海洋石油修井機最佳化設計探討論文
海洋石油修井機最佳化設計探討論文
1石油修井機液控系統存在的主要問題
1.1安全隱患嚴重
液壓站當中所配備的高低液位報警系統、油溫自控系統無法使油溫、油位等資訊被及時的報告給司鑽控制房，在修井作業之時，若本地報警系統出現了故障問題，司鑽將難以及時獲取到油溫與油位的警報資訊，由此便極有可能會造成嚴重的安全隱患。電驅動修井機絞車盤剎控制手柄零位訊號無法為自動化控制系統所及時獲取，一般狀況下大都是採取觸控式螢幕來實現對於絞車的控制，盤剎手柄在突然啟動之時，工作鉗比例可實現對閥門的控制，若此時轉速不為零則絞車將會做出剎車動作，在這一情況下若絞車主電機依舊處於高速旋轉狀態，便極易大致電機受損。
1.2缺乏人性化
採用電力驅動的修井機液控系統具體可被分成機具控制系統與盤剎控制系統兩類，且僅能夠在本地控制箱當中來實現對液壓站的開啟或暫停，無法促使司鑽控制房實現遠端開啟或暫停。電驅動修井機液壓絞車與貓頭在司鑽空置房當中所採取的遠端控制方式為氣控液方式，在操作之時有著十分明顯的'延時性現象，操作起來極為不便，在緊急作業時這一缺陷將更加明顯。
2系統最佳化設計
2.1液壓站遠端自動化控制
液壓遠端控制需要可以在司鑽房當中實現對以下幾項裝置的開啟與暫停控制，其具體包括有：冷卻風機、盤剎電機、加熱器、迴圈油泵、機具泵電機等。綜合考慮修井機電控系統觸控式螢幕與自動化控制系統，在觸控屏當中組態設定出距離切換，對於盤剎電機、加熱器、冷卻風機、迴圈油泵等採取開啟與暫停軟輸入控制，利用自動化控制系統以及PROFIBUS匯流排技術來實現互相通訊，依據司鑽處於觸控式螢幕的操作執行狀態下來進行有關的輸出控制，達成對於電機在遠距離條件下的開啟與暫停控制。
2.2高效率最佳化設計
2.2.1液壓絞車控制
採用電控液來取代傳統的液壓絞車氣控液，可在司鑽控制房當中遠端實現對液壓絞車的精確化控制。透過司鑽控制房所供應的電力來源，整個石油修井機的控制系統是透過液壓絞車電控液控制手柄、電磁比例換向閥、數字放大器等所共同構成。液壓絞車電控手柄標準電壓被輸入至數字放大器內，透過其具體化的處理後，便可獲得脈寬調製控制電流輸出訊號，其可直接被應用到電磁比例換向閥中，便能夠實現對於液壓絞車轉動方向與速率的精準化掌控[2]。
2.2.2液壓貓頭控制
利用電控液的方式來促成在司鑽控制房當中實現遠端精確化的液壓貓頭控制。透過司鑽控制房來提供以電力來源，在貓頭與卸扣開關量的資訊被錄入至自動化控制系統當中，透過自動化控制系統中央處理器的處理，再輸出開關量訊號，並使之直接應用於繼電器KA1，並透過電磁換向閥轉換來實現貓頭卸扣功能；在貓頭會為開關量資訊被錄入至自動化控制系統當中後，透過自動化控制系統的中央處理器處理以後，再輸出與之所對應的開關量訊號，並將之直接作用到繼電器上，同時電磁轉向閥作出相應的動作，促使貓頭回位控制可有效實現[3]。
2.3安全性最佳化設計
一般而言在司鑽房當中要想促成液壓站遠端開啟與暫停功能的實現，還應當首先確保高低液位監測、油壓保護、油溫自控、盤剎手柄保護等功能能夠得以達成。
2.3.1液位監測
在液壓站的油箱當中通常都裝設了防爆液位感測裝置，其可實現對於實時性的液位資訊被傳輸至自動化控制系統當中，利用PROFIBUS匯流排手段促使實際的液位值測量結果可被實時性的顯示與司鑽控制房觸控式螢幕之上，一旦液位出現過高或過低現象均可在第一時間發出警報訊號。
2.3.2油壓保護
在盤剎系統當中裝設了壓力感測裝置，其中具體包括了左右工作鉗、安全鉗等壓力感測裝置，一旦壓力感測裝置檢測到相應的壓力訊號小於標準值時（通常＜6.5MP），則絞車主電機將會被暫停，亦或是在啟動之後使其轉速歸零同時進行剎車制動。在絞車主電機開啟以後，其左、右兩端工作壓力＞0.2MP，工作鉗便不能夠解除剎車狀態；安全鉗壓力＜6.5MP時，不能解開安全鉗，絞車速度也難以確定。
2.3.3油溫自控
針對油溫的控制重點是利用防爆鉑電阻溫度感測裝置，防爆加熱裝置、迴圈油泵和散熱風機等一同進行控制，以確保油溫可被始終控制在30~55℃的範圍之中，並且將實時性的測量油溫顯示在司鑽控制房觸控式螢幕之上。一旦油溫低於30℃之時，防爆鉑電阻溫度感測器便會將訊號傳送到自動化控制系統當中，並促使迴圈油泵與加熱器得以開啟，直至油溫升高到高於最低值5℃以後，便停止進行加熱。而在油溫高於55℃之時，防爆鉑的電阻溫度感測裝置便會向自動化控制系統發出報警訊號，進而系統將會控制迴圈油泵與散熱風機裝置，直到油溫下降到低於最高溫度值5℃以後，再將冷卻裝置關閉[4]。
2.3.4盤剎手柄保護
這一保護措施關鍵是要確保在觸控式螢幕操作模式之下發揮出保護效果，在絞車正常給定速度運轉之時，若突發出現盤剎手柄動作，其手柄非零位訊號被髮送至自動化控制系統中，相應的絞車主電機轉動速率將重新歸零，同時做出剎車動作。
總而言之，為了提高海洋石油平臺油井的採收率，日常的油水井作業日漸頻繁，修井工藝也日漸複雜。對於目前科技領域內的最新研究成果加以充分利用，並結合以豐富的經驗與知識積累，藉助於科學化的方式手段來開展針對海洋石油修井機的能力最佳化設計，促進修井機整體效能的全面提升，使其具備以強大的能力並以此來促進修井作業效率的提升。
參考文獻
[1]周傳喜,張延水,南麗華等.海洋修井機井架有限元分析及結構最佳化[J].石油機械,2014,36(9):54-57.
[2]管鋒,黃麗紅,鄭立偉等.海洋修井機底座有限元分析及最佳化設計[J].石油機械,2015,37(9):38-41.
[3]關雙會,王曉雷,陳金穩等.海上石油WHPG平臺HXJ180海洋修井機設計最佳化[J].石油工程建設,2016,42(2):24-28.
[4]何軍國.2250kN海洋修井機氣控系統設計[J].石油機械,2013,29(11):7-9.