井口控制盤調試常見故障解析

顧常月(中海石油(中國)有限公司上海分公司西湖作業公司，上海 200335)

0 引言

井口控制盤是油氣田的關鍵系統，能保障油氣田安全生產。有公用和單井控制模塊，通過地面安全閥(WSSV)、主安全閥(MSSV)和井下安全閥(SCSSV)對各口井進行開關井控制。根據需要，可以現場和遠程操作。它還可以產生緊急關停、易熔塞報警等。如果該系統無法正常工作，油氣田將會面臨全面停產的危險。

1 工作原理簡介

1.1 公共部分

(1)氣動控制系統。氣壓供給回路是一個邏輯關斷的氣壓回路，氣源由平臺儀表風系統提供，經過兩次調壓后把壓力調節到0.5MPa，為易熔塞、ESD關斷站、高低壓開關控制回路提供壓力。易熔塞回路和 ESD 關斷站工作原理基本相同，都是通過氣壓控制液壓先導回路來控制整個井口控制盤所有井的井下安全閥(SCSSV)，井上安全閥(WSSV，MSSV)打開和關斷。高低壓開關控制回路，一級調壓后的氣源壓力經過每口井生產管線上的高低壓開關回到對應井的單井控制模塊來控制的這口井的井上安全閥(WSSV，MSSV)的控制回路，從而實現生產管線的壓力通過高低壓開關對井上安全閥的控制。

(2)液壓控制系統。液壓控制系統包括油箱、液壓泵和供應管線。油箱液位由液位變送器監控。液壓泵將油箱內液壓油加壓后提供給井下安全閥SCSSV、井上安全閥(WSSV，MSSV)、SDV。儲能器的容量可以保證所有井井下安全閥SCSSV、井上安全閥(WSSV，MSSV)至少一次的循環開/關井功能，且有緩沖液控系統的沖擊和減少氣動泵頻繁啟動的作用。同時，補償系統的微量泄漏和溫度變化引起的熱脹冷縮。

(3)易熔塞及緊急關停回路。當井口區溫度高于易熔塞的設定溫度時(71 ℃)[1]，易熔塞熔化，易熔塞回路泄壓，當回路壓力低于壓力開關的設定點，壓力開關動作，井口控制盤關閉所有井的井下安全閥SCSSV、井上安全閥(WSSV，MSSV)。

(4)電氣控制部分。該部分由接線箱組成，所有進出井口控制盤的信號都接到此接線箱。每個單井模塊井上安全閥(WSSV，MSSV)，井下安全閥(SCSSV)液壓管線配置壓力變送器，并將上述三閥的狀態信號傳至中控。井口控制盤與中控系統的電氣接口是通過井口控制盤內部的壓力變送器和電磁閥實現的。其中，壓力變送器顯示各控制回路的狀態，電磁閥實現遠程關井。

井口安全閥將在下述情況下關閉[2]：(1)每口井出口管匯上高低壓導閥高高/低低報警；(2)井口區ESD按鈕啟動；(3)井口區易熔塞回路失壓；(4)中控系統的緊急關斷信號。

1.2 單井部分

每個模塊可通過關閉隔離閥達到隔離單井模塊的目的，每個模塊可以取出進行維修而不影響井口控制盤或其他模塊的操作。每個模塊可以通過手動閥打開或關閉所屬的井上安全閥(WSSV，MSSV)及井下安全閥(SCSSV)[3]，也可由中控發信號關閉井上安全閥(MSSV，WSSV)。

2 調試過程中發現的問題

(1)蓄能器瓶頭閥連接處漏氣，電動液壓泵打壓時，無法有效建立液壓回路壓力。(2)井口控制盤氣動液壓泵一直打壓，查找液壓油泄漏點困難重重。(3)某單井模塊無法建立控制壓力，其他單井模塊都能正常啟停。(4)由于每井口回接，都需要把那口井的易熔塞接進易熔塞總回路。這意味著每回接一次井口都要泄放全部控制氣源，會造成所有油氣井關停。但是在正常生產時，這是不被允許的。然而井口控制盤設計原理中，并沒有考慮這一實際情況。

3 處理措施及效果

3.1 解決技術問題一

故障現象：在液壓泵打壓時，液壓控制壓力上升速度緩慢，且一直無法建立回路壓力。

原因分析：(1)可能液壓泵出口回流閥沒關嚴打回流。(2)可能儀表管連接處沒上緊外漏。經排除以上各種情形后，用試漏液查找發現蓄能器瓶頭閥連接處漏氣。

處理過程：首先，按常理我們對蓄能器瓶頭閥進行緊固，但漏氣依舊，經過多次緊固無效后，初次判斷可能接口密封件損壞，需要更換蓄能器里面的膠皮囊和瓶頭閥。根據多年積攢的實踐經驗，發揮逆向思維，把蓄能器壓力降低，先逆時針方向旋轉四分之一圈，然后再順時針方向緊固，結果證明，效果非常好，壓力建立在50 MPa時，瓶頭閥處不再泄漏氮氣，如圖1所示。

