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摘要：海洋石油平臺(tái)的高頻雷達(dá)物位計(jì)主要用來控制油井井上安全閥和井下安全閥的開啟和關(guān)閉，按結(jié)構(gòu)及作用原理分為公用模塊和單井模塊兩大部分，公用模塊可以對所有油井進(jìn)行控制，單井模塊則只負(fù)責(zé)控制相對應(yīng)的一口油井，此外雷達(dá)物位計(jì)還具有電氣接口單元，能夠?qū)崿F(xiàn)中控對油井的遠(yuǎn)程控制功能，另外雷達(dá)物位計(jì)一般還都設(shè)計(jì)有緊急關(guān)斷及易熔塞回路控制功能。雷達(dá)物位計(jì)的應(yīng)用為海洋石油平臺(tái)開關(guān)油井提供了更加便捷操作方式，同時(shí)在保障油井安全、平穩(wěn)生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
引言
隨著海洋石油事業(yè)的蓬勃發(fā)展, 原油產(chǎn)量在逐年遞增, 而做好油井的管理是保證油田穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)的關(guān)鍵所在，高頻雷達(dá)物位計(jì)[1] 在海洋石油采油平臺(tái)[2] 的應(yīng)用為海洋石油油井的管理[3]提供了技術(shù)保障，通過雷達(dá)物位計(jì)不***方便了操作人員對油井進(jìn)行開關(guān)井的常規(guī)操作，方便了油井開展修井作業(yè)[4]，提高了油井管理的自動(dòng)化水平，更在保證油井安全生產(chǎn)、避免油氣火災(zāi)事故方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
1 雷達(dá)物位計(jì)的氣路系統(tǒng)
1.1 雷達(dá)物位計(jì)氣路動(dòng)力源
海洋石油平臺(tái)雷達(dá)物位計(jì)的氣路動(dòng)力源由空壓機(jī)[5] 壓縮后的儀表氣提供，對于未配備空氣壓縮機(jī)的采油平臺(tái)，由氮?dú)馄拷?jīng)減壓閥減壓以后提供氮?dú)庾鳛榫诒P氣路動(dòng)力源。動(dòng)力源進(jìn)入雷達(dá)物位計(jì)后通過盤內(nèi)的初次過濾減壓閥調(diào)節(jié)為兩路，其中一路經(jīng)二次減壓后主要用做氣動(dòng)隔膜泵[6] 的動(dòng)力源；另一路經(jīng)二次減壓后主要用于為ESD[7] 回路、易熔塞[8] 回路提供氣源。
1.2 易熔塞回路的功能
海洋石油平臺(tái)井口區(qū)設(shè)有易熔塞供氣回路，每口油井的采油樹頂部各安裝有一套易熔塞裝置與易熔塞回路相連接，易熔塞在環(huán)境溫度超過設(shè)定值( 一般設(shè)定值在75～78℃) 時(shí)融化，因此當(dāng)井口區(qū)出現(xiàn)異常高溫或火災(zāi)時(shí)，易熔塞熔化，易熔塞回路泄放壓力進(jìn)而導(dǎo)致回路壓力開關(guān)動(dòng)作，雷達(dá)物位計(jì)將壓力開關(guān)動(dòng)作信號(hào)傳送至平臺(tái)中控火氣控制系統(tǒng)[9]，火氣控制系統(tǒng)啟動(dòng)井口區(qū)消防水噴淋系統(tǒng)[10] 對井口區(qū)進(jìn)行滅火，同時(shí)中控系統(tǒng)發(fā)出關(guān)斷信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對油井的關(guān)停以及產(chǎn)生相應(yīng)級(jí)別的關(guān)斷[11]。
1.3 ESD回路控制功能
