普光气田地面安全控制系统

朱明喜

（中原油田普光分公司采气厂，四川达州636150）

普光气田是目前国内规模较大的海相整装气田，具有储量丰度高、气藏压力高、H2S和CO2含量高、气藏埋藏深的特点。目前，普光气田主体共有39口开发井，每口井均安装有井下安全阀和地面安全阀，16座集气站分别采用FST气控液型、FST液控液型、Cameron液控液型三种控制柜。每座集气站只采用1套井口控制柜对该集气站所有井下安全阀和地面安全阀进行控制和操作。

1 地面安全控制系统简介

该气田所使用的井口控制柜有三种类型，根据不同的设计理念和原理，其组成部件也不尽相同，以Cameron液控液型为例介绍如下。

1.1 组 成

Cameron液控液型控制柜主要包括井口控制系统（PLC），供电系统，供油系统（液压油箱、蓄能器、气动液压泵、手动增压泵、液控三通阀、压力开关），外接仪表辅件（高低压限压阀＋各仪表）等。

1.2 工作原理

Cameron液控液型控制系统通过2台电动液压泵（或手动增压泵）将常压的液压油增压至地面安全阀或井下安全阀开启所需要的压力储存蓄能器内，低压泵最大输出压力约为41.4MPa，高压泵最大输出压力约为68.9MPa。

低压泵的液体经减压阀减压后作为逻辑控制压力（0.55～0.83MPa），此压力有三种通路：操作压力、高低压限位阀先导压力、易熔塞先导压力。这三种压力均作为逻辑控制压力来控制液控三通阀，从而达到控制高压的地面安全阀（或井下安全阀）的目的。同时，在地面安全阀（或井下安全阀）逻辑控制回路上有一个和液控三通阀串联的电磁三通阀，用来控制地面安全阀（或井下安全阀）远程关断。因此，紧急情况下可通过ESD－1／2／3命令使电磁阀失电，关断地面安全阀（或井下安全阀）。控制系统的构成如图1所示。

2 地面安全控制系统控制逻辑

Cameron液控液型控制系统采用井下安全阀和地面安全阀两组安全控制系统。地面安全控制系统（ESD）能够分别实现对同一个平台1～3口井的单井关断，并根据关断逻辑设置关断地面安全阀（SSV）或／和井下安全阀（SCSSV）。

ESD与SCADA系统相连，进口温度、压力、油管头侧温度、压力，输送管线压力，SSV阀的阀位，易熔塞压力等信号可远传至站控系统SCS，采用4～20mA，0～24V信号传输。ESD根据SCS指令关断SSV和SCSSV，安全阀的开启顺序为先开井下安全阀，后开地面安全阀。

ESD与SCADA系统接入控制柜，实现对井下安全阀和地面安全阀的远程和就地控制，其控制逻辑见表1所列。

3 应用特点

Cameron液控液型井口控制系统有ESD紧急关断、本地手动开／关井、远程紧急关断、火灾、H2S体积分数超高安全关井、井口压力异常关断等功能。

井口安全控制系统是一个低压逻辑控制的多井井口安全阀控制系统，四井地面控制系统在普光气田的应用特点如下：

表1 地面安全控制逻辑

a）四井地面控制系统具有ESD应急关断、RTU远程关断、熔断塞关断、高低压限压关断、井口压力异常关断功能，能分别对每口井的井下安全阀和地面安全阀实现部分关井和完全关井。

b）四井地面控制系统在任何一井发生火灾时都能同时关闭四口井。

c）每口井能手动依次打开井下安全阀、地面安全阀；关井时，依次关闭地面安全阀、井下安全阀。完全关井时，地面安全阀和井下安全阀的关井时间可在0～60s内调节。

d）每口井的地面安全阀和井下安全阀的液压控制回路能够实现完全相互独立的自动补压功能，以维持安全阀的正常开启；能够实现完全相互独立的超压自动排放功能，以维持安全阀的正常开启。

e）四井地面控制系统在井场停电状态下，采用备用瓶装氮气供气，可以继续维持液压系统正常工作，采用备用24V可充电供电继续维持RTU，ESD及传感器等电器系统正常工作。

f）井下安全阀和地面安全阀控制回路相互独立，互不干涉，正常生产时快速大流量液压系统与高压小流量液压系统完全分离。在井口作业时，作业液压系统和生产液压系统同时工作，当进入生产阶段时，关闭作业液压控制系统，只需让生产液压系统工作即可。

g）四井地面控制系统中每口井在任何关井状态下，必须手动复位后重新手动开井。

h）控制柜由不锈钢材料制成，具备防尘、防雨、防盗功能。

i）每口井的地面安全阀和井下安全阀控制回路都装有气动指示器，能够通过控制面板观测到每口井的地面安全阀和井下安全阀的开关状态。

j）四井地面控制系统能够通过RTU采集到每口井的地面安全阀开关、井下安全阀开关和ESD远程关断状态，井口压力和温度信号，套管压力和温度信号，并传送至中控室。同时也能接收中控室的远程信号，并输出给ESD使井口关闭。

4 结束语

普光气田是国内开采的首例整装型海相气田，具有高温（120～134℃）、高压（关井压力40MPa）、硫体积分数高（12%～18%）的特点，为保证气田安全平稳投产运行，采用地面安全控制系统。两年来该系统应用性能稳定可靠、操作方便，可延续多年无故障使用。

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