地面防喷器控制装置的氮气备用系统

摘要

本发明公开了一种地面防喷器控制装置的氮气备用系统，属于石油钻井井控技术领域。该系统为地面防喷器控制装置提供高压气体作为应急动力源，包括高压氮气瓶、阀门、相关管路，所述氮气备用系统的相关管路至少包括第一组管路、第二组管路、第三组管路、第四组管路，所述氮气备用系统的第一组管路上顺次设置有氮气减压阀、氮气瓶阀、高压氮气瓶，所述氮气减压阀通过外接软管与地面防喷器控制装置的司钻控制台或辅助控制台的进气口相联接。当现场出现紧急情况需要迅速关井时，为地面防喷器控制装置的控制管汇提供应急辅助能量，避免由于地面防喷器控制装置的蓄能器组或泵组不能为控制管汇提供动力液而引发的井喷等重大事故。

权利要求

1.一种地面防喷器控制装置的氮气备用系统，该系统为地面防喷器控制装置提供高压气体作为应急动力源，包括高压氮气瓶、阀门、相关管路，其特征在于，所述氮气备用系统的相关管路至少包括第一组管路(1-1)、第二组管路(1-2)、第三组管路(1-3)、第四组管路(1-

4)；

所述氮气备用系统的第一组管路(1-1)上顺次设置有氮气减压阀(2)、氮气瓶阀(3)、高压氮气瓶(4)，所述氮气减压阀(2)通过外接软管(12)与地面防喷器控制装置的司钻控制台或辅助控制台(15)的进气口相联接；

所述氮气备用系统的第二组管路(1-2)上设置有多个第二组氮气瓶阀(3a)，所述多个第二组氮气瓶阀(3a)对应联接多个第二组高压氮气瓶(4a)；所述第二组管路(1-2)上设置有第三组管路(1-3)；

所述氮气备用系统的第三组管路(1-3)上顺次设置有压力表(5)、第二组氮气瓶控制总阀(6)，所述第二组氮气瓶控制总阀(6)联接充气软管和充气工具(14)，所述充气软管和充气工具(14)联接第一控制管汇(17)，所述第一控制管汇(17)上设置有蓄能器组(13)，所述第一控制管汇(17)的另一端联接远程控制台(16)；所述第三组管路(1-3)上设置有第四组管路(1-4)；

所述氮气备用系统的第四组管路(1-4)上顺次设置有隔离阀(7)、单向阀(8)、排放控制阀(9)、丝堵(10)；所述第四组管路(1-4)上设置有高压软管(11)，所述高压软管(11)位于所述单向阀(8)与所述排放控制阀(9)之间的管路段上；所述高压软管(11)联接地面防喷器控制装置的备用球阀(18)，所述备用球阀(18)通过第二控制管汇(17a)联接所述远程控制台(16)；所述丝堵(10)联接外接排气管线。

2.根据权利要求1所述的地面防喷器控制装置的氮气备用系统，其特征在于，所述氮气备用系统的第四组管路(1-4)位于所述氮气备用系统的第三组管路(1-3)上的所述压力表(5)与所述第二组氮气瓶控制总阀(6)之间的管路段上。

3.根据权利要求1或2所述地面防喷器控制装置的氮气备用系统，其特征在于，所述氮气备用系统的第一组管路(1-1)是指自第一组高压氮气瓶的出气口(4-1)至氮气减压阀的出气口(2-1)之间的管路；所述氮气备用系统的第二组管路(1-2)是指自首端第二组高压氮气瓶的出气口(4a-1)至末端第二组高压氮气瓶的出气口(4a-2)之间的管路；所述氮气备用系统的第三组管路(1-3)是指自所述第二组管路(1-2)的中间段至第二组氮气瓶控制总阀(6)之间的管路；所述氮气备用系统的第四组管路(1-4)是指自所述第三组管路(1-3)的中间段至丝堵(10)之间的管路。

