气体钻井停/供气远程控制装置的研制

2018-03-27汪汉花

西部探矿工程 2018年3期

汪汉花

（大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413）

1 概述

目前气体钻井常用的停/供气方式是：工作人员到放气管汇前根据指令进行人工球阀的开启和关闭，这种方式虽然能够满足现场工艺的要求，但存在效率低、劳动强度大、停气时间长井下易复杂、高压憋压放气风险高等问题。鉴于此，本文提出了在放气管汇球阀上安装电磁阀及限位开关，通过远程控制电磁阀，并结合限位开关以及注气压力变化情况，进行停气或者放气。

2 停/供气远程控制装置的组成及原理

该系统主要由气路、电磁阀、控制箱、限位开关等组成，见图1。具体原理是：通过远程控制箱开关按钮控制电磁阀的打开与关闭，进而控制供气气路，从而实现气路球阀的开启、关闭，气路球阀的开启、关闭2个状态直接反映在限位开关状态，电信号反馈到远程控制箱上，直接对应开、关信号灯的状态，进而判断气动球阀是否动作或动作是否到位，防止注气管线内憋压情况发生。

3 停/供气远程控制装置的研制

3.1 气路优化

在不改变放气管汇控制箱整体结构的前提下对原有气路进行优化，即在保证原气路正常工作条件下对3条进气管路和6条出气管路各引出分支路，然后在原气路和分支气路上分别安装球阀，引出的6条分支由电磁阀控制开关，见图2。为了防止井场特殊情况发生需使用原手动控制气动球阀开关，在原有放气管汇控制箱内设计了手动/电动控制面板，可以实现手动及电动任意转换，操作简单、方便。

图1 停/供气远程控制原理图

图2 气路优化流程图

3.2 电磁阀优选

电磁阀是远程控制的关键部件，起到控制气路通道转换的作用。综合考虑井场安全要求、开关频繁、安装空间小等问题，优选了美国ASCO238714-006-D型两位两通防爆电磁阀，见图4。该电磁阀压力工作范围30～150psi，使用温度0℃～60℃，电压24V，防爆等级EXdⅡBT4，高度为110mm，宽度为50mm，安装后有足够的空间进行管线对接。同时该电磁阀经过室内调试电磁吸合成功率100%，整体参数满足现场使用要求。

3.3 限位开关优选

限位开关是远程控制的监测单元。使用时安装到气动球阀上方，限位开关的限位杆与球阀的状态旋转杆连接，气动球阀动作时，旋转杆带动限位杆旋转，实现限位开关内电路转换，直接反映到远程控制箱开启/关闭信号灯的状态，从而实现监测气动球阀是否开关到位的目的。综合考虑井场安全与气动球阀安装匹配性等问题，优选了韩国WESTLOCK2645型机械式防爆限位开关，使用电压24V，使用温度-40℃～85℃，防爆等级EXdⅡBT4。该限位阀具有整体尺寸小、便于安装、外形美观、动作可靠等特点。为防止电信号线在作业过程中被破坏，采用了信号线专用钢管进行了保护。

3.4 放气远程控制箱设计

放气远程控制箱作用是为整个系统提供电源、控制电磁阀的开关和显示气动球阀开关是否到位，可以安装在中控室或钻台，操作人员就近控制。该控制箱由电源、指示灯、两挡旋转按钮、箱体及连接电线等构成，根据内部电子原器件尺寸对放气远程控制箱进行了结构优化，给出了最小的控制箱尺寸：300mm×200mm×150mm，便于现场安装、操作，同时为了防止钻进过程中误操作，设计了开关保护罩及电源确定按钮。