FST井口控制柜工作原理和結構

張國棟

摘 要：用于對井口的井下安全閥和地面安全閥實現有效的控制，可以實現監控管線壓力及管線壓力異常;遠程緊急關井功能;本地手動開/關井功能;火災、硫化氫濃度安全關井，同時能夠監測到每口井的油、套管壓力和溫度以及井口安全閥的開關狀態。

關鍵詞：井口控制柜;工作原理;結構

井口控制柜是普光氣田重要而普遍的設備，每個集氣站都有一臺井口控制柜，安裝在距井口20-30m范圍內，用于對井口的井下安全閥和地面安全閥實現有效的控制，可以實現監控管線壓力及管線壓力異常;遠程緊急關井功能;本地手動開/關井功能;火災、硫化氫濃度安全關井，同時能夠監測到每口井的油、套管壓力和溫度以及井口安全閥的開關狀態。

一、井口控制柜工作原理

在電動增壓泵（P）或手動增壓泵（H）的作用下，將液壓油進行增壓，增壓泵壓力輸出的大小與啟停受壓力開關（BB＼EE）控制。先導壓力控制液控閥動作，系統液控閥控制高壓液壓油導通或關閉，從而對管線系統進行控制，即打開地面和井下安全閥門。高壓溢流閥（K2）、低壓溢流閥（J1）控制系統壓力保持在一定范圍工作， 防爆電磁閥（X）或面板開關閥（T）接到關閉信號后，釋放高壓液控三通閥（V）﹑低壓液控三通閥（S）先導控制壓力后，泄壓閥自動復位，瞬間把系統壓力降為0， 即關閉地面和井下安全閥門。本系統對地面和井下各用一路控制系統，以實現井上井下不同的壓力控制要求。

二、井口控制柜結構

地面安全控制主要由機柜、油箱（FS）﹑電動增壓泵（P＼PP）﹑手動增壓泵（B）、井口關斷閥（H1）﹑地面關斷閥（H2）﹑壓力開關（BB1＼2）﹑蓄能器（KK1）、中繼閥（N1）﹑井下回路液控三通閥（W2）﹑兩通球閥（K1） ﹑地面回路液控三通閥（W1）﹑井下回路溢流閥（R2）、地面回路溢流閥（R1）、先導回路減壓閥（Y1）、壓力表（C）、RTU及動力啟動防爆接線盒、 供油系統、先導閥、延時罐、易熔塞、節流閥、單向節流閥、單向閥等﹑高低壓管線組成。

（1）機柜：提供操作及放置其它組成元件。（2）供油系統：油箱容積150L、帶油位指示、液位開關、吸油過濾器、呼吸口、加油口、廢油排放閥;液壓油為耐高低溫-39℃～160℃低粘度液壓油。3）液位計：油箱液位視察口，油箱液位不能高于液位計上限和低于液位計下限。

