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SSVH井口安全液壓截?cái)嘞到y(tǒng)

文檔作者：曾玉斌林元華杜旭東魏玲文檔來(lái)源：西南石油大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月21日
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2010年第39卷
第7期第69頁(yè)
石油礦
oIL FIELD
場(chǎng)機(jī)械
EQUIPMENT 2010，39(7)：69～ 72
o o
文章編號(hào)：1001—3482(20lO)07—0069—04
SSVH井口安全液壓截?cái)嘞到y(tǒng)
曾玉斌，林元華，杜旭東，魏玲
(西南石油大學(xué)，成都610500)
摘要：研制的SSVH 井口安全液壓截?cái)嘞到y(tǒng)具有高壓、低壓、火警自動(dòng)截?cái)喙δ?。?dāng)高(低)壓感測(cè)
管路的壓力超過(guò)(低于)設(shè)定值以及火警感測(cè)元件感測(cè)的溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，通過(guò)蓄能器儲(chǔ)存的高
壓的液壓油來(lái)自動(dòng)關(guān)閉液動(dòng)截?cái)嚅y，截?cái)嗑跉庠矗Ｗo(hù)人員和設(shè)備的安全。詳細(xì)介紹了SSVH
系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和工作原理?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明該系統(tǒng)安全可靠，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：井口裝置；液壓控制；截?cái)嘞到y(tǒng)
中圖分類號(hào)：TE931一 ． 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(dá)到壓力要求。如果節(jié)流閥失效，通
常靠采油樹上的手動(dòng)閘板閥來(lái)關(guān)閉氣流。目前國(guó)內(nèi)
手動(dòng)閘板閥存在安全性差、監(jiān)控困難、維護(hù)操作復(fù)
雜、可靠性低等不足之處，稍有疏忽難免造成重大人
身及設(shè)備事故，嚴(yán)重影響石油天然氣的開發(fā)效益，因
此需要一個(gè)自動(dòng)控制安全保護(hù)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?cái)嘞到y(tǒng)為液壓自動(dòng)控制裝置，是井
口重要的安全保護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)井場(chǎng)發(fā)生設(shè)備氣壓超
高，集輸管線爆破失壓、火警等險(xiǎn)情時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)
迅速自動(dòng)關(guān)閉液動(dòng)截?cái)嚅y，截?cái)嗑跉庠?，防止事?
蔓延，保護(hù)人員、地面場(chǎng)站設(shè)備及輸氣管線的安全。
1 SSVH 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
SSVH 系統(tǒng)主要由液壓截?cái)嚅y、液壓控制系統(tǒng)、
管路及連接件3大部件組成 。液壓截?cái)嚅y由液壓
缸和平板閥組合而成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，安裝在采氣井
口與地面場(chǎng)站設(shè)備或輸氣管線之間，通常安裝在井
收稿日期：2009：12—01
基金項(xiàng)目：四川省杰出青年學(xué)科帶頭人培養(yǎng)基金(06ZQo26 028)
