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海洋石油修井机优化设计探讨

1石油修井机液控系统存在的主要问题

1.1安全隐患严重

液压站当中所配备的高低液位报警系统、油温自控系统无法使油温、油位等信息被及时的报告给司钻控制房,在修井作业之时,若本地报警系统出现了故障问题,司钻将难以及时获取到油温与油位的警报信息,由此便极有可能会造成严重的安全隐患。电驱动修井机绞车盘刹控制手柄零位信号无法为自动化控制系统所及时获取,一般状况下大都是采取触摸屏来实现对于绞车的控制,盘刹手柄在突然启动之时,工作钳比例可实现对阀门的控制,若此时转速不为零则绞车将会做出刹车动作,在这一情况下若绞车主电机依旧处于高速旋转状态,便极易大致电机受损。

1.2缺乏人性化

采用电力驱动的修井机液控系统具体可被分成机具控制系统与盘刹控制系统两类,且仅能够在本地控制箱当中来实现对液压站的开启或暂停,无法促使司钻控制房实现远程开启或暂停。电驱动修井机液压绞车与猫头在司钻空置房当中所采取的远程控制方式为气控液方式,在操作之时有着十分明显的延时性现象,操作起来极为不便,在紧急作业时这一缺陷将更加明显。

2系统优化设计

2.1液压站远程自动化控制

液压远程控制需要可以在司钻房当中实现对以下几项设备的开启与暂停控制,其具体包括有:冷却风机、盘刹电机、加热器、循环油泵、机具泵电机等。综合考虑修井机电控系统触摸屏与自动化控制系统,在触摸屏当中组态设置出距离切换,对于盘刹电机、加热器、冷却风机、循环油泵等采取开启与暂停软输入控制,利用自动化控制系统以及PROFIBUS总线技术来实现互相通讯,依据司钻处于触摸屏的操作执行状态下来进行有关的输出控制,达成对于电机在远距离条件下的开启与暂停控制。

2.2高效率优化设计

2.2.1液压绞车控制

采用电控液来取代传统的液压绞车气控液,可在司钻控制房当中远程实现对液压绞车的精确化控制。通过司钻控制房所供应的电力来源,整个石油修井机的控制系统是通过液压绞车电控液控制手柄、电磁比例换向阀、数字放大器等所共同构成。液压绞车电控手柄标准电压被输入至数字放大器内,通过其具体化的处理后,便可获得脉宽调制控制电流输出信号,其可直接被应用到电磁比例换向阀中,便能够实现对于液压绞车转动方向与速率的精准化掌控[2]。

2.2.2液压猫头控制

利用电控液的方式来促成在司钻控制房当中实现远程精确化的液压猫头控制。通过司钻控制房来提供以电力来源,在猫头与卸扣开关量的信息被录入至自动化控制系统当中,通过自动化控制系统中央处理器的处理,再输出开关量信号,并使之直接应用于继电器KA1,并通过电磁换向阀转换来实现猫头卸扣功能;在猫头会为开关量信息被录入至自动化控制系统当中后,通过自动化控制系统的中央处理器处理以后,再输出与之所对应的开关量信号,并将之直接作用到继电器上,同时电磁转向阀作出相应的动作,促使猫头回位控制可有效实现[3]。

2.3安全性优化设计

一般而言在司钻房当中要想促成液压站远程开启与暂停功能的实现,还应当首先确保高低液位监测、油压保护、油温自控、盘刹手柄保护等功能能够得以达成。

2.3.1液位监测

在液压站的油箱当中通常都装设了防爆液位传感设备,其可实现对于实时性的液位信息被传输至自动化控制系统当中,利用PROFIBUS总线手段促使实际的液位值测量结果可被实时性的显示与司钻控制房触摸屏之上,一旦液位出现过高或过低现象均可在第一时间发出警报信号。

2.3.2油压保护

在盘刹系统当中装设了压力传感设备,其中具体包括了左右工作钳、安全钳等压力传感设备,一旦压力传感设备检测到相应的压力信号小于标准值时(通常<6.5MP),则绞车主电机将会被暂停,亦或是在启动之后使其转速归零同时进行刹车制动。在绞车主电机开启以后,其左、右两端工作压力>0.2MP,工作钳便不能够解除刹车状态;安全钳压力<6.5MP时,不能解开安全钳,绞车速度也难以确定。

2.3.3油温自控

针对油温的控制重点是利用防爆铂电阻温度传感设备,防爆加热设备、循环油泵和散热风机等一同进行控制,以确保油温可被始终控制在30~55℃的范围之中,并且将实时性的测量油温显示在司钻控制房触摸屏之上。一旦油温低于30℃之时,防爆铂电阻温度传感器便会将信号发送到自动化控制系统当中,并促使循环油泵与加热器得以开启,直至油温升高到高于最低值5℃以后,便停止进行加热。而在油温高于55℃之时,防爆铂的电阻温度传感设备便会向自动化控制系统发出报警信号,进而系统将会控制循环油泵与散热风机设备,直到油温下降到低于最高温度值5℃以后,再将冷却装置关闭[4]。

2.3.4盘刹手柄保护

这一保护措施关键是要确保在触摸屏操作模式之下发挥出保护效果,在绞车正常给定速度运转之时,若突发出现盘刹手柄动作,其手柄非零位信号被发送至自动化控制系统中,相应的绞车主电机转动速率将重新归零,同时做出刹车动作。

总而言之,为了提高海洋石油平台油井的采收率,日常的油水井作业日渐频繁,修井工艺也日渐复杂。对于目前科技领域内的最新研究成果加以充分利用,并结合以丰富的经验与知识积累,借助于科学化的方式手段来开展针对海洋石油修井机的能力优化设计,促进修井机整体性能的全面提升,使其具备以强大的能力并以此来促进修井作业效率的提升。

作者:娄云鹏 张璐 单位:沈阳新松机器人自动化股份有限公司

参考文献

[1]周传喜,张延水,南丽华等.海洋修井机井架有限元分析及结构优化[J].石油机械,2014,36(9):54-57.

[2]管锋,黄丽红,郑立伟等.海洋修井机底座有限元分析及优化设计[J].石油机械,2015,37(9):38-41.

[3]关双会,王晓雷,陈金稳等.海上石油WHPG平台HXJ180海洋修井机设计优化[J].石油工程建设,2016,42(2):24-28.

[4]何军国.2250kN海洋修井机气控系统设计[J].石油机械,2013,29(11):7-9.

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