圖1 蓄能器泄漏點

其次，泄漏點解決后，接下來就是給蓄能器充氮氣，我們利用現有條件組裝充氮氣流程。蓄能器充氮程序總結如下：(1)準備好氮氣瓶和充氮機，連接好管線，確保管線耐壓等級和接頭處完好。(2)關閉需要充氮的蓄能器液壓進口閥，并緩慢打開泄壓閥，放空此蓄能器內部液壓壓力。此時蓄能器頂端壓力表顯示的壓力即蓄能器氮氣預充壓力值。(3)關閉蓄能器頂端的閥門，用1/4”儀表管線連接充氮機至蓄能器頂端的1/4”OD絲堵處。(4)打開氮氣瓶閥門，導通充氮機閥門，充壓。此時蓄能器頂端壓力表顯示為氮氣瓶壓力。(5)緩慢打開蓄能器頂端閥門，正式開始給蓄能器充氮，大約2 min即可，蓄能器壓力充到18 MPa左右(井下安全閥蓄能器)。(6)等壓力穩定后關閉氮氣瓶閥門以及蓄能器頂端閥門。(7)打開蓄能器頂端閥門的泄壓閥進行拆裝管線的泄壓。(8)拆開氮氣瓶連接管線，安裝蓄能器頂端的1/4”OD堵頭。(9)打開蓄能器頂端閥門，此時壓力表顯示為氮氣預充壓力。(10)關閉蓄能器液壓泄壓閥，然后打開液壓進口閥，啟動液壓泵開始給蓄能器補充液壓能量。

3.2 解決技術問題二

故障現象：打壓泵打到一定壓力后無法再上升，且泵一直處于運行狀態。

原因分析：(1)外漏。可能是井口盤到采氣樹的液壓管線外漏或者井口盤內儀表管接頭外漏。(2)內漏。井口盤各個單井模塊井下、地面PSV 漏或者井下安全閥兩位三通先導閥內漏。

處理過程：首先外觀檢查儀表管接頭處有無外漏，排除后，重點放在井口盤內部的內漏。檢查各個單井模塊PSV出口處有無液體流動的聲音或PSV本體有無發熱。都排除后，我們把焦點放在了井下兩位三通先導閥上，因為該先導閥是三通閥，兩位三通先導閥是單井抽屜的核心。該閥工作原理是用0.5 MPa的氣源壓力來控制該閥的液壓油通斷，當開井時有氣源壓力驅動該閥，但是沒有液壓油供到井下液壓油管線，打壓后的液壓油直接回到油箱，從而造成泄漏，判斷是兩位三通先導閥出現故障。事實證明，通過拆除井下安全閥回油管線，回油管線接頭觀察有無液體流出，從而迅速查找出液壓油泄漏點，迅速更換該閥后，馬上恢復正常。

3.3 解決技術問題三

故障現象：單井模塊無法建立壓力。

原因分析：通過查找井口控制盤原理圖，仔細分析判斷，可能原因有兩個：(1)單井模塊的井下液壓管線的單向閥失效。(2)單向閥后面的兩位三通閥先導閥失效。

處理過程：關閉單井控制抽柜與公用模塊之間隔離閥，取出單井控制抽柜，拆除單向閥和兩位三通閥先導閥分別做打壓通氣實驗，最終發現是單向閥失效，使高壓液壓油無法通過單向閥從而無法啟動單井模塊。最后更換新的單向閥，單井抽柜恢復正常。

3.4 解決技術問題四

現象：根據井口控制盤原理圖，每井口回接一次，都需要把總氣源泄掉，才能接進易熔塞總回路，存在很大安全生產隱患。

技術措施：為了避免不必要的停產，將采取以下措施：在易熔塞總回路前和ESD手動站總回路前分別加裝儀表閥門，也就是在井口盤外出口分別增加球閥和針閥。這樣當接進新的易熔塞前，只需把球閥關閉即可，并不會影響到整個氣壓控制系統。此改造雖小，但意義十分重大：第一、方便當前的井口回接；第二、極大方便投產以后的維護、檢漏。改造原理圖如圖2所示。

圖2 改造原理圖

4 結語

此次調試的效果表現為三個方面：第一，掌握了井口盤工作原理、沒有請廠家過來處理，大大節省維修成本；第二，井口盤關鍵性難題的解決，減少了設備故障率，保證了油氣田的安全、穩定生產；第三，可以分享更多的調試經驗，切實提高生產人員技術水平。