地面主安全阀驱动回路，井下安全阀打开之后，开启第二电磁阀81，中压驱动液压油输送至第一先导控制阀43的进口，此时，第一先导控制阀43的进口与出口导通，中压驱动液压油到达地面主安全阀47，使得地面主安全阀打开；地面翼安全阀驱动回路，地面主安全阀打开之后，开启第三电磁阀812，中压驱动液压油输送至第二先导控制阀51的进口，此时，第二先导控制阀51的进口与出口导通，中压驱动液压油到达地面翼安全阀55，使得地面翼安全阀打开。

易熔塞回路，低压控制液压油到达充压阀91及第三先导控制阀93的进口，此时，第三先导控制阀93的进口与出口不导通，因此，低压控制液压油经充压阀91流向单向阀92，进而驱动第三先导控制阀93的进口与出口导通，低压控制液压油经第三先导控制阀93输送至节流阀94，进而流向压力开关95、易熔塞96。当发生火灾时，易熔塞96熔化，易熔塞回路压力降低，压力开关95检测到压力低于设定的压力值时，通过控制系统控制第一电磁阀63、第二电磁阀81、第三电磁阀812换位进行泄压，从而关闭井下安全阀310、地面主安全阀47、地面翼安全阀55，确保系统的安全性。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统，其特征在于，包括：主动力控制回路、井下安全阀驱动回路、地面主安全阀驱动回路、地面翼安全阀驱动回路、低压控制回路；

所述主动力控制回路的输出端分别与所述井下安全阀驱动回路、地面翼安全阀驱动回路、地面主安全阀驱动回路的输入端相连；

所述井下安全阀驱动回路包括第一增压器(36)，所述第一增压器(36)的输出端与井下安全阀(310)相连；

所述地面主安全阀驱动回路包括依次串联的第三调压阀(41)、第三储能器(42)、第一先导控制阀(43)、地面主安全阀(47)；

所述地面翼安全阀驱动回路的输入端设置在所述第三储能器(42)与第一先导控制阀(43)之间，所述地面翼安全阀驱动回路包括第二先导控制阀(51)，所述第二先导控制阀(51)的出口与地面翼安全阀(55)相连；

所述低压控制回路的输入端设置在所述第三调压阀(41)与第三储能器(42)之间，输出端与所述井下安全阀先导控制回路的输入端相连，所述井下安全阀先导控制回路的输出端设置在所述第一增压器(36)与井下安全阀(310)之间，所述井下安全阀先导控制回路包括相连的第三单向节流阀(71)、高压泄压阀(72)。

2.根据权利要求1所述的石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统，其特征在于，所述低压控制回路包括依次相连的第四调压阀(61)、第五压力表(62)、第一电磁阀(63)。

3.根据权利要求2所述的石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统，其特征在于，所述低压控制回路的输出端还与地面主安全阀先导控制回路的输入端相连，所述地面主安全阀先导控制回路的输出端与所述第一先导控制阀(43)的先导端相连，所述地面主安全阀先导控制回路包括相连的第二电磁阀(81)、第四单向节流阀(811)。

4.根据权利要求3所述的石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统，其特征在于，还包括地面翼安全阀先导控制回路，所述地面翼安全阀先导控制回路的输入端设置在所述第二电磁阀(81)与第四单向节流阀(811)之间，输出端与所述第二先导控制阀(51)的先导端相连，所述地面翼安全阀先导控制回路包括第三电磁阀(812)。

5.根据权利要求2所述的石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统，其特征在于，还包括易熔塞回路，所述易熔塞回路的输入端设置在所述第五压力表(62)与所述第一电磁阀(63)之间，所述易熔塞回路包括依次相连的第三先导控制阀(93)、节流阀(94)、压力开关(95)、易熔塞(96)，还包括检测先导控制回路，所述检测先导控制回路的输入端设置在所述第五压力表(62)与第三先导控制阀(93)之间，输出端与所述第三先导控制阀(93)的先导端相连，所述检测先导控制回路包括相连的充压阀(91)、单向阀(92)。

6.根据权利要求1所述的石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统，其特征在于，所述井下安全阀驱动回路还包括设置在所述第一增压器(36)之前的依次串联的关断阀(31)、第二过滤器(32)、调速阀(33)、第一隔离阀(34)、第一调压阀(35)；所述第一增压器(36)与所述井下安全阀(310)之间还设置有依次相连的第二隔离阀(37)、第二储能器(38)、第二压力表(39)，所述井下安全阀先导控制回路的输出端设置在所述第二储能器(38)与第二压力表(39)之间。

7.根据权利要求6所述的石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统，其特征在于，还包括备用增压回路，所述备用增压回路的输入端设置在所述调速阀(33)与第一隔离阀(34)之间，输出端设置在所述第二隔离阀(37)与第二储能器(38)之间，所述备用增压回路包括依次相连的第三隔离阀(311)、第二调压阀(312)、第二增压器(313)、第四隔离阀(314)。

8.根据权利要求1所述的石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统，其特征在于，所述主动力控制回路包括依次串联的油箱(1)、第一电动泵(21)、第一溢流阀(22)、第一压力表(23)、第一过滤器(24)、第一储能器(25)。

9.根据权利要求8所述的石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统，其特征在于，还包括第二电动泵(26)，所述第二电动泵(26)的一端与所述油箱(1)相连，另一端与所述第一溢流阀(22)相连。

10.根据权利要求8所述的石油天然气超高压生产井的安全阀控制系统，其特征在于，还包括辅助启动回路，所述辅助启动回路包括手动泵(10)，所述手动泵(10)的一端与所述油箱(1)相连，另一端分别与第五隔离阀(11)、截止阀(12)相连，所述第五隔离阀(11)的输出端设置在所述第一电动泵(21)与第一溢流阀(22)之间；所述截止阀(12)与所述井下安全阀(310)相连。

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