石油鉆井泵高壓閘閥閥位指示器的改進

蘇偉 豐光強 白洪書

摘 要：石油鉆井泵是整個鉆機的心臟，鉆井液通過鉆井泵形成高壓，將鉆井產生的巖屑帶出地面，并對地層巖石產生一定的破碎作用；但是鉆井泵及其附屬高壓管匯在使用中存在：閘閥開關狀態指示不清楚，易誤操作，費時費力等現象；該文就上述狀況，進行了深入的分析，提出了加裝液壓遠程控制裝置的方法，有效地解決了上述問題，并對其優缺點和安全效益進行了評估。通過對石油鉆井泥漿泵高壓閘閥閥位指示器結構、現場使用出現的安全問題進行分析，并提出改進措施，使操作者更加安全。

關鍵詞：高壓明桿閘閥；閥位自動指示器；泵房

中圖分類號：TE92 文獻標志碼：A

0 引言

在石油鉆井行業中，石油鉆井泵組由2臺泵或3臺泵組成，相互交替使用或并用，過程中排出空氣及檢、維修作業時，均要“開關”高壓管明桿閘閥，高壓管匯的壓力等級高，閥位“開關”狀態直接關系到操作者的安全；高壓管匯閘閥在完全關閉狀態下，運行鉆井泵，泵壓快速上升，會導致泥漿泵出口高壓軟管蹩壓瞬間爆炸，造成人員受傷，在工作中此類事件屢屢發生，鑒于檢維修安全的重要性，行業高度重視，相繼出臺了上鎖掛簽作業管理程序，并把該重要條款提升到川慶公司“保命”條款中。

明桿閘閥的“開關”狀況不清楚，判斷不明，就會發生安全責任事故，造成無法挽回的經濟損失。為了保障檢維修鉆井泵作業安全，對鉆井泵高壓明桿閘閥閥位指示器的顯示進行改進，清楚顯示鉆井泵高壓明桿閘閥的“開關”狀況，使其指示明確，從而保障人員、設備安全。

1 鉆井泥漿泵高壓明桿閘閥閥位指示器使用現狀

1.1 高壓明桿閘閘閥現狀

（1）目前石油鉆井管匯中使用的閘閥有暗桿閥和明桿閥2種類型，各油田根據各自特點選擇使用，新疆油田主要使用暗桿閥，四川油氣田則普遍使用明桿閥。由于泥漿泵易損件更換較多，都必須在泵房這個高壓區域頻繁的開關閘閥，現有的“開關”指示都必須抵近觀察，不能滿足人員保持安全距離觀察的需要，泥漿閘閥的“開關”狀態非常重要，其 “開關”錯誤就有可能造成安全事故，從而產生無法挽回的經濟損失。