作者簡(jiǎn)介：曾玉斌(1984一)，男，湖南衡陽(yáng)人，碩士，主要從事石油管、石油鉆井工藝等方面的教學(xué)與研究工作，E-mail：
zengyubinO218@ 163．corn。
石油礦場(chǎng)機(jī)械 2010年7月
口裝置的t號(hào)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(nèi)，主要由感測(cè)元件、控制元件、
手壓泵件、蓄能器、手動(dòng)換向閥組成，控制柜臺(tái)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(cè)管路和安裝在輸氣管線的低壓感
測(cè)管路、火警管路、液壓截?cái)嚅y的油缸操縱管路、閥
位開關(guān)指示器管路等組成。高壓感測(cè)管路可連接在
節(jié)流閥前或節(jié)流閥后端，低壓感測(cè)管路、火警管路根
據(jù)每口井的具體情況確定連接或感測(cè)位置。SSVH
井口安全液壓截?cái)嘞到y(tǒng)及安裝位置如圖1。
圖1 SSVH 井口安全液壓截?cái)嘞到y(tǒng)及安裝位置
2 導(dǎo)閥
導(dǎo)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(hào)；將壓力信號(hào)變?yōu)閷?duì)換向閥的執(zhí)行
信號(hào)。其動(dòng)作的靈敏性、準(zhǔn)確性是關(guān)鍵的技術(shù)要求。
2．1 高壓導(dǎo)閥
高壓導(dǎo)閥由閥體、感測(cè)閥芯、閥芯、調(diào)壓彈簧組
成，感測(cè)口為K，控制油口為A1、A2，如圖2a。當(dāng)感
測(cè)口壓力(即井口壓力)高到一定程度時(shí)，感測(cè)閥芯
推動(dòng)閥芯克服彈簧力向上運(yùn)動(dòng)，控制油口A1、A2貫
通，蓄能器內(nèi)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(dòng)作，導(dǎo)閥對(duì)被控制元件的
控制是一種先導(dǎo)控制。
2．2 低壓導(dǎo)閥
低壓導(dǎo)閥設(shè)計(jì)要求與高壓導(dǎo)一致，只是將閥芯
反裝，如圖2b。調(diào)定時(shí)，彈簧給閥芯一個(gè)預(yù)緊力，當(dāng)
感測(cè)壓力低于預(yù)緊力時(shí)，閥芯被推開，A1、A2導(dǎo)通
進(jìn)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(diào)壓彈簧；3一閥芯；4一感測(cè)閥芯
圖2 導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)及工作原理
3．1 液動(dòng)截?cái)嚅y關(guān)閉
液動(dòng)截?cái)嚅y上端及控制裝置臺(tái)面上都設(shè)有顯示
閥門開關(guān)位置的指示器，系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，高、低壓
導(dǎo)閥的感測(cè)和調(diào)定壓力都可以由壓力表及壓力指示
器顯示出來(lái)。裝置采用液動(dòng)截?cái)嚅y出口后端氣壓作
為控制信號(hào)，指令控制系統(tǒng)自動(dòng)使液動(dòng)截?cái)嚅y瞬時(shí)關(guān)
閉?？刂茪鈮嚎筛鶕?jù)場(chǎng)站設(shè)備或輸氣管線承壓能力
調(diào)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?cái)嘞到y(tǒng)
23 22 21
1一SB手動(dòng)泵；2一單向閥；3一單向閥；4一緊急截?cái)嚅_關(guān)；5一液控單向閥；6一高壓導(dǎo)閥／液控開關(guān)；
7一低壓導(dǎo)閥／液控開關(guān)；8一低壓導(dǎo)閥／調(diào)節(jié)溢流閥；9一蓄能器壓力表；1O一蓄能器；11一氣液轉(zhuǎn)換器I；
12一氣液轉(zhuǎn)換器Ⅱ；13一易熔塞；14一低壓氣控閥開關(guān)；15一高壓氣控開關(guān)；16一高壓壓力表；
