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SSVH井口安全液壓截斷系統(tǒng)

文檔作者：曾玉斌林元華杜旭東魏玲文檔來源：西南石油大學		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月21日
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2010年第39卷
第7期第69頁
石油礦
oIL FIELD
場機械
EQUIPMENT 2010，39(7)：69～ 72
o o
文章編號：1001—3482(20lO)07—0069—04
SSVH井口安全液壓截斷系統(tǒng)
曾玉斌，林元華，杜旭東，魏玲
(西南石油大學，成都610500)
摘要：研制的SSVH 井口安全液壓截斷系統(tǒng)具有高壓、低壓、火警自動截斷功能。當高(低)壓感測
管路的壓力超過(低于)設定值以及火警感測元件感測的溫度達到設定值時，通過蓄能器儲存的高
壓的液壓油來自動關閉液動截斷閥，截斷井口氣源，保護人員和設備的安全。詳細介紹了SSVH
系統(tǒng)的組成、結構和工作原理?，F(xiàn)場試驗證明該系統(tǒng)安全可靠，具有推廣應用價值。
關鍵詞：井口裝置；液壓控制；截斷系統(tǒng)
中圖分類號：TE931一 ． 文獻標識碼：A
Iguchi Security SSVH of Hydraulic System
ZENG Yu-bin，LIN Yuan-hua，DU Xu—dong，W EI Ling
(Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China)
Abstract：The successful development of the well-head security intercepts hydraulic system of SS—
VH ，to have the functions of high-pressure，low pressure，fire automatic cut—off．W hen the pres—
sure of high(1ow)pressure sensitive conduit over(below)to set value as well as the temperature
of fire alarm sensitive device come to set value，can cut off the hydraulic valve automatically by
high—pressure hydraulic oil cut off the source of well tone and protect the safety of personnel and
equipment．The structure and the operational principle of SSVH system are described，on—site
tests proved that the system is safe and reliable，has the value of application．
Key words：wellhead assembly；hydraulic control；intercepting system
石油天然氣井口的壓力通常在30 MPa左右，
輸送壓力需要4～6 MPa，通常采用地面節(jié)流或井下
節(jié)流降壓方式達到壓力要求。如果節(jié)流閥失效，通
?？坎捎蜆渖系氖謩娱l板閥來關閉氣流。目前國內
手動閘板閥存在安全性差、監(jiān)控困難、維護操作復
雜、可靠性低等不足之處，稍有疏忽難免造成重大人
身及設備事故，嚴重影響石油天然氣的開發(fā)效益，因
此需要一個自動控制安全保護系統(tǒng)口。]。
瀘州川油鉆采工具有限公司自主研發(fā)的SSVH
井口安全液壓截斷系統(tǒng)為液壓自動控制裝置，是井
口重要的安全保護系統(tǒng)。當井場發(fā)生設備氣壓超
高，集輸管線爆破失壓、火警等險情時，控制系統(tǒng)會
迅速自動關閉液動截斷閥，截斷井口氣源，防止事故
蔓延，保護人員、地面場站設備及輸氣管線的安全。
1 SSVH 系統(tǒng)結構
SSVH 系統(tǒng)主要由液壓截斷閥、液壓控制系統(tǒng)、
管路及連接件3大部件組成 。液壓截斷閥由液壓