【液位開關】：使用DC24V工作電源，油箱液位低于液位開關浮球閉合點時，電動增壓泵自動停止工作，RTU接線盒面板液位報警器報警。

（4）油箱清洗法蘭：油箱內部清洗入口，法蘭板如有油向外滲透時，請更換密封“O”型圈。“O”型圈型號是 235mm X ￠4mm? 材料：丁晴橡膠。（5）液壓油出口球閥：液壓油出口開關，手動增壓泵或電動增壓泵維護時關閉此閥。（6）手動增壓泵：地面回路手動泵最大輸出壓力10000 PSI，排放量0.5 L/min。井下回路手動泵最大輸出壓力20000 PSI，排放量0.39 L/min，在系統中起緩慢補壓作用。（7）電動增壓泵：接口螺紋是：進油口 G3/4〞，輸出口 1/4FNPT ; 地面回路電動增壓泵輸出5000psi，設定啟停3000-4000psi，電機1.5KW;井下回路電動增壓泵輸出10000psi，設定啟停7500-9000psi，電機3.0KW。（8）井下回路溢流閥：設定壓力10000 PSI（調節誤差500psi），用于控制增壓泵輸出壓力、井下安全閥液控壓力在設定壓力范圍內工作，同時也是起到對井下回路管線、井下安全閥安全保護作用。調節螺母順時針調節井下回路壓力值溢流加大，反之減小。正常情況下，溢流閥不動作。（9）地面回路溢流閥：設定壓力5000 PSI，用于控制增壓泵輸出壓力、地面安全閥液控壓力在設定壓力范圍內工作，同時也是起到對地面回路管線、地面安全閥安全保護作用。調節螺母順時針調節地面回路壓力值溢流加大，反之減小。設定溢流值后用鎖緊螺母鎖緊。（10）壓力開關：DC24V工作電源，閉合、斷開觸點形式，在系統中起電動增壓泵啟停及提供井口安全閥開關狀態信號。（11）先導控制回路壓力減壓閥：調節先導控制回路工作壓力，系統先導控制壓力使用范圍70-120psi，最大不能超過120psi。（12）ESD井口總斷閥：手動/液控開關閥，在系統中控制先導控制回路壓力，需緊急關井時，向下按緊急關斷閥手柄，關閉所有井口安全閥，即井下、地面安全閥都關閉;提起手柄，給所有井口易熔塞回路、ESD回路供液;開井或正常工作時，手柄需提起。（13）地面關斷閥：手動/液控開關閥，在系統中控制先導控制回路壓力，需關閉地面安全閥時，向下按此閥手柄;開井或正常工作時，手柄需提起。（14）井下關斷閥：手動/液控開關閥，在系統中控制先導控制回路壓力，需關閉地面安全閥時，向下按此閥手柄;開井或正常工作時，手柄需提起。（15）壓力表：指示系統中相應的壓力值。（16）先導閥：在邏輯控制回路壓力的作用下控制壓力管路的通斷。（17）井下回路卸壓閥：液控兩通閥，主要功能供給、釋放井下回路壓力。（18）地面回路卸壓閥：液控三通閥，主要功能供給、釋放地面回路壓力。（19）遠程關斷電磁閥：DC24V工作電源，站控室給出關斷信號，電磁閥動作關斷相應安全閥;每個單井模塊設有一個井口關斷和地面關斷電磁閥;相互之間控制獨立，不受干擾。（20）RTU防爆接線盒：提供AC380V動力電源和AC220工作電源;面板設有電源指示、液位報警指示、中壓泵啟停開關、中壓泵工作指示、高壓泵啟停開關、高壓泵工作指示;內部設有RTU控制模塊、電氣元件、進線、出線接口等。（21）蓄能器截止、釋放開關：使用手動泵增壓時，截止閥關閉;使用電動增壓時，截止閥打開;釋放開關釋放蓄能器壓力;正常工作時，截止閥打開，釋放開關關閉。（22）蓄能器：主要在控制回路起穩壓、緩沖、蓄能作用。

三、井口控制柜操作步驟

（一）井口安全閥開啟操作步驟

開井時：先開井下安全閥，后開地面安全閥

第一步：提供電源，設備RTU防爆接線盒面板電源指示燈亮;啟動中壓泵（地面）開關在開的狀態，電動增壓泵啟動，中壓泵運行指示燈亮，共用面板“中壓泵輸出壓力表”壓力上升，直到設定壓力時增壓泵自動停止。

第二步：調節“先導控制回路壓力調節閥”，順時針邊旋動邊觀察“先導控制回路壓力表壓力”直到合適的壓力（該壓力根據各種液控閥工作壓力要求設定，一般設定為70-100psi）停止，然后使用鎖定螺母鎖定;提起“井口總關斷閥（ESD）”閥手柄，等“ESD回路壓力表”壓力與“先導控制回路壓力表”壓力一直時放手（也可以使用“井口總關斷閥（ESD）”閥手柄底部白色按鈕鎖定，ESD回路壓力正常時白色按鈕自動彈出）。

第三步：啟動設備RTU防爆接線盒面板高壓增壓泵開關，使高壓泵（井下）開關在開的狀態，壓泵運行指示燈亮，共用面板“高壓泵輸出壓力表”壓力上升，直到設定壓力時增壓泵自動停止。觀察20分鐘后是否有變化或增壓泵是否自動補壓，無異常再操作下一步。

第四步：拔起“井口關斷”閥，5秒后放手;“井下液控壓力表”壓力上升，直到壓力表指針停止，井下安全閥打開; 提起“地面關斷”閥，“地面液控壓力”表壓力上升，地面安全閥打開。

開井結束：此時井口完全打開，繼續觀察“地面液控壓力”“井下液控壓力”兩壓力表的壓力是否穩定，如果一切正常請鎖好設備門，并妥善保管好鑰匙。

（二）井口安全閥關閉操作步驟

關井是指在開井生產時，遇到緊急情況或者需要對井口地面設備進行維修時關閉井下安全閥和地面安全閥或者僅關閉地面安全閥。

關井時順序：只關閉地面安全閥或者先關閉地面安全閥，再關閉井下安全閥;詳細關井動作。

四、結論與認識

以上介紹了井口控制柜的結構和工作原理以及操作方法，便于大家學習掌握。用于井口控制柜出現故障時，能夠熟練盡快查找故障原因，解決故障，快速恢復生產。

參考文獻：

[1]陳擎東;李軍等;高壓氣井井口控制柜遠程關斷系統[J];油氣田地面工程;2011年第08期

[2]鄭璐璐;Cameron井口控制柜和FST井口控制柜在普光氣田的應用[J];中國科技期刊數據庫 工業A;2015年 第08期