17一低壓壓力表；18一高壓導(dǎo)閥；19一低壓導(dǎo)閥；2O一液控單向閥卸壓開關(guān)；21一低壓導(dǎo)閥指示器；
22一高壓導(dǎo)閥指示器；23一液動(dòng)閥指示器；24一手動(dòng)換向閥；25一液動(dòng)截?cái)嚅y
圖3 液壓控制系統(tǒng)
被感測(cè)的氣源信號(hào)經(jīng)氣液轉(zhuǎn)換器進(jìn)入高壓導(dǎo)閥
和或低壓導(dǎo)閥。當(dāng)壓力增高(或降低)時(shí)，高壓或低
壓導(dǎo)閥接通，蓄能器內(nèi)的壓力油通過(guò)高壓或低壓導(dǎo)
閥進(jìn)入液控單向閥的控制口x，打開液控單向閥，此
時(shí)蓄能器內(nèi)的壓力油經(jīng)液控單向閥P口進(jìn)入，A 口
輸出，再進(jìn)入液動(dòng)截?cái)嚅y驅(qū)動(dòng)油缸的上腔，推動(dòng)主閥
閘板向下運(yùn)動(dòng)，油缸下腔的液壓油經(jīng)手動(dòng)換向閥回
油箱，完成液動(dòng)截?cái)嚅y的關(guān)閉動(dòng)作，切斷管線氣源。
除了氣源壓力導(dǎo)致液壓截?cái)嚅y關(guān)閉以外，系統(tǒng)還能
感測(cè)由著火引起的低壓管路欠壓情況，當(dāng)著火溫度
達(dá)到易熔塞熔化溫度時(shí)，造成感測(cè)低壓管路欠壓而
關(guān)閉液壓截?cái)嚅y。
3．2 液動(dòng)截?cái)嚅y開啟
排除故障，場(chǎng)站設(shè)施或長(zhǎng)輸管線要投入再運(yùn)行
時(shí)，需重新開啟液動(dòng)截?cái)嚅y。先使液控單向閥的閥
芯復(fù)位，以免蓄能器內(nèi)壓力卸完，只要打開單向閥卸
壓開關(guān)，讓液控單向閥內(nèi)的控制壓力卸完，在彈簧作
用下閥芯即可復(fù)位。再將手動(dòng)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(dòng)手動(dòng)泵，
油泵壓力油經(jīng)手動(dòng)換向閥進(jìn)入油缸下腔推動(dòng)活塞向
上運(yùn)動(dòng)，油缸上腔的液壓油經(jīng)手動(dòng)換向閥回油箱，完
成液動(dòng)截?cái)嚅y的開啟動(dòng)作。啟開動(dòng)作可在油缸上部
指針或閥位指示器上顯示。
3．3 蓄能器補(bǔ)壓和卸壓
當(dāng)完成一次液動(dòng)截?cái)嚅y的開關(guān)動(dòng)作后，需對(duì)蓄
能器補(bǔ)壓，以備再次使用。先要對(duì)液控單向閥進(jìn)行
復(fù)位(即讓液控單向閥處于關(guān)閉狀態(tài))，再將手動(dòng)換
向閥處于“蓄能”狀態(tài)，關(guān)閉高壓氣控開關(guān)和低壓氣
控開關(guān)，啟動(dòng)手動(dòng)泵，即可對(duì)蓄能器進(jìn)行補(bǔ)壓。卸壓
時(shí)只需打開蓄能器開關(guān)(緊急截?cái)嚅_關(guān))和液控單向
閥卸壓開關(guān)，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(diào)節(jié)
3．4．1 高壓截?cái)?
打開高壓液控開關(guān)，關(guān)閉高壓氣控開關(guān)，將高壓
導(dǎo)閥的壓力調(diào)到最高位置，啟動(dòng)手動(dòng)泵，使控制壓力
達(dá)到需要的壓力值(觀察壓力表和高壓導(dǎo)閥指示器)
后，停止啟動(dòng)手動(dòng)泵，再將高壓導(dǎo)閥的壓力逐漸下
調(diào)，直到液動(dòng)截?cái)嚅y的關(guān)閉動(dòng)作開始為止，此時(shí)觀察
到的壓力值即為調(diào)定壓力，但需要重復(fù)調(diào)節(jié)2次以
上，無(wú)誤后鎖定高壓導(dǎo)閥壓力，并關(guān)閉高壓液控開
關(guān)，打開高壓氣控開關(guān)，讓系統(tǒng)進(jìn)入待工作狀態(tài)。
· 72· 石油礦場(chǎng)機(jī)械 2010年7月
3．4．2 低壓截?cái)?
