海洋钻井防喷器控制系统的发展

2021-01-08钟平苏州道森钻采设备股份有限公司江苏苏州215138

化工管理 2021年13期

钟平(苏州道森钻采设备股份有限公司，江苏苏州 215138)

0 引言

海洋钻井平台是工作人员在海洋上实施钻井作业的重要结构，也是开展海上油气勘探开发作业不可缺少的手段。通常，海洋钻井平台为了能够有效提升海上油气勘探的质量，会选择将海洋钻井操作平台构建于远离大陆的海洋区域。但是因为诸多因素的影响，很容易致使海洋钻井平台的构建存在极大的安全隐患，对海洋钻井平台作业和国家经济造成较大影响。为了避免在海洋钻井平台操作作业中出现问题，需要按照一定的原则对防喷器控制系统进行优化设计[1]。

1 海洋钻井防喷器控制系统原则

1.1 结合相应的行业规范和行业标准进行设计

在开展防喷控制系统设计工作的过程中，如果按照与之相对应的设计规范和设计标准进行，将会对防喷控制系统的优化和完善将会产生极大的推动作用，进而促使在海洋钻井操作期间使其作业质量能够明显提升。而在此过程中API spaed16D《钻井控制设备控制系统及分流设备控制系统规范》等较为严格的相关设计规范和设计要求，将其作为防喷控制系统设计期间所需严格遵循的标准及规范内容。以这样的方式开展防喷控制系统设计工作，可以有效保证防喷控制系统设计工作完成之后，在其正式投入使用后能够推动海洋钻井工作的实施，保证海洋钻井工作的顺利推进。

1.2 结合海域实际情况开展设计活动

不仅需要按照保温或散热的设计方式开展防喷系统设备及管线的设计工作，在设计防喷设备结构件、管线走向以及相应的紧固件工作时，一定要按照海洋环境下强腐蚀的标准进行设计，符合这样的环境设计需求将非常有助于避免防喷器控制系，因海水盐分和长时间的侵蚀受到严重的腐蚀。在选择相应构件的材料时，应该将361L 高性能防腐材料运用到防喷控制系统构件的设计中，在选择油漆时应严格按照海洋油气标准，以这样的方式开展防喷控制系统设计工作，将非常有助于提升整个控制系统在运行过程中的稳定性，充分提高海洋钻井平台质量在实际运用过程中可具备较高的稳定性。

2 海洋钻井防喷器控制原理与配置

KFDQ 型防喷雾控制系统作为现阶段较新型的一种海洋钻井平台，在当前开展海洋钻井平台工作的过程中较常使用的一种控制系统，使用这种新型的防喷控制系统，主要因为其自身具有远程控制台、防爆按钮控制箱、HMI 操作面板等部分极其重要的控制设备，由此而构成一种安全且可靠的防喷控制系统。

2.1 BOP 与分流器双操作界面

工作人员在对防喷器规划配置时，为了能够有效避免与之相对应的防喷器设备在实际使用过程中占用操作平台过多的空间，与此同时也为了能够有效促进整个防喷系统集成化程度的不断提高。这就需要通过对BOP 控制单元和分流器控制单元双重操作界面的方式进行精心设计，以这样的方式是两者能够共同对同一远程的控制台和控制箱实现有效控制。但是在实际规划设计过程中，由于与之相对应的控制对象存在非常大的差异，并且不同设备在实际使用过程中，对其运用的操作习惯也存在较为明显的区别，因此为了能够充分保障防喷器配置工作的顺利开展和实施，需要采取有效方式保证在规划和设计的过程中将整个防喷系统，设置为分流器自动操作模式、分流器手动操作模以及BOP 三种操作模式，非常有利于这三种操作模式在不同工况下的自由切换，实现司按钮箱和HMI 按面板两种不同模式的相互切换。

