海油固定平台修井机BOP控制装置与游车大钩联控改造

陈昶

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司,广东湛江，524007）

1 引 言

由于钻修井的作业特殊性，在操作过程中一旦发生井喷井涌事故，后果不堪设想。修井机BOP系统、游车大钩控制系统作为修井机的重要组成部分，在发生意外的情况下能否自动采取相应的关断措施，保证现场人员的安全状态就显得尤为重要。

此次控制系统改造主要解决在钻修井过程中发生紧急情况时，BOP系统环空关闭，同时禁止对天车大钩的操作，使得库美系统关闭和天车大钩紧急制动，大钩刹车停机。

2 系统介绍

2.1 修井机介绍

某海上油田两台KREMCO K600型修井机1993年投用，分别位于A、B两个平台。该类型修井机装机功率是1200KW，井架高度26米，钻探深度1200米，最大小修深度4265米，大修深度3750米，大钩载荷90T，额定载荷900KN。

修井机地面防喷器控制装置（BOP系统）是石油天然气钻井（或修井）过程防止井喷失控的不可缺少的装备。其功能就是预先制备与存储足量的液压油并控制液压油的流动方向，使防喷器迅速开关。另外修井机游车和大钩是钻修井过程中的重要提升设备。它可以在钻进时悬挂水龙头及钻具，在起下钻时悬挂吊环及吊卡起钻具，完成其它钻井作业和辅助作业。

2.2 游车大钩刹车控制逻辑

游车大钩做为修井机起升系统重要的组成部分，它的刹车系统好坏，对转台现场的操作安全影响巨大。在正常工作状态时，通过远程手刹，来控制游车大钩的下降速度。紧急情况下，通过司钻操作台上紧急刹车按钮对刹车气缸进行充气，抱死绞车刹车，进而实现游车大钩的紧急停车。如图1所示当拍下紧急制动按钮，端口1跟2相通，即大钩滚筒控制气路跟大钩滚筒手刹控制气路导通，天车大钩立即刹车。复位刹车按钮时，端口2和3导通，天车大钩回复。

图1

2.3 BOP系统环形防喷器工作原理

此次改造主要针对的是BOP系统内的环形防喷器，它是以环形胶心为密封部件，通过液压推动活塞的挤压，密封井筒与管柱之间环形空间的装置。当井口无管柱时，也可全封井口，内部结构如图2所示。

图2

BOP的环形环空开关是通过远程控制盘两个开关按钮进行操作。按下充气以及环形关按钮，执行环形开关“关”指令，当关动作到位以后触发防喷器控制装置反馈磁开关，再将信号传递到BOP系统远程控制盘，对环形关动作是否触发进行反馈显示。

3 控制原理改造

本次改造计划是通过BOP系统环空关来控制天车大钩的刹车系统。即当BOP系统环形关。反馈磁开关立即动作，会使环形控制关按钮指示灯亮，通过该指示灯引出一组线去控制一个两位三通的电磁阀，然后控制大钩滚筒手刹控制气路。控制回路如图3。

图3

启动库美系统，环形开关至关的位置，BOP紧急制动电磁阀得电，1跟2通，给两位五通阀6供气。使得两位五通阀4跟1通，2跟3导通，大钩滚筒手刹控制气路导通，游车大钩刹车。

如果单独拍下紧急制动按钮，其制动按钮气路1跟2导通。紧接着，由于两位五通阀6端无气源压力，则阀上端口4跟5通，2跟1 通，大钩滚筒手刹控制气路导通，游车大钩刹车。

二者控制大钩滚筒手刹的气路相互独立，互不干扰。但库美系统控制大钩滚筒手刹气路的优先级高。若电磁阀失电或者紧急制动按钮复位，那么大钩滚筒手刹控制气路泄气，大钩恢复正常使用。

4 系统调试

第一步启动天车大钩，拍下司钻台的紧急停止按钮，记录天车大钩的状态；复位该紧急停止按钮，操作是否可以再次启动天车大钩。

第二步启动天车大钩，按下库美系统的“关”按钮，记录天车大钩的状态；再按下库美系统的“开”按钮，操作是否可以再次启动天车大钩。

第三步启动天车大钩，同时拍下司钻台紧急停止按钮和按下库美系统“关”按钮，记录天车大钩的运行状态。再复位紧急停止按钮和按下库美系统“开”，操作是否可以再次启动天车大钩。

最后现场模拟电磁阀线路开路故障（联锁控制失效）。启动天车大钩，按下库美系统的“关”按钮；如果天车大钩没有停止，再拍下紧急停止按钮，记录天车大钩状态。

5 结论

通过改造，保留原司钻操作紧急按钮让大钩制动功能，新增启动库美系统自动让大钩紧急制动的功能，当BOP系统环形关，游车大钩不再移动，简化操作步骤，降低安全风险，避免BOP系统胶芯磨损，减少维修费用。