FST井口控制柜工作原理和结构

张国栋

摘 要：用于对井口的井下安全阀和地面安全阀实现有效的控制，可以实现监控管线压力及管线压力异常;远程紧急关井功能;本地手动开/关井功能;火灾、硫化氢浓度安全关井，同时能够监测到每口井的油、套管压力和温度以及井口安全阀的开关状态。

关键词：井口控制柜;工作原理;结构

井口控制柜是普光气田重要而普遍的设备，每个集气站都有一台井口控制柜，安装在距井口20-30m范围内，用于对井口的井下安全阀和地面安全阀实现有效的控制，可以实现监控管线压力及管线压力异常;远程紧急关井功能;本地手动开/关井功能;火灾、硫化氢浓度安全关井，同时能够监测到每口井的油、套管压力和温度以及井口安全阀的开关状态。

一、井口控制柜工作原理

在电动增压泵（P）或手动增压泵（H）的作用下，将液压油进行增压，增压泵压力输出的大小与启停受压力开关（BB＼EE）控制。先导压力控制液控阀动作，系统液控阀控制高压液压油导通或关闭，从而对管线系统进行控制，即打开地面和井下安全阀门。高压溢流阀（K2）、低压溢流阀（J1）控制系统压力保持在一定范围工作， 防爆电磁阀（X）或面板开关阀（T）接到關闭信号后，释放高压液控三通阀（V）﹑低压液控三通阀（S）先导控制压力后，泄压阀自动复位，瞬间把系统压力降为0， 即关闭地面和井下安全阀门。本系统对地面和井下各用一路控制系统，以实现井上井下不同的压力控制要求。

二、井口控制柜结构

地面安全控制主要由机柜、油箱（FS）﹑电动增压泵（P＼PP）﹑手动增压泵（B）、井口关断阀（H1）﹑地面关断阀（H2）﹑压力开关（BB1＼2）﹑蓄能器（KK1）、中继阀（N1）﹑井下回路液控三通阀（W2）﹑两通球阀（K1） ﹑地面回路液控三通阀（W1）﹑井下回路溢流阀（R2）、地面回路溢流阀（R1）、先导回路减压阀（Y1）、压力表（C）、RTU及动力启动防爆接线盒、 供油系统、先导阀、延时罐、易熔塞、节流阀、单向节流阀、单向阀等﹑高低压管线组成。

（1）机柜：提供操作及放置其它组成元件。（2）供油系统：油箱容积150L、带油位指示、液位开关、吸油过滤器、呼吸口、加油口、废油排放阀;液压油为耐高低温-39℃～160℃低粘度液压油。3）液位计：油箱液位视察口，油箱液位不能高于液位计上限和低于液位计下限。