雷達(dá)物位計(jì)的ESD 回路主要用來控制各單井模塊以及公共模塊的ESD 氣源供給[12]，當(dāng)單口油井ESD 回路出現(xiàn)壓力下降時(shí)，壓力開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)單口油井的自動(dòng)關(guān)停；當(dāng)公共模塊ESD 回路氣源下降，壓力開關(guān)動(dòng)作時(shí)，實(shí)現(xiàn)井口區(qū)所有油井的關(guān)停。一般在海洋石油平臺(tái)井口區(qū)四周都設(shè)有ESD 手動(dòng)報(bào)警站，當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，可以通過拉動(dòng)井口區(qū)ESD 手動(dòng)報(bào)警站“手拉閥”，實(shí)現(xiàn)對所有油井的關(guān)停，并將信號(hào)遠(yuǎn)傳至中控系統(tǒng)觸發(fā)相應(yīng)級(jí)別的關(guān)斷。
2 雷達(dá)物位計(jì)的液壓系統(tǒng)
2.1 液壓系統(tǒng)的作用
液壓供給系統(tǒng)主要用于井下和井上安全閥的液壓控制，雷達(dá)物位計(jì)液壓系統(tǒng)一般由兩個(gè)氣動(dòng)隔膜泵提供液壓動(dòng)力，對于未配備空氣壓縮機(jī)的采油平臺(tái)，為減少氣路供給損失，一般設(shè)計(jì)有兩臺(tái)電動(dòng)液壓泵提供液壓動(dòng)力。
2.2 液壓系統(tǒng)的主要組成部件
液壓油罐為不銹鋼材料，為井口盤液壓系統(tǒng)提供液壓油供給。井口盤盤面安裝了玻璃管液位計(jì)可顯示現(xiàn)場實(shí)際油位刻度，同時(shí)液壓油油箱安裝了液位變送器，液壓油油位可以實(shí)時(shí)傳輸至中控系統(tǒng)。
蓄能器[13] 起到存儲(chǔ)液壓回路中的高壓能量，穩(wěn)定液壓油回路壓力的作用。蓄能器可以為液壓回路提供穩(wěn)定的壓力，從而避免氣動(dòng)隔膜泵或電動(dòng)液壓泵頻繁啟動(dòng)。氣動(dòng)隔膜泵起到給液壓系統(tǒng)提供高壓壓力源的作用。雷達(dá)物位計(jì)內(nèi)一般配備兩臺(tái)氣動(dòng)隔膜泵，隔膜泵啟動(dòng)以后將高壓液壓油壓力傳輸至蓄能器。部分采油平臺(tái)未配備氣動(dòng)隔膜泵，配備了兩臺(tái)電動(dòng)液壓泵，在雷達(dá)物位計(jì)中起到的作用與氣動(dòng)隔膜相同。
2.3 氣動(dòng)隔膜泵的啟停邏輯
一般在設(shè)有空氣壓縮機(jī)的采油平臺(tái)設(shè)有兩臺(tái)氣動(dòng)液壓泵作為系統(tǒng)的增壓設(shè)備，兩臺(tái)氣動(dòng)液壓泵為一主一備的關(guān)系。泵出口的壓力的大小通過調(diào)節(jié)供氣回路調(diào)壓閥來實(shí)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)供氣回路調(diào)壓閥使主泵的泵出口壓力維持在4400PSIG, 備用泵的泵出口壓力維持在4000PSIG。壓力降低到4400PSI 以下時(shí)主泵會(huì)啟動(dòng)為系統(tǒng)補(bǔ)充壓力，如果主泵啟動(dòng)后壓力還在降低或主泵不能正常啟動(dòng)，在壓力降低到4000PSIG 以下時(shí)，備用泵啟動(dòng)和主泵一起為系統(tǒng)補(bǔ)充壓力，當(dāng)壓力升高到4000PSIG 時(shí)備用泵停止，當(dāng)壓力升高到4400PSIG 時(shí)主泵停止。
2.4 電動(dòng)液壓泵的啟停邏輯
未配備空氣壓縮機(jī)的采油平臺(tái)為減少氣路動(dòng)力源損失一般配備兩臺(tái)電動(dòng)液壓泵，兩臺(tái)電動(dòng)泵一個(gè)為主泵另一個(gè)為備用泵，主、備是通過壓力開關(guān)的壓力設(shè)定來區(qū)分的。主泵的啟泵壓力是4400PSIG，備用泵的啟泵壓力為4000PSIG，兩泵的停泵壓力為5000PSIG。