一種低壓先導(dǎo)控制高壓驅(qū)動模式的成功應(yīng)用

＊張 勇

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司 廣東 524057）

一種低壓先導(dǎo)控制高壓驅(qū)動模式的成功應(yīng)用

＊張 勇

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司 廣東 524057）

在潿洲11-4N油田建立投用之前，潿洲11-4NA井口平臺生產(chǎn)的原油經(jīng)過海底管線輸送到潿洲11-1A中心平臺集中處理（潿洲11-4N油田建立投用之后，輸送到潿洲11-4NB平臺集中處理），其下海管緊急關(guān)斷閥門SDV-31501由于控制方式的簡單局限性，出現(xiàn)過多次開關(guān)不及時、不到位等故障現(xiàn)象，維修頻次較高。在公司降本增效的大環(huán)境下，為降低維修成本，深入分析其原因，對其控制方式進(jìn)行了改造優(yōu)化，在其原有基礎(chǔ)上改良設(shè)計出了一種“低壓先導(dǎo)控制高壓驅(qū)動”的新型控制方式。

電磁閥；關(guān)斷閥；接口閥

1.引言

如圖1所示，在潿洲11-4N油田建立投用之前，潿洲11-4NA平臺是潿洲11-1油田的邊際井口油田，其日常生產(chǎn)的原油經(jīng)過井口控制盤、多路閥(W3-MSV-1201/1202)、多相流量計(W3-MFM-1301)等生產(chǎn)設(shè)備后，經(jīng)過緊急關(guān)斷閥SDV-31501，下海管輸送到潿洲11-1A中心平臺集中處理。在正常生產(chǎn)情況下，工藝狀況穩(wěn)定，壓力平穩(wěn)，關(guān)斷閥SDV-31501處于完全打開狀態(tài)；在異常情況下，關(guān)斷閥SDV-31501要及時關(guān)閉到位，快速切斷外輸工藝流程，保護生產(chǎn)設(shè)備和外輸海管。

圖1 W11-4NA平臺原油生產(chǎn)流程圖

如圖2所示，由于潿洲11-4NA井口平臺生產(chǎn)空間有限，平臺上并沒有配置生產(chǎn)控制專用儀表氣的獨立空氣壓縮機設(shè)備，下海管關(guān)斷閥SDV-31501就設(shè)計采用液壓驅(qū)動力控制，其閥門執(zhí)行機構(gòu)的壓力源取自生產(chǎn)井口控制盤的12Mpa液壓油驅(qū)動力，直接由中控24VDC直流電壓供電的兩位三通電磁閥控制，從而實現(xiàn)此關(guān)斷閥SDV-31501的正常打開和異常關(guān)閉。近年來，由于控制方式的簡單局限性，關(guān)斷閥SDV-31501陸續(xù)出現(xiàn)過開關(guān)不及時、不到位等故障問題，維修頻次多高，影響正常生產(chǎn)和設(shè)備安全，存在安全隱患。在此背景下，提出了對原有控制方式的優(yōu)化設(shè)計要求，力求消除不安全隱患。

圖2 SDV-31501液壓驅(qū)動液壓源

2.原有控制方式簡介

如圖3所示，來自井口控制盤的20Mpa液壓油源，經(jīng)過減壓閥減壓后，壓力下降為12MPa，再經(jīng)過來自中控24 VDC直流電壓供電的兩位三通電磁閥控制，從而實現(xiàn)關(guān)斷閥SDV-31501的正常打開和異常關(guān)閉。正常生產(chǎn)時，24V電磁閥得電，1、2端接通，3端被堵住，12Mpa的液壓壓力直接去驅(qū)動關(guān)斷閥SDV-31501，此時關(guān)斷閥打開；當(dāng)需要切斷時，24V電磁閥掉電，1被堵住，2、3端口接通，液壓油回流到井口控制盤液壓油箱內(nèi)部，此時關(guān)斷閥SDV-31501關(guān)閉，關(guān)斷閥SDV-31501的開關(guān)受控于中控ESD系統(tǒng)邏輯輸出有源24V電磁閥的通斷。