缸和平板閥組合而成，根據(jù)現(xiàn)場需要，安裝在采氣井
口與地面場站設備或輸氣管線之間，通常安裝在井
收稿日期：2009：12—01
基金項目：四川省杰出青年學科帶頭人培養(yǎng)基金(06ZQo26 028)
作者簡介：曾玉斌(1984一)，男，湖南衡陽人，碩士，主要從事石油管、石油鉆井工藝等方面的教學與研究工作，E-mail：
zengyubinO218@ 163．corn。
石油礦場機械 2010年7月
口裝置的t號主閥上部或節(jié)流閥的前端。液壓控制
系統(tǒng)安裝在控制柜內，主要由感測元件、控制元件、
手壓泵件、蓄能器、手動換向閥組成，控制柜臺面上
有顯示元件及操縱手柄。管路及連接件由安裝在井
口裝置的高壓感測管路和安裝在輸氣管線的低壓感
測管路、火警管路、液壓截斷閥的油缸操縱管路、閥
位開關指示器管路等組成。高壓感測管路可連接在
節(jié)流閥前或節(jié)流閥后端，低壓感測管路、火警管路根
據(jù)每口井的具體情況確定連接或感測位置。SSVH
井口安全液壓截斷系統(tǒng)及安裝位置如圖1。
圖1 SSVH 井口安全液壓截斷系統(tǒng)及安裝位置
2 導閥
導閥是控制系統(tǒng)的核心元件，主要功能是接收
外部的壓力信號；將壓力信號變?yōu)閷Q向閥的執(zhí)行
信號。其動作的靈敏性、準確性是關鍵的技術要求。
2．1 高壓導閥
高壓導閥由閥體、感測閥芯、閥芯、調壓彈簧組
成，感測口為K，控制油口為A1、A2，如圖2a。當感
測口壓力(即井口壓力)高到一定程度時，感測閥芯
推動閥芯克服彈簧力向上運動，控制油口A1、A2貫
通，蓄能器內的壓力油經(jīng)A1、A2到被控制元件，使
被控制元件按要求執(zhí)行動作，導閥對被控制元件的
控制是一種先導控制。
2．2 低壓導閥
低壓導閥設計要求與高壓導一致，只是將閥芯
反裝，如圖2b。調定時，彈簧給閥芯一個預緊力，當
感測壓力低于預緊力時，閥芯被推開，A1、A2導通
進入工作狀態(tài)。
3 液壓控制系統(tǒng)
液壓控制系統(tǒng)如圖3。
^K
a 高壓
系統(tǒng)
●K
b 低壓
l一手輪；2一調壓彈簧；3一閥芯；4一感測閥芯
圖2 導閥結構及工作原理
3．1 液動截斷閥關閉
液動截斷閥上端及控制裝置臺面上都設有顯示
閥門開關位置的指示器，系統(tǒng)在運行過程中，高、低壓
導閥的感測和調定壓力都可以由壓力表及壓力指示
器顯示出來。裝置采用液動截斷閥出口后端氣壓作
為控制信號，指令控制系統(tǒng)自動使液動截斷閥瞬時關
閉。控制氣壓可根據(jù)場站設備或輸氣管線承壓能力
調節(jié)，即高壓為2～8 MPa，低壓為0．5～5．0 MPa。
第39卷第7期 曾玉斌，等：SSVH井口安全液壓截斷系統(tǒng)
23 22 21
1一SB手動泵；2一單向閥；3一單向閥；4一緊急截斷開關；5一液控單向閥；6一高壓導閥／液控開關；
7一低壓導閥／液控開關；8一低壓導閥／調節(jié)溢流閥；9一蓄能器壓力表；1O一蓄能器；11一氣液轉換器I；
12一氣液轉換器Ⅱ；13一易熔塞；14一低壓氣控閥開關；15一高壓氣控開關；16一高壓壓力表；
17一低壓壓力表；18一高壓導閥；19一低壓導閥；2O一液控單向閥卸壓開關；21一低壓導閥指示器；
22一高壓導閥指示器；23一液動閥指示器；24一手動換向閥；25一液動截斷閥
圖3 液壓控制系統(tǒng)
被感測的氣源信號經(jīng)氣液轉換器進入高壓導閥
和或低壓導閥。當壓力增高(或降低)時，高壓或低
壓導閥接通，蓄能器內的壓力油通過高壓或低壓導
閥進入液控單向閥的控制口x，打開液控單向閥，此
時蓄能器內的壓力油經(jīng)液控單向閥P口進入，A 口
輸出，再進入液動截斷閥驅動油缸的上腔，推動主閥
閘板向下運動，油缸下腔的液壓油經(jīng)手動換向閥回
油箱，完成液動截斷閥的關閉動作，切斷管線氣源。
除了氣源壓力導致液壓截斷閥關閉以外，系統(tǒng)還能
感測由著火引起的低壓管路欠壓情況，當著火溫度
達到易熔塞熔化溫度時，造成感測低壓管路欠壓而
關閉液壓截斷閥。
3．2 液動截斷閥開啟
排除故障，場站設施或長輸管線要投入再運行
時，需重新開啟液動截斷閥。先使液控單向閥的閥
芯復位，以免蓄能器內壓力卸完，只要打開單向閥卸
壓開關，讓液控單向閥內的控制壓力卸完，在彈簧作
用下閥芯即可復位。再將手動換向閥手柄換向“開”
位，使油缸上腔的回油路與油箱接通后啟動手動泵，
油泵壓力油經(jīng)手動換向閥進入油缸下腔推動活塞向