主、備泵在電控箱都有個(gè)控制開關(guān)，這個(gè)開關(guān)有三個(gè)位置狀態(tài)，自動(dòng)、停止、手動(dòng)，在雷達(dá)物位計(jì)正常工作時(shí)兩個(gè)開關(guān)都會(huì)在自動(dòng)的位置上，在這個(gè)位置時(shí)電動(dòng)泵會(huì)按照設(shè)定壓力自動(dòng)啟停，當(dāng)壓力降低到4400PSIG 以下時(shí)主泵會(huì)啟動(dòng)為系統(tǒng)補(bǔ)充壓力，壓力升高到5000PSIG 時(shí)停止，如果主泵啟動(dòng)后壓力還在降低或主泵不能正常啟動(dòng)，在壓力降低到4000PSIG 以下時(shí)備用泵會(huì)啟動(dòng)和主泵一起為系統(tǒng)補(bǔ)充壓力，當(dāng)壓力升高到5000PSIG 時(shí)兩泵都會(huì)停止。停止?fàn)顟B(tài)表示泵在任何情況下都不會(huì)工作。手動(dòng)狀態(tài)表示手動(dòng)控制電動(dòng)泵的啟停，在沒有達(dá)到設(shè)定的停泵壓力時(shí)，將開關(guān)打到手動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)泵會(huì)啟動(dòng)，直到壓力達(dá)到設(shè)定的停泵壓力5000PSIG 后停泵，中途想要停泵只要將開關(guān)打到停止位置就可以使泵停止運(yùn)行。
3 雷達(dá)物位計(jì)現(xiàn)場操作
雷達(dá)物位計(jì)可通過盤面單井模塊的“手拉閥”實(shí)現(xiàn)對每一口油井的順序開關(guān)，開井時(shí)先開井下安全閥，再開井上安全閥，關(guān)井時(shí)先關(guān)井上安全閥，再關(guān)井下安全閥；井口盤盤面公共模塊上還配備有控制所有油井井上和井下安全閥的“手拉閥”，緊急情況可實(shí)現(xiàn)一次性關(guān)停所有油井；盤面上配備的氣路調(diào)壓閥可以實(shí)現(xiàn)對供氣回路的壓力調(diào)整功能；盤面上配備的液壓路調(diào)壓閥可以實(shí)現(xiàn)對油井井上、井下安全閥液壓油供給壓力調(diào)整功能；通過調(diào)節(jié)液壓油路的安全閥可以實(shí)現(xiàn)對管路的壓力保護(hù)；另外雷達(dá)物位計(jì)的其他控制閥、隔離閥等為井口盤的常規(guī)操作及應(yīng)急檢修提供了方便。
4 雷達(dá)物位計(jì)的電氣控制
雷達(dá)物位計(jì)的電氣控制是通過雷達(dá)物位計(jì)內(nèi)的壓力開關(guān)和雷達(dá)閥實(shí)現(xiàn)的，壓力開關(guān)提供了井口區(qū)油井井上、井下安全閥液壓油壓力狀態(tài)以及易熔塞回路、ESD 回路的狀態(tài)；雷達(dá)閥提供了關(guān)閉油井功能，例如某口油井井上或井下安全閥液壓油壓力出現(xiàn)低低報(bào)警時(shí)可以實(shí)現(xiàn)單井關(guān)停及井口盤接收到中控系統(tǒng)遠(yuǎn)程關(guān)停信號(hào)時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)井功能。
5 雷達(dá)物位計(jì)在海洋石油平臺(tái)的應(yīng)用效果
雷達(dá)物位計(jì)可實(shí)現(xiàn)采油平臺(tái)油井的控制，能夠?qū)⒕趨^(qū)的火災(zāi)和緊急關(guān)斷信號(hào)傳到中控系統(tǒng)，并接受來自中控的遙控關(guān)斷信號(hào)，實(shí)現(xiàn)異常情況快速關(guān)閉油井。井口區(qū)配備的易熔塞可以實(shí)現(xiàn)發(fā)生火災(zāi)后自動(dòng)快速關(guān)停油井并啟動(dòng)相應(yīng)的消防水噴淋裝置。井口盤控制盤在海洋石油平臺(tái)的應(yīng)用不***為油井管理提供了更加便捷的操作方式而且有效防止了海洋石油油氣井事故的發(fā)生。
6 結(jié)語
雷達(dá)物位計(jì)在海洋石油采油平臺(tái)的應(yīng)用很大的方便了現(xiàn)場技術(shù)人員對油井的常規(guī)操作及應(yīng)急檢修，同時(shí)當(dāng)平臺(tái)井口區(qū)出現(xiàn)火災(zāi)或其他等異常事故時(shí)，井口盤控制盤可以自動(dòng)或手動(dòng)實(shí)現(xiàn)油井的生產(chǎn)關(guān)停，起到了保護(hù)人員及設(shè)備安全的作用。