打開低壓液控開關(guān)，關(guān)閉低壓氣控開關(guān)，將低壓
導(dǎo)閥的壓力調(diào)到最低位置，啟動(dòng)手動(dòng)泵，使控制壓力
達(dá)到需要的壓力(觀察壓力表和低壓導(dǎo)閥指示器)
后，停止啟動(dòng)手動(dòng)泵，再將低壓導(dǎo)閥的壓力逐漸上
調(diào)，直到液動(dòng)截?cái)嚅y的關(guān)閉動(dòng)作開始為止，此時(shí)觀察
到的壓力值即為調(diào)定壓力，同樣需重復(fù)調(diào)節(jié)2次以
上，無(wú)誤后鎖定低壓導(dǎo)閥壓力，并關(guān)閉低壓液控開
關(guān)，打開低壓氣控開關(guān)，讓系統(tǒng)進(jìn)行待工作狀態(tài)。
調(diào)定壓力時(shí)，液動(dòng)截?cái)嚅y應(yīng)處在未與管線連接
之前，如已經(jīng)連接，油管應(yīng)暫不與液壓截?cái)嚅y油缸連
接，以避免不必要的關(guān)閉，只需觀察油管出油情況
即可。
3．5 緊急截?cái)嗪突鹁財(cái)?
當(dāng)井場(chǎng)發(fā)生異常情況時(shí)，若高(或低)壓導(dǎo)閥或
氣液轉(zhuǎn)換器之一出現(xiàn)故障，不能打開液控單向閥，無(wú)
法關(guān)閉液動(dòng)截?cái)嚅y時(shí)，可立即手動(dòng)打開緊急截?cái)嚅_
關(guān)即蓄能器壓力油開關(guān)，并立即開啟單向閥，壓力油
立即使液動(dòng)截?cái)嚅y截?cái)嗑跉庠?。?dāng)安裝在井口裝
置及輸氣管線處的易熔塞在發(fā)生火災(zāi)時(shí)感受溫度達(dá)
到240℃ 時(shí)，易熔合金熔化，造成管線欠壓，低壓導(dǎo)
閥作用，完成低壓截?cái)鄤?dòng)作。重新工作時(shí)需重裝一
個(gè)易熔塞。
4 主要技術(shù)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(guān)閉時(shí)間≤5 S
充氮壓力 7 MPa±0．7 MPa
油箱容積10 L
手動(dòng)泵排量7 mL／次
適應(yīng)溫度一19～121℃
適用介質(zhì)原油、含硫天然氣
5 檢測(cè)結(jié)果
a) 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)、選材、制造、檢驗(yàn)符合API
Spec 6A和SY／T5127-2002標(biāo)準(zhǔn)。
b) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用液壓截?cái)?，關(guān)閉動(dòng)作可靠；
無(wú)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(dòng)截?cái)喙δ?，適用
于井口緊急截?cái)?，能滿足現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)的需要。
6 結(jié)論
1) 該系統(tǒng)主要由液動(dòng)截?cái)嚅y與液壓控制裝置
2大部份組成。當(dāng)高(低)壓感測(cè)管路的壓力超過(guò)
(低于)設(shè)定的值以及火警感測(cè)元件感測(cè)的溫度達(dá)到
設(shè)定值時(shí)，可通過(guò)蓄能器儲(chǔ)存的高壓液壓油來(lái)自動(dòng)
關(guān)閉液動(dòng)截?cái)嚅y，截?cái)嗑跉庠?，保護(hù)人員和設(shè)備的
安全。
2) 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)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?cái)喙δ?，是一種
綜合控制裝置。由于在本系統(tǒng)中用于實(shí)施感測(cè)、控
制、執(zhí)行、顯示及緊急截?cái)喙δ艿臋C(jī)構(gòu)全部采用液壓
傳動(dòng)，因此無(wú)堵塞、腐蝕隱患，無(wú)需電源，適應(yīng)性好，
無(wú)爆炸隱患。
3) 導(dǎo)閥可接收外部的壓力信號(hào)，還可將壓力
信號(hào)變?yōu)閷?duì)換向閥的執(zhí)行信號(hào)，其動(dòng)作的靈敏性和
準(zhǔn)確性高，且價(jià)格低，易于維修。
4) 系統(tǒng)配有高壓、低壓壓力表，低壓、高壓導(dǎo)
閥指示器及液動(dòng)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(dòng)泵作為動(dòng)力
源，動(dòng)力平穩(wěn)，不受外界干擾。液動(dòng)截?cái)嚅y采用雙作
用油缸，動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠。無(wú)需電源，具有優(yōu)良
的防爆性能。
6) 采用國(guó)產(chǎn)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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