上運動，油缸上腔的液壓油經(jīng)手動換向閥回油箱，完
成液動截斷閥的開啟動作。啟開動作可在油缸上部
指針或閥位指示器上顯示。
3．3 蓄能器補壓和卸壓
當完成一次液動截斷閥的開關動作后，需對蓄
能器補壓，以備再次使用。先要對液控單向閥進行
復位(即讓液控單向閥處于關閉狀態(tài))，再將手動換
向閥處于“蓄能”狀態(tài)，關閉高壓氣控開關和低壓氣
控開關，啟動手動泵，即可對蓄能器進行補壓。卸壓
時只需打開蓄能器開關(緊急截斷開關)和液控單向
閥卸壓開關，油液即可回到油箱，其壓力值由壓力表
指示。
3．4 控制壓力的調節(jié)
3．4．1 高壓截斷
打開高壓液控開關，關閉高壓氣控開關，將高壓
導閥的壓力調到最高位置，啟動手動泵，使控制壓力
達到需要的壓力值(觀察壓力表和高壓導閥指示器)
后，停止啟動手動泵，再將高壓導閥的壓力逐漸下
調，直到液動截斷閥的關閉動作開始為止，此時觀察
到的壓力值即為調定壓力，但需要重復調節(jié)2次以
上，無誤后鎖定高壓導閥壓力，并關閉高壓液控開
關，打開高壓氣控開關，讓系統(tǒng)進入待工作狀態(tài)。
· 72· 石油礦場機械 2010年7月
3．4．2 低壓截斷
打開低壓液控開關，關閉低壓氣控開關，將低壓
導閥的壓力調到最低位置，啟動手動泵，使控制壓力
達到需要的壓力(觀察壓力表和低壓導閥指示器)
后，停止啟動手動泵，再將低壓導閥的壓力逐漸上
調，直到液動截斷閥的關閉動作開始為止，此時觀察
到的壓力值即為調定壓力，同樣需重復調節(jié)2次以
上，無誤后鎖定低壓導閥壓力，并關閉低壓液控開
關，打開低壓氣控開關，讓系統(tǒng)進行待工作狀態(tài)。
調定壓力時，液動截斷閥應處在未與管線連接
之前，如已經(jīng)連接，油管應暫不與液壓截斷閥油缸連
接，以避免不必要的關閉，只需觀察油管出油情況
即可。
3．5 緊急截斷和火警截斷
當井場發(fā)生異常情況時，若高(或低)壓導閥或
氣液轉換器之一出現(xiàn)故障，不能打開液控單向閥，無
法關閉液動截斷閥時，可立即手動打開緊急截斷開
關即蓄能器壓力油開關，并立即開啟單向閥，壓力油
立即使液動截斷閥截斷井口氣源。當安裝在井口裝
置及輸氣管線處的易熔塞在發(fā)生火災時感受溫度達
到240℃ 時，易熔合金熔化，造成管線欠壓，低壓導
閥作用，完成低壓截斷動作。重新工作時需重裝一
個易熔塞。
4 主要技術參數(shù)
蓄能器工作壓力 l0～21 MPa
高壓控制壓力2～8 MPa；2～32 MPa
低壓控制壓力0．5～5．0 MPa
關閉時間≤5 S
充氮壓力 7 MPa±0．7 MPa
油箱容積10 L
手動泵排量7 mL／次
適應溫度一19～121℃
適用介質原油、含硫天然氣
5 檢測結果
a) 該系統(tǒng)設計、選材、制造、檢驗符合API
Spec 6A和SY／T5127-2002標準。
b) 執(zhí)行機構采用液壓截斷，關閉動作可靠；
無需電源，性能穩(wěn)定，防腐、防爆性能好。
c) 具有高壓、低壓、火警自動截斷功能，適用
于井口緊急截斷，能滿足現(xiàn)場安全生產的需要。
6 結論
1) 該系統(tǒng)主要由液動截斷閥與液壓控制裝置
2大部份組成。當高(低)壓感測管路的壓力超過
(低于)設定的值以及火警感測元件感測的溫度達到
設定值時，可通過蓄能器儲存的高壓液壓油來自動
關閉液動截斷閥，截斷井口氣源，保護人員和設備的
安全。
2) 現(xiàn)場試驗證明，SSVH 系統(tǒng)具有井口高壓
及輸送低壓控制功能，并帶有火警截斷功能，是一種
綜合控制裝置。由于在本系統(tǒng)中用于實施感測、控
制、執(zhí)行、顯示及緊急截斷功能的機構全部采用液壓
傳動，因此無堵塞、腐蝕隱患，無需電源，適應性好，
無爆炸隱患。
3) 導閥可接收外部的壓力信號，還可將壓力
信號變?yōu)閷Q向閥的執(zhí)行信號，其動作的靈敏性和
準確性高，且價格低，易于維修。
4) 系統(tǒng)配有高壓、低壓壓力表，低壓、高壓導
閥指示器及液動閥指示器，有利于操作者全面監(jiān)控。
5) 控制系統(tǒng)采用蓄能器和手動泵作為動力
源，動力平穩(wěn)，不受外界干擾。液動截斷閥采用雙作
用油缸，動作迅速、平穩(wěn)、可靠。無需電源，具有優(yōu)良
的防爆性能。
6) 采用國產化的通用可靠液壓元件，可靠性
高、成本低，維修性好。
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