海上平台采油树高低压导阀的应用研究

徐 林，谢维滨

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300450）

海上采油平台是开采海洋石油资源的重大装置，在世界各国均被广泛应用。而采油树的作用则是将地下的石油采集出来，石油从采油树出来经过生产计量管汇进入处理流程。依托井口控制盘对采油系统进行保护，当异常情况发生时将危害降低到最小。因为平台上油井数量较多，每口油井都有自己的状态异常关断信号，回压监测就是其中一种。回压高高时则说明后端管线有堵塞或者介质黏稠导致流通困难，为了防止压力超过管线的安全值，压力高高信号触发停泵，压力低低则说明管线有泄漏或者泵入口没液，也会触发停泵信号。

1 井口控制盘简介

井口控制盘是油田生产中的重要设备。井口控制盘用来控制采油树的地面安全阀（WSSV）和井下安全阀（SCSSV）。井口控制盘分为公用部分和单井控制模块。通过公用部分对所有井进行控制，单井控制模块控制单口井。井口控制盘主要功能是油井井上井下安全阀的控制，同时兼顾实现自动安全保护功能。在远自动安全保护中具有典型代表的为ESD关停功能、易熔塞报警关断功能、回路压力检测异常关断功能等。为实现海上平台井口控制盘回路压力检测异常关断功能，高低压导阀应用越来越普遍。

2 高低压导阀原理介绍

高低压导阀阀组由两个气动的压力开关组成，高低压导阀组直接监测流程的压力，当流程压力正常时，两个压力开关的控制气路均导通并作用到井口盘单井抽屉的气控阀上，高低压导阀现场使用见图1。

图1 高低压导阀现场使用

高低压导阀动作方式一：当流程回压超过1850kPa时，压力高开关动作，控制气路不再导通，高开关与气控阀之间连接管线内的控制气被泄放掉，高低压导阀高压侧气控管线的PT报警，中控系统给出油井关断信号。当流程回压低于1 100kPa时，压力低开关动作，控制气路不再导通，低开关与气控阀之间连接管线内的控制气被泄放掉，高低压导阀低压侧气控管线的PT报警，中控系统给出油井关断信号。

高低压导阀动作方式二：当高低压导阀回压高高和低低的PT被旁通时，一旦流程压力异常达到高高或低低的报警值，相应的控制气会被泄放掉，没有了先导气，先导阀气路不再导通，单井抽屉的井上安全阀的手拉阀在弹簧的作用下关闭，单井井上安全阀液压油压力低低的压力开关动作，此信号从单井抽屉直接连接到变频柜的控制线路中，压力开关触点断开输出停泵信号使油井关停。

高低压导阀重要特点：不受人为操作影响，直接起到相应保护作用，控制原理见图2。

图2 高低压导阀控制原理图

3 几种常用的回压监测装置介绍与对比

3.1 压力开关

在早期的生产流程中使用的就是电控的压力开关，用于监测回压的压力高高和低低，开关的触点直接接入到中控系统DI卡件。当管汇的回压出现异常并达到压力开关的动作值时，压力开关的开闭点状态切换，中控系统接收到报警信号后产生关断，停泵。

3.2 压力变送器

随着模拟量输入卡件的广泛应用，压力监测开始采用压力变送器，压力变送器相对于压力开关就更加直观，可以实时看到流程的压力值，可以根据压力的历史数据曲线对流程的异常进行分析，同时也可以看到压力当前值与关断值之间的差值，但是当压力达到高高或低低的关断值时同样会触发油井关停的逻辑。

3.3 高低压导阀

近几年，海上平台新投用油井的井口盘都采用了高低压导阀，而高低压导阀比之前的控制逻辑复杂了一些，之前只使用一个压力开关或者压力变送器进行监测，现在需要一个高低压导阀阀组以及两个压力变送器来组合完成。高低压导阀同样用于监测回压，两个PT则是用于监测两个控制气回路的压力。当高低压导阀动作后，相应的控制气路被泄放掉，ESD信号触发导致油井关停。

3.4 组合模式

综合考虑以上三种监控手段，可以考虑进行组合使用，将有效弥补各单项监测设备的不足之处，保护装置优缺点对比见表1。

表1 保护装置优缺点对比

组合一。压力开关+压力变送器：两者在功能上确实弥补了回压实时监控问题，但两者之间的组合从实际应用上讲并未优于压力变送器，同时信号旁通后将无法起到保护作用，不推荐使用；

组合二。压力开关+高低压导阀：从原理上讲，高低压导阀也是由压力开关组合而成，从而两者之间的组合有些功能性的重复，同时并未弥补实时监控回压缺项，不推荐使用；

组合三。压力变送器+高低压导阀：可实时监控回压变化，又可以杜绝人员手动旁通信号带来的保护功能缺失，从现场使用来讲是最佳的选择方式。

4 结语

通过几种回压监测装置的对比可以发现，高低压导阀在安全可靠性方面的优势明显优于其他压力监测装置，同时结合压力变送器进行数据的实时监控，这种组合对于高风险的海上作业来讲是安全性最高的组合方式。结合现场多年海上使用经验，当下安全环保态势越来越严峻，高低压导阀广泛应用于油田现场，保证了生产流程的安全稳定。