【液位开关】：使用DC24V工作电源，油箱液位低于液位开关浮球闭合点时，电动增压泵自动停止工作，RTU接线盒面板液位报警器报警。

（4）油箱清洗法兰：油箱内部清洗入口，法兰板如有油向外渗透时，请更换密封“O”型圈。“O”型圈型号是 235mm X ￠4mm  材料：丁晴橡胶。（5）液压油出口球阀：液压油出口开关，手动增压泵或电动增压泵维护时关闭此阀。（6）手动增压泵：地面回路手动泵最大输出压力10000 PSI，排放量0.5 L/min。井下回路手动泵最大输出压力20000 PSI，排放量0.39 L/min，在系统中起缓慢补压作用。（7）电动增压泵：接口螺纹是：进油口 G3/4〞，输出口 1/4FNPT ; 地面回路电动增压泵输出5000psi，设定启停3000-4000psi，电机1.5KW;井下回路电动增压泵输出10000psi，设定启停7500-9000psi，电机3.0KW。（8）井下回路溢流阀：设定压力10000 PSI（调节误差500psi），用于控制增压泵输出压力、井下安全阀液控压力在设定压力范围内工作，同时也是起到对井下回路管线、井下安全阀安全保护作用。调节螺母顺时针调节井下回路压力值溢流加大，反之减小。正常情况下，溢流阀不动作。（9）地面回路溢流阀：设定压力5000 PSI，用于控制增压泵输出压力、地面安全阀液控压力在设定压力范围内工作，同时也是起到对地面回路管线、地面安全阀安全保护作用。调节螺母顺时针调节地面回路压力值溢流加大，反之减小。设定溢流值后用锁紧螺母锁紧。（10）压力开关：DC24V工作电源，闭合、断开触点形式，在系统中起电动增压泵启停及提供井口安全阀开关状态信号。（11）先导控制回路压力减压阀：调节先导控制回路工作压力，系统先导控制压力使用范围70-120psi，最大不能超过120psi。（12）ESD井口总断阀：手动/液控开关阀，在系统中控制先导控制回路压力，需紧急关井时，向下按紧急关断阀手柄，关闭所有井口安全阀，即井下、地面安全阀都关闭;提起手柄，给所有井口易熔塞回路、ESD回路供液;开井或正常工作时，手柄需提起。（13）地面关断阀：手动/液控开关阀，在系统中控制先导控制回路压力，需关闭地面安全阀时，向下按此阀手柄;开井或正常工作时，手柄需提起。（14）井下关断阀：手动/液控开关阀，在系统中控制先导控制回路压力，需关闭地面安全阀时，向下按此阀手柄;开井或正常工作时，手柄需提起。（15）压力表：指示系统中相应的压力值。（16）先导阀：在逻辑控制回路压力的作用下控制压力管路的通断。（17）井下回路卸压阀：液控两通阀，主要功能供给、释放井下回路压力。（18）地面回路卸压阀：液控三通阀，主要功能供给、释放地面回路压力。（19）远程关断电磁阀：DC24V工作电源，站控室给出关断信号，电磁阀动作关断相应安全阀;每个单井模块设有一个井口关断和地面关断电磁阀;相互之间控制独立，不受干扰。（20）RTU防爆接线盒：提供AC380V动力电源和AC220工作电源;面板设有电源指示、液位报警指示、中压泵启停开关、中压泵工作指示、高压泵启停开关、高压泵工作指示;内部设有RTU控制模块、电气元件、进线、出线接口等。（21）蓄能器截止、释放开关：使用手动泵增压时，截止阀关闭;使用电动增压时，截止阀打开;释放开关释放蓄能器压力;正常工作时，截止阀打开，释放开关关闭。（22）蓄能器：主要在控制回路起稳压、缓冲、蓄能作用。

三、井口控制柜操作步骤

（一）井口安全阀开启操作步骤

开井时：先开井下安全阀，后开地面安全阀

第一步：提供电源，设备RTU防爆接线盒面板电源指示灯亮;启动中压泵（地面）开关在开的状态，电动增压泵启动，中压泵运行指示灯亮，共用面板“中压泵输出压力表”压力上升，直到设定压力时增压泵自动停止。

第二步：调节“先导控制回路压力调节阀”，顺时针边旋动边观察“先导控制回路压力表压力”直到合适的压力（该压力根据各种液控阀工作压力要求设定，一般设定為70-100psi）停止，然后使用锁定螺母锁定;提起“井口总关断阀（ESD）”阀手柄，等“ESD回路压力表”压力与“先导控制回路压力表”压力一直时放手（也可以使用“井口总关断阀（ESD）”阀手柄底部白色按钮锁定，ESD回路压力正常时白色按钮自动弹出）。

第三步：启动设备RTU防爆接线盒面板高压增压泵开关，使高压泵（井下）开关在开的状态，压泵运行指示灯亮，共用面板“高压泵输出压力表”压力上升，直到设定压力时增压泵自动停止。观察20分钟后是否有变化或增压泵是否自动补压，无异常再操作下一步。

第四步：拔起“井口关断”阀，5秒后放手;“井下液控压力表”压力上升，直到压力表指针停止，井下安全阀打开; 提起“地面关断”阀，“地面液控压力”表压力上升，地面安全阀打开。

开井结束：此时井口完全打开，继续观察“地面液控压力”“井下液控压力”两压力表的压力是否稳定，如果一切正常请锁好设备门，并妥善保管好钥匙。

（二）井口安全阀关闭操作步骤

关井是指在开井生产时，遇到紧急情况或者需要对井口地面设备进行维修时关闭井下安全阀和地面安全阀或者仅关闭地面安全阀。

关井时顺序：只关闭地面安全阀或者先关闭地面安全阀，再关闭井下安全阀;详细关井动作。

四、结论与认识

以上介绍了井口控制柜的结构和工作原理以及操作方法，便于大家学习掌握。用于井口控制柜出现故障时，能够熟练尽快查找故障原因，解决故障，快速恢复生产。

参考文献：

[1]陈擎东;李军等;高压气井井口控制柜远程关断系统[J];油气田地面工程;2011年第08期

[2]郑璐璐;Cameron井口控制柜和FST井口控制柜在普光气田的应用[J];中国科技期刊数据库 工业A;2015年 第08期