摘要：海洋石油平臺的井口控制盤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，此外井口控制盤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，另外井口控制盤一般還都設(shè)計有緊急關(guān)斷及易熔塞回路控制功能。井口控制盤的應(yīng)用為海洋石油平臺開關(guān)油井提供了更加便捷操作方式，同時在保障油井安全、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，井口控制盤[1] 在海洋石油采油平臺[2] 的應(yīng)用為海洋石油油井的管理[3]提供了技術(shù)保障，通過井口控制盤不僅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 井口控制盤的氣路系統(tǒng)
    1.1 井口控制盤氣路動力源
    海洋石油平臺井口控制盤的氣路動力源由空壓機[5] 壓縮后的儀表氣提供，對于未配備空氣壓縮機的采油平臺，由氮氣瓶經(jīng)減壓閥減壓以后提供氮氣作為井口盤氣路動力源。動力源進(jìn)入井口控制盤后通過盤內(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隔膜泵[6] 的動力源；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℃) 時融化，因此當(dāng)井口區(qū)出現(xiàn)異常高溫或火災(zāi)時，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)動作，井口控制盤將壓力開關(guān)動作信號傳送至平臺中控火氣控制系統(tǒng)[9]，火氣控制系統(tǒng)啟動井口區(qū)消防水噴淋系統(tǒng)[10] 對井口區(qū)進(jìn)行滅火，同時中控系統(tǒng)發(fā)出關(guān)斷信號，實現(xiàn)對油井的關(guān)停以及產(chǎn)生相應(yīng)級別的關(guān)斷[11]。

    1.3 ESD回路控制功能
    井口控制盤的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，壓力開關(guān)動作，實現(xiàn)單口油井的自動關(guān)停；當(dāng)公共模塊ESD 回路氣源下降，壓力開關(guān)動作時，實現(xiàn)井口區(qū)所有油井的關(guān)停。一般在海洋石油平臺井口區(qū)四周都設(shè)有ESD 手動報警站，當(dāng)遇到緊急情況時，可以通過拉動井口區(qū)ESD 手動報警站“手拉閥”，實現(xiàn)對所有油井的關(guān)停，并將信號遠(yuǎn)傳至中控系統(tǒng)觸發(fā)相應(yīng)級別的關(guān)斷。

    2 井口控制盤的液壓系統(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，井口控制盤液壓系統(tǒng)一般由兩個氣動隔膜泵提供液壓動力，對于未配備空氣壓縮機的采油平臺，為減少氣路供給損失，一般設(shè)計有兩臺電動液壓泵提供液壓動力。

    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，玻璃管液位計是一種直讀式液位測量儀表，適用于工業(yè)生產(chǎn)過程中一般貯液設(shè)備中的液體位置的現(xiàn)場檢測，其結(jié)構(gòu)簡單，測量準(zhǔn)確，可顯示現(xiàn)場實際油位刻度，同時液壓油油箱安裝了液位變送器，液壓油油位可以實時傳輸至中控系統(tǒng)。

    蓄能器[13] 起到存儲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，從而避免氣動隔膜泵或電動液壓泵頻繁啟動。

    氣動隔膜泵起到給液壓系統(tǒng)提供高壓壓力源的作用。井口控制盤內(nèi)一般配備兩臺氣動隔膜泵，隔膜泵啟動以后將高壓液壓油壓力傳輸至蓄能器。部分采油平臺未配備氣動隔膜泵，配備了兩臺電動液壓泵，在井口控制盤中起到的作用與氣動隔膜相同。

    2.3 氣動隔膜泵的啟停邏輯
    一般在設(shè)有空氣壓縮機的采油平臺設(shè)有兩臺氣動液壓泵作為系統(tǒng)的增壓設(shè)備，兩臺氣動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 以下時主泵會啟動為系統(tǒng)補充壓力，如果主泵啟動后壓力還在降低或主泵不能正常啟動，在壓力降低到4000PSIG 以下時，備用泵啟動和主泵一起為系統(tǒng)補充壓力，當(dāng)壓力升高到4000PSIG 時備用泵停止，當(dāng)壓力升高到4400PSIG 時主泵停止。

    2.4 電動液壓泵的啟停邏輯
    未配備空氣壓縮機的采油平臺為減少氣路動力源損失一般配備兩臺電動液壓泵，兩臺電動泵一個為主泵另一個為備用泵，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控制開關(guān)，這個開關(guān)有三個位置狀態(tài)，自動、停止、手動，在井口控制盤正常工作時兩個開關(guān)都會在自動的位置上，在這個位置時電動泵會按照設(shè)定壓力自動啟停，當(dāng)壓力降低到4400PSIG 以下時主泵會啟動為系統(tǒng)補充壓力，壓力升高到5000PSIG 時停止，如果主泵啟動后壓力還在降低或主泵不能正常啟動，在壓力降低到4000PSIG 以下時備用泵會啟動和主泵一起為系統(tǒng)補充壓力，當(dāng)壓力升高到5000PSIG 時兩泵都會停止。停止?fàn)顟B(tài)表示泵在任何情況下都不會工作。手動狀態(tài)表示手動控制電動泵的啟停，在沒有達(dá)到設(shè)定的停泵壓力時，將開關(guān)打到手動狀態(tài)電動泵會啟動，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行。

    3 井口控制盤現(xiàn)場操作
    井口控制盤可通過盤面單井模塊的“手拉閥”實現(xiàn)對每一口油井的順序開關(guān)，開井時先開井下安全閥，再開井上安全閥，關(guān)井時先關(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現(xiàn)對管路的壓力保護；另外井口控制盤的其他控制閥、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 井口控制盤的電氣控制
    井口控制盤的電氣控制是通過井口控制盤內(nèi)的壓力開關(guān)和電磁閥實現(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)；電磁閥提供了關(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)低低報警時可以實現(xiàn)單井關(guān)停及井口盤接收到中控系統(tǒng)遠(yuǎn)程關(guān)停信號時實現(xiàn)自動關(guān)井功能。

    5 井口控制盤在海洋石油平臺的應(yīng)用效果
    井口控制盤可實現(xiàn)采油平臺油井的控制，能夠?qū)⒕趨^(qū)的火災(zāi)和緊急關(guān)斷信號傳到中控系統(tǒng)，并接受來自中控的遙控關(guān)斷信號，實現(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現(xiàn)發(fā)生火災(zāi)后自動快速關(guān)停油井并啟動相應(yīng)的消防水噴淋裝置。井口盤控制盤在海洋石油平臺的應(yīng)用不僅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
    井口控制盤在海洋石油采油平臺的應(yīng)用極大的方便了現(xiàn)場技術(shù)人員對油井的常規(guī)操作及應(yīng)急檢修，同時當(dāng)平臺井口區(qū)出現(xiàn)火災(zāi)或其他等異常事故時，井口盤控制盤可以自動或手動實現(xiàn)油井的生產(chǎn)關(guān)停，起到了保護人員及設(shè)備安全的作用。