说明书

地面防喷器控制装置的氮气备用系统

技术领域

[0001] 本发明涉及石油钻井井控技术领域，特别涉及一种地面防喷器控制装置的氮气备用系统。

背景技术

[0002] 地面防喷器控制装置是石油天然气钻井中控制井口防喷器组及液动节流阀、压井阀的重要设备，是钻井作业中防止井喷必备的安全装备。

[0003] 现有技术地面防喷器控制装置主要由远程控制台、液压管线、司钻控制台或辅助控制台、空气管缆组成；所述司钻控制台或辅助控制台通常安装在地面防喷器控制装置钻台上，使司钻能够很方便地对远程控制台实现遥控。所述远程控制台由底座、油箱、泵组、蓄能器组、控制管汇、各种阀件、仪表及电控箱等组成；带有手动调压阀的远程控制台的主要功能是：由泵组产生高压控制液并储存在蓄能器组中，当需要开、关防喷器时，来自蓄能器组的高压控制液通过控制管汇的三位四通转阀被分配到各个控制对象，即防喷器中；所述远程控制台具有远程气动调压功能，当气源突然失效时，操作控制关闭，控制压力可以自动恢复为初始设定值。

[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

[0005] 但是，如果在现场突发井喷需要封井的紧急情况下，而且地面防喷器控制装置的蓄能器组或泵组出现意外致使液量或压力不足而不能为控制管汇提供动力液时，将导致不能及时封井而发生井喷，会酿成重大安全事故。为此，很有必要在地面防喷器控制装置上增加应急辅助设施。

发明内容

[0006] 为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种地面防喷器控制装置的氮气备用系统。当现场出现紧急情况需要迅速关井时，将该应急辅助设施氮气备用系统与地面防喷器控制装置的控制管汇的备用球阀相联接，可为地面防喷器控制装置的管汇供应高压气体以紧急关闭井口防喷器，避免发生井喷，减少重大安全事故。所述技术方案如下：

[0007] 一种地面防喷器控制装置的氮气备用系统，该系统为地面防喷器控制装置提供高压气体作为应急动力源，包括高压氮气瓶、阀门、相关管路，所述氮气备用系统的相关管路至少包括第一组管路、第二组管路、第三组管路、第四组管路，所述氮气备用系统的第一组管路上顺次设置有氮气减压阀、氮气瓶阀、高压氮气瓶，所述氮气减压阀通过外接软管与地面防喷器控制装置的司钻控制台或辅助控制台的进气口相联接。

[0008] 具体地，所述氮气备用系统的第二组管路上设置有多个第二组氮气瓶阀，所述多个第二组氮气瓶阀对应联接多个第二组高压氮气瓶；所述第二组管路上设置有第三组管路。

[0009] 具体地，所述氮气备用系统的第三组管路上顺次设置有压力表、第二组氮气瓶控制总阀，所述第二组氮气瓶控制总阀联接充气软管和充气工具，所述充气软管和充气工具联接第一控制管汇，所述第一控制管汇上设置有蓄能器组，所述第一控制管汇的另一端联接远程控制台；所述第三组管路上设置有第四组管路。

[0010] 具体地，所述氮气备用系统的第四组管路上顺次设置有隔离阀、单向阀、排放控制阀、丝堵；所述第四组管路上设置有高压软管，所述高压软管位于所述单向阀与所述排放控制阀之间的管路段上；所述高压软管联接地面防喷器控制装置的备用球阀，所述备用球阀通过所述第二控制管汇联接所述远程控制台；所述丝堵联接外接排气管线。

[0011] 具体地，所述氮气备用系统的第四组管路位于所述氮气备用系统的第三组管路上的所述压力表与所述第二组氮气瓶控制总阀之间的管路段上。

[0012] 进一步地，所述氮气备用系统的第一组管路是指自所述第一组高压氮气瓶的出气口至所述氮气减压阀的出气口之间的管路；所述氮气备用系统的第二组管路是指自所述首端第二组高压氮气瓶的出气口至所述末端第二组高压氮气瓶的出气口之间的管路；所述氮气备用系统的第三组管路是指自所述第二组管路的中间段至所述第二组氮气瓶控制总阀之间的管路；所述氮气备用系统的第四组管路是指自所述第三组管路的中间段至所述丝堵之间的管路。

