塔里木高压气田井口安全控制系统

中国石油塔里木油田分公司

塔里木高压气田井口安全控制系统

李国娜 吉万成 张春生 青彩霞 许爱华 袁 媛

中国石油塔里木油田分公司

液控系统是井口安全控制系统的一个重要组成部分。采用自带液压装置驱动，不需要外部高压动力设备即可实现井下安全阀（SCSSV）、主安全阀（MSSV）、翼安全阀（WSSV）的开启和关闭，当阀后压力超高、火灾、易熔塞熔化或管线破裂时可实现井口安全阀的自动关闭。塔里木高压气井采用液压控制盘、RTU与配电系统一体化的设计，优化了通讯与控制方案，减少了一些重复的通讯传输、控制运算环节，从而使控制系统更简洁、更可靠。

高压；井口；液压；安全控制

1 液压控制系统

液控系统是井口安全控制系统的一个重要组成部分。采用自带液压装置驱动，不需要外部高压动力设备即可实现井下安全阀（SCSSV）、主安全阀（MSSV）、翼安全阀（WSSV）的开启和关闭，当阀后压力超高、火灾、易熔塞熔化或管线破裂时可实现井口安全阀的自动关闭。

1.1 高压液动部分

对于井口压力在80MPa左右的气井，高压液动系统由1台输出压力为20 000 psi的电动高压油泵作为动力源，为开启井下安全阀提供动力。井下安全阀采用无差压平衡，液压管线失压后关闭。

1.2 低压液动部分

低压液动部分控制主安全阀和翼安全阀。液压油通过低压泵增压至6 000 psi，经单流阀、机械压力表、压力变送器、溢流阀后，为主、翼阀执行机构提供动力。流程与高压液动部分大体相同。

1.3 液动控制系统（先导压力）

液动控制系统为各执行机构的先导阀及易熔塞提供控制压力。由低压泵增压的液压油经调压阀降压至80 psi后，一方面经压力表、电磁阀后到达各执行机构的先导阀，为先导阀提供控制压力；另一方面经球阀、先导压力复位阀、机械压力表、压力开关到达井口易熔塞，为易熔塞提供压力。

2 RTU控制系统

塔里木高压气井RTU系统将井口液控系统与地面控制部分集成，可实现以下功能：①对液压回路进行监控；②有序地对WSSV、MSSV和SCSSV进行关断和开启，实现井口控制盘上的人工紧急关断以及报警状态下的自动联锁关断；③检测现场信号，并对压力信号进行逻辑运算，为中央控制室提供报警信息，同时接收中控室下发的控制信号。

井口二级节流后安装压力变送器，RTU控制器对压力检测值（压降速率）分别计算，与超高压、低压报警设定值进行比较。当压降速率大于0.2MPa，并且持续120 s，同时压力检测值小于低压报警值时则判断为有爆管报警，向井口液控柜发出关井信号关井。

为保证压力检测信号的可靠性，在关键点设置3台压力变送器，对3台压力变送器信号进行三选二的逻辑运算，提高控制系统的可靠性。

3 通讯与配电系统

井口设备与中央控制室的通讯采用SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字传输）设备，RTU信号通过光电转换设备接入SDH，经光纤传输至中央控制室；同时将主控室的控制指令解调成RTU控制器可接受的信息并执行。

系统断电时，液控系统的电磁阀均失电，液动主阀、液动翼阀、油嘴将同时关闭，各级安全阀在关闭时受到较大的冲击，而且井下安全阀背压得不到保障，影响开井操作。因此设置UPS电源，可提供断电保护大于12 h的备用电。

4 结语

塔里木高压气井采用液压控制盘、RTU与配电系统一体化的设计，优化了通讯与控制方案，减少了一些重复的通讯传输、控制运算环节，从而使控制系统更简洁、更可靠。

（栏目主持 杨 军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.010