2.2 将氮气接口作为备用

随着我国综合实力的不断提升，针对海洋钻井作业工作的开展也在不断提升，国家对此项内容的重视程度也在持续提高。为了能够有效保障海洋钻井作业及相关工作的顺利推进，提升相关工作的整体质量和作业水平，针对专业设备在实际使用过程中的安全性提高也有了不断上升的高要求。远程控制台控制管汇设计了与之相匹配的氮气备用接口以及与之相对应专用隔离阀，这样大大增加了远程控制台自身的冗余配置。在面对海洋钻井作业现场突发的井喷故事时，这就需要对其实施积极的封井操作，如果地面防喷器控制装置远控台出现主用泵和备用泵组同时发生故障，会导致不能及时完成井喷的风景工作，进而导致井喷事故的持续性扩大，进而引发更大的安全事故，从而对海洋钻井作业平台及其工作人员造成非常严重的生命及财产损失。为了能够采取合理的方式实现问题的解决，这就需要将氮气备用接口作为一种常用的备用设备，并将这种备用设备运用到实际工作中，当发生紧急情况时以通过高压氮气提供压力实现封井操作，对海洋钻井平台在实际工作过程中自身安全性以及持续性的提高具有非常重要的意义。

3 海洋钻井防喷器控制系统的发展

3.1 “闭式”液压控制系统

该类系统属于最早的直接液压控制系统，液压源将液体输送至船上的控制管汇，液压管线由管汇和每个防喷器合理的接通。液压管线沿着隔水管下去，与之构建起整体，实现合理的绑扎，做出直径较大的独立软管束，控制阀让液体实现科学的分流，保证各个防喷器和执行机构发挥出实际的作用。复位阶段，控制液需要经过各自液压管线回至船上控制管汇并回到油箱。一旦水的深度逐步增加，系统便会产生一定的问题。最关键的是钻井船以及防喷器组的粗大软管束受到影响，海流和风浪的双重干扰，使得管束断裂及失控。此外，便是因操作的时间较长，以至于深水钻井的基本需求无法满足。

3.2 先导液压控制系统

该系统重点是通过控制液的作用，使得控制信号能够传递至控制阀，合理节省时间，确保该系统及时让动力液借助于防喷器组成的部件传入至海水，由此缩减关闭防喷器的时间。先导液压控制系统运用的便是蓄能器中液体压力能，通过水面本身的控制信号，让相应的控制阀得以驱动，在这样的条件之下，使得各项功能实现。蓄能器的发展也开始发生了变化，其已经由原有的水上限制拓展至水下使用，可以更好的缩短防喷器组的动力液作用时间，对比上述的相关系统，该系统的优势相对明显[2]。钻井工作中，水深对于先导信号的传输一般有着较为深刻的影响，因此应该积极的重视相关的情况。因为液压控制阶段多是运用了软管束进行科学的传输，所以其高压膨胀和水击现象中会让传输信号的时间明显延长，由此导致一些问题出现。为了适当的规避该类问题，应该适当的增大软管管径，或者是将其更换为硬管。增大管径的过程中，能够让信号传输的速度明显强化，但是相应的体积也会随之增大，下放软管的滚筒体积也会明显提升。在该系统的基础之上，可以适当的改进偏压先导液压控制系统，由此让其更好的适应实际的发展需求。高压先导液体能够将控制防喷器组的阀门及时打开，水上水下蓄能器的高能动力液可以及时的进入至防喷器，后续需要落实好关闭操作细节。防喷器实际运用的阶段，原有液体并不会进入到系统回收，所以可以适当节省时间。

3.3 电液控制系统

若是水深超过了1 800 m，原有的纯液压信号传输方式无法满足实际的需求，电控方式的运用，让深水防喷器组控制系统成为可能。对比流体而言，电控的明显优势就是实现远距离传输，同时还能获取较快的响应速度。电液控制系统依照电信号的基本传输方式，使得单路和多路有效划分。前者重点是指水下电磁阀在平台控制柜中存在着与之对应的独立电信号传输路径，电缆铠装就是较为常见的接地回路。若是水下的需求功能点较多的时候，则应该具备十分丰富的电缆传输控制信号。功能较多的情况下，实际的电缆直径也就越大，缠绕电缆的滚筒直径也就更加的明显，实际的成本支出越来越多。后者则是平台控制柜运用一根或者是通讯电缆完成有效的处理。控制信号在经过多路控制之后，通过电缆以及光缆的传输作用，完成和水下控制箱的有效连接，水下控制箱中的电子模块往往需要进行解码，从而更好地将信息进行传递，整个过程需要经过严格的校验和分析，在确认无误之后，才能控制相应的电磁阀，确保具体的功能加以执行。对比单路电液控制系统，该系统的光缆和电缆数量明显降低，相应的电缆滚筒体积也明显的减小，对成本支出的节省具有较大的帮助。另外，该类多路控制系统的逻辑电路还能让系统的安全性得到有效的强化，成为备受瞩目的焦点。