[0013] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

[0014] 本发明实施例通过增设的应急辅助设施氮气备用系统，当现场出现紧急情况需要迅速关井时，将氮气备用系统的隔离阀和单向阀与地面防喷器控制装置的控制管汇的备用球阀相联接，为地面防喷器控制装置的控制管汇提供应急辅助能量，供应高压气体作为应急动力源，控制井口的防喷器组以及液动节流阀、压井阀的开关，以紧急关闭井口防喷器；可避免在紧急情况下由于地面防喷器控制装置的蓄能器组或泵组不能为控制管汇提供动力液而引发的井喷等重大事故。

附图说明

[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0016] 图1是本发明实施例提供的地面防喷器控制装置的氮气备用系统结构示意图。

[0017] 图中各符号表示含义如下：

[0018] 1-1第一组管路，1-2第二组管路，1-3第三组管路，1-4第四组管路；

[0019] 2氮气减压阀，2-1氮气减压阀的出气口；

[0020] 3第一组氮气瓶阀，3a第二组氮气瓶阀；

[0021] 4第一组高压氮气瓶，4-1第一组高压氮气瓶的出气口，4a第二组高压氮气瓶，首端第二组高压氮气瓶的出气口4a-1，末端第二组高压氮气瓶的出气口4a-2；

[0022] 5压力表，6第二组氮气瓶控制总阀，7隔离阀，8单向阀，9排放控制阀，10丝堵，11高压软管，12外接软管；

[0023] 13蓄能器组，14充气软管和充气工具，15司钻控制台或辅助控制台，16远程控制台，17第一控制管汇，17a第二控制管汇，备用球阀18；

[0024] 图中箭头方向为气流方向(即气流由进气口到出气口的方向)。

具体实施方式

[0025] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

[0026] 参见图1所示，本发明实施例提供了一种地面防喷器控制装置的氮气备用系统，用于与现有地面防喷器控制装置的备用球阀联接，为地面防喷器控制装置出现意外致使液量或压力不足而不能为控制管汇提供动力液时提供应急辅助能量，通过氮气备用系统供应出高压气体作为应急动力源。所述氮气备用系统至少包括：相关管路、氮气减压阀2、第一组氮气瓶阀3、第二组氮气瓶阀3a、第一组高压氮气瓶4、第二组高压氮气瓶4a、压力表5、第二组氮气瓶控制总阀6、隔离阀7、单向阀8、排放控制阀9、丝堵10、高压软管11、外接软管12等零部件，所述零部件均为外购成品件；所述相关管路至少包括第一组管路1-1、第二组管路1-2、第三组管路1-3、第四组管路1-4等；同时与本发明实施例应急辅助设施氮气备用系统相关联的现有技术地面防喷器控制装置至少包括：蓄能器组13、充气软管和充气工具14、司钻控制台或辅助控制台15、远程控制台16、第一控制管汇17、第二控制管汇17a、备用球阀18等零部件，所述现有技术的零部件如图1中双点划线所示。

[0027] 具体地，作为优选，所述氮气备用系统的第一组管路1-1是指自第一组高压氮气瓶的出气口4-1至氮气减压阀的出气口2-1之间的管路；所述第一组管路1-1上顺次串联有氮气减压阀2、氮气瓶阀3、高压氮气瓶4，通过开关氮气瓶阀3，可以控制高压氮气瓶4的氮气输出，所述氮气减压阀的出气口2-1通过外接软管12与地面防喷器控制装置的司钻控制台或辅助控制台15的进气口相联接。

[0028] 所述第一组管路1-1的工作原理是：为司钻控制台或辅助控制台15提供应急备用气源的功能；通过氮气减压阀2将高压氮气瓶4中的高压氮气减为需要的较低压力，所述氮气减压阀的出气口2-1经外接软管12与司钻控制台或辅助控制台15的气或电-气遥控回路的进气口相联接，当钻机的压缩机组失效时，可为气或电-气遥控回路提供远程操作所需的应急压力动力气源，进而使司钻控制台或辅助控制台15关闭防喷器组。

[0029] 具体地，作为优选，所述氮气备用系统的第二组管路1-2是指自首端第二组高压氮气瓶的出气口4a-1至末端第二组高压氮气瓶的出气口4a-2之间的管路；所述第二组管路1-2上并联有多个第二组氮气瓶阀3a，所述多个第二组氮气瓶阀3a对应串联多个第二组高压氮气瓶4a，通过开关每一个第二组氮气瓶阀3a，可以控制对应的每一个第二组高压氮气瓶
4a的氮气输出；所述第二组管路1-2上并联有第三组管路1-3。