（2）鉆井泵高壓管匯所使用的閘閥壓力等級都較高；南方油田使用明桿閥較普遍，西北地區油田由于風沙氣候原因，沙塵易黏附在明桿閘閥絲桿上，而使用明桿閥較少。

1.2 閥位指示器

（1）方式：共有原廠設計的高壓明桿閘閘閥安裝設計有閥位指示器，鉆井隊補充使用懸掛“開關”狀態提示牌2種。

（2）作用：在檢查確認閘閥開關狀態時，通過閥位指示進行確認。

（3）結構：閥位指示裝置由護罩和透明塑料防塵罩組成。

1.3 原廠設計閥位指示器缺點

（1）閥位指示裝置由護罩和透明塑料防塵罩組成，閥位指示不清晰，確認困難。

（2）原廠設計閥位指示器必須抵近觀察，不能滿足安全觀察的需要。

（3）在使用中，閥桿絲扣需要涂抹潤滑脂進行保養，透明塑料變得模糊，看不清里面的“開關”狀態。

（4）由于護罩的遮擋，不能遠距離觀察。

（5）2條觀察窗狹窄且有方向性，只有正對時才能勉強觀察確認。

（6）2個觀察視窗防塵效果不佳。

1.4 懸掛“開關”狀態提示牌顯示方式缺點

（1）泵房高壓管線工作時震動大，牌子容易抖掉滑落。

（2）泵房環境差，泥漿時常弄臟提示牌，看不清提示的內容。

（3）使用清洗機清潔設備時易將提示牌沖掉。

（4）特別是西北方大風吹翻轉提示牌。

（5）人員操作有失誤，改變了“開關”狀態不去翻提示牌或忘記翻轉提示牌。

2 使用中的安全問題

下列各種情況都會造成對鉆井泵高壓閘閥的“開關”狀態錯誤判斷，運行鉆井泵釀成事故。

（1）夜間作業精力差，視線不好。

（2）麻痹大意。

（3）人員較多時，相互配合不到位，誤會別人已“開關”閘閥。

（4）操作后未翻轉提示牌。

（5）配合人員安全距離外不能明顯地看見高壓閘閥的“開關”狀態。

（6）現場人員無法監護確認。

（7）以上各種情況是人員使用過程中易發生的錯誤，也是現有高壓明桿閘閥閥位指示器的最大缺陷。

3 技術改進

3.1 改進措施

（1）在鉆井泵明桿高壓閘閥的護罩頂端中心開一個Φ5 mm圓孔。

（2）在閘閥絲桿中心頂端連接固定一根Φ4 mm長度與鉆井泵高壓閘閥開關行程相等實心鐵桿，從圓孔內穿出。

（3）指示器的頂端加一個直徑SΦ8 mm安全塑膠圓球，以絲扣方式連接安裝，便于拆卸護罩、保養絲桿和防止人員碰傷。

（4）封閉原護罩兩邊透明塑料觀察窗，防止沙塵的進入。

（5）當泥漿閘閥關閉或開啟時，指示桿隨著高壓閘閥絲桿同時自動下降或上升指示“開關”狀態。

3.2 改進后效果

（1）指示更加明確：通過改進能夠在“開關”鉆井泵明桿高壓閘閥的同時，明確指示閥位開度情況。

（2）方便監護：現場人員都能實施監護確認鉆井泵高壓明桿閘閥的“開關”狀態。

（3）使用方便：便于操作人員的安全操作與維護保養。

（4）安全塑膠圓球，防碰效果明顯，封閉了的透明塑料觀察窗，改變了以前不防沙塵的狀況，絲桿清潔潤滑效果極佳。

4 實踐效果

4.1 改進后的高壓明桿閥位指示器具有以下優點

（1）指示桿指示清楚：消除了通過透明塑料模糊不清的狀況。

（2）能夠實現遠距離多角度監護確認：泵房有攝像頭的井隊，司鉆通過攝像頭里的視屏，也能掌握鉆井泵閘閥“開關”狀況，達到監護確認效果。

（3）夜晚光線較弱的情況下也能明確指示。

（4）改變懸掛“開關”提示牌易震動掉落、清洗槍沖刷滑落、泥漿、油污覆蓋的狀況。

（5）方便操作：實現鉆井泵高壓閘閥閥位開度自動指示。

（6）封閉護罩兩旁透明塑料觀察窗，實現防塵防沙，加強了絲桿的潤滑，護罩保護絲桿的作用不受影響。

4.2 實施效果

（1）改進后的泵房高壓管匯泥漿閘閥指示裝置，在使用過程中達到了理想的效果，在開關閘閥的同時，能夠指示高壓明桿閥位開關程度，指示清楚明了，現場人員在安全距離以外就能檢查驗證閘閥的“開關”狀況，達到多人監護的目的，方便實用，極大地減少由于閘閥“開關”錯誤帶來的隱患或事故，阻斷安全事故發生隱患，避免造成人員傷亡、經濟損失。

（2）通過改進創造巨大的經濟效益：省略翻指示牌與確認步驟，可節約時間1分/次，平均每班2次。每臺鉆機可節約120分/月；節省開關提示牌成本費用。目前，公司八千鉆機機3臺，七千鉆機22臺，七千鉆機費用9.6萬元/日，加上其他鉆機總共50余臺，可提高經濟效益40多萬元/月。

5 結論

改進鉆井泵高壓管匯閘閥閥位為明桿指示，通過閥位指示桿的明確指示，在使用過程中理想效果明顯，現場操作人員都能確認高壓明桿閘閥的“開關”狀態，達到現場工作人員都能實現監護的目的，方便實用，減少由于閘閥“開關”失誤帶來的隱患及事故，阻斷安全事故發生隱患，避免造成人員傷亡、經濟損失。

此項目可在其他施工的高壓管匯中進行推廣，象鉆井節流、壓井管匯等井控高壓閘閥上，實現現場人員都參與監護確認的目標。

參考文獻

[1]張昌寰，丁傳峰.石油技師：2012-2013[M].北京：石油工業出版社，2014.

[2]石林，汪海閣，紀國棟.中石油鉆井工程技術現狀、挑戰及發展趨勢[J].天然氣工業，2013，33（10）：1-10.

[3]李智鵬，易先中，陶瑞東，等.定向滑動鉆進控制新方法研究[J].石油鉆探技術，2014（4）：59-63.