[0030] 所述第二组管路1-2的工作原理是：通过所述压力表5可以显示第二组管路1-2中多个第二组高压氮气瓶4a的氮气压力值，通过所述第二组氮气瓶控制总阀6可以控制多个第二组高压氮气瓶4a的氮气总输出量。

[0031] 具体地，作为优选，所述氮气备用系统的第三组管路1-3是指自第二组管路1-2的中间段至第二组氮气瓶控制总阀6之间的管路；所述第三组管路1-3上顺次设置有压力表5、第二组氮气瓶控制总阀6，所述第二组氮气瓶控制总阀6联接地面防喷器控制装置的充气软管和充气工具14，所述充气软管和充气工具14联接地面防喷器控制装置的第一控制管汇17，所述第一控制管汇17上串联有蓄能器组13，所述第一控制管汇17的另一端联接远程控制台16；所述第三组管路1-3上并联有第四组管路1-4。

[0032] 所述第三组管路1-3的工作原理是：为蓄能器组13提供充气功能；通过现有技术充气软管和充气工具14将所述氮气备用系统的第二组氮气瓶控制总阀6与现有地面防喷器控制装置的蓄能器组13的充气阀相联接，可实现对远程控制台16上的蓄能器组13进行充气。

[0033] 具体地，作为优选，所述氮气备用系统的第四组管路1-4是指自第三组管路1-3的中间段至丝堵10之间的管路；所述第四组管路1-4位于压力表5与第二组氮气瓶控制总阀6之间的管路段上；所述第四组管路1-4上顺次串联有隔离阀7、单向阀8、排放控制阀9、丝堵10；所述第四组管路1-4上并联有高压软管11，高压软管11位于单向阀8与排放控制阀9之间的管路段上；所述高压软管11联接现有地面防喷器控制装置的备用球阀18，所述备用球阀
18通过现有第二控制管汇17a联接远程控制台16；所述丝堵10联接现有外接排气管线。

[0034] 所述第四组管路1-4的工作原理是：

[0035] 一、为地面防喷器控制装置的第二控制管汇17a提供应急动力；通过所述氮气备用系统的隔离阀7、单向阀8、高压软管11与地面防喷器控制装置的备用球阀18联接，所述备用球阀18通过第二控制管汇17a联接远程控制台16，可以为地面防喷器控制装置的第二控制管汇17a提供高压气体。

[0036] 二、可以控制高压氮气的排出；通过排放控制阀9将地面防喷器控制装置的第二控制管汇17a与氮气备用系统的第四组管路1-4相联接，以防止高压氮气无控制地排入液箱，同时防止高压氮气进入蓄能器组13回路；通过排放控制阀9的缓慢打开可控制废气排放，通过丝堵10联接现有排气管线，打开丝堵10后可将废气排放。

[0037] 三、在紧急情况下关闭一个半封闸板防喷器；首先分别关闭氮气备用系统的隔离阀7、排放控制阀9，再将所述氮气备用系统的第四组管路1-4的丝堵10打开，逐个打开各个第二组氮气瓶阀3a，关闭地面防喷器控制装置的远程控制台16的蓄能器组13隔离阀，将各三位四通转阀手柄放在中位，打开地面防喷器控制装置的旁通阀，再打开地面防喷器控制装置的第二控制管汇17a与氮气备用系统间的高压备用球阀18、隔离阀7，完成以上关闭半封闸板防喷器的应急操作，即可关闭半封闸板防喷器。

[0038] 综上所述，本发明实施例的主要优点在于，当地面防喷器控制装置的蓄能器组13和/或泵装置不能为第一控制管汇17提供足够的动力液时，通过第二控制管汇17a上设置的备用压力源接口备用球阀18联接氮气备用系统，为第二控制管汇17a提供高压气体，以便关闭防喷器；同时氮气备用系统也可以在紧急情况下为司钻控制台或辅助控制台15提供应急气源；也能为蓄能器组提供充气功能。具有结构简单，使用功能多，操作方便，使用安全可靠，利于环保的特点，广泛应用于钻井井控系统。

[0039] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。