圖3 原有控制方式原理圖

3.存在的弊端

上述控制方式在短時間內(nèi)能夠運行正常，但是隨著時間的推移和環(huán)境的變化，尤其是在海洋石油環(huán)境惡劣的現(xiàn)實狀況下，控制用的24V電磁閥直接連接液壓源，電磁閥線圈受高壓擠壓、雜質(zhì)腐化等環(huán)境因素影響，經(jīng)常出現(xiàn)墊圈老化損壞，密封不嚴(yán)，壓力泄漏，這樣就很容易產(chǎn)生關(guān)斷閥SDV-31501突然故障關(guān)閉，以及生產(chǎn)應(yīng)急要求關(guān)停時不能快速泄壓及時關(guān)閉到位等風(fēng)險，種種故障的存在，近則影響正常生產(chǎn)及產(chǎn)量目標(biāo)，遠(yuǎn)而影響設(shè)備安全，弊端相當(dāng)明顯。

為了有效規(guī)避風(fēng)險，對近年來出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行了統(tǒng)計，分析了可能產(chǎn)生的后果，主要有以下幾類情況。

第一、控制關(guān)斷閥SDV-31501的電磁閥密封墊圈脫落，密封不嚴(yán)，液壓油泄漏，控制壓力不足，在正常生產(chǎn)時，壓力不足會引起突然出現(xiàn)關(guān)斷閥故障關(guān)閉，導(dǎo)致生產(chǎn)和測試管匯壓力急劇上升，造成W11-4NA平臺整體生產(chǎn)關(guān)停，生產(chǎn)工況波動，甚至影響下游用戶潿洲11-1A平臺的正常生產(chǎn)，缺點明顯，這種現(xiàn)象出現(xiàn)過多次，但因發(fā)現(xiàn)及時，處理得當(dāng)，尚且沒有造成嚴(yán)重后果。

第二、控制關(guān)斷閥SDV-31501的電磁閥密封墊圈脫落，密封不嚴(yán)，在緊急情況下，需要應(yīng)急關(guān)停，中控ESD系統(tǒng)要求緊急關(guān)停，PLC程序發(fā)出關(guān)斷指令，電磁閥斷電，但是該閥門不能及時全部關(guān)斷到位，未能阻斷生產(chǎn)工藝流程，下海管壓力急劇上升發(fā)生壓力高報警，再繼續(xù)上升則發(fā)生壓力高高關(guān)斷，導(dǎo)致W11-4NA平臺單井采油樹和電潛泵關(guān)停，整體生產(chǎn)關(guān)停，情況嚴(yán)重的話，甚至憋壞海管，造成原油泄漏，污染海洋環(huán)境，存在安全隱患。

4.解決方案

考慮到控制方式的穩(wěn)定性和安全性，在原有基礎(chǔ)上，增加了一路N2控制氣路，兩個三通選擇閥，和一個液壓接口閥，改良優(yōu)化后，由24V低壓電磁閥控制接口閥的通斷，接口閥再去間接控制液壓驅(qū)動力，最后去實現(xiàn)緊急關(guān)斷閥門SDV-31501的全開和全關(guān)，同時兩個三通選擇閥，組成手動與自動模式切換，形成了一種典型的“低壓先導(dǎo)控制高壓驅(qū)動”模式，該新型控制方式提供了一種切實可行的技術(shù)方案，能夠徹底解決關(guān)斷閥SDV-31501故障關(guān)閉和應(yīng)急不能關(guān)斷到位的問題。

如圖4所示，改良優(yōu)化后的這種“低壓先導(dǎo)控制高壓驅(qū)動”控制方式，在正常生產(chǎn)條件下，先導(dǎo)低壓源采用0．8 Mpa的低壓N2源，24V電磁閥得電，端口1、2端導(dǎo)通，3被堵住，使接口閥的控制端得到0．8Mpa氣源，進(jìn)而接口閥的4、5端導(dǎo)通，6被堵住，接口閥出口液壓源經(jīng)過選擇閥A和選擇閥B去控制關(guān)斷閥SDV-31501的打開和關(guān)閉。同時增加手動/自動控制功能，具體控制如下：

圖4 “低壓先導(dǎo)控制高壓”設(shè)計原理圖

(1)當(dāng)24V電磁閥得電，端口4、5連通，端口6被堵住，選擇閥A打到自動位置，端口8、9連通，端口7被堵住，選擇閥B打到開閥位置，端口10、12連通，端口11被堵住，自動開閥控制；

(2)當(dāng)24V電磁閥掉電，端口5、6連通，端口4被堵住，選擇閥A打到自動位置，端口8、9連通，端口7被堵住，選擇閥B打到開閥位置，端口10、12連通，端口11被堵住，自動開閥控制；液壓油回流到井口控制盤郵箱；

(3)當(dāng)24V電磁閥得電，端口4、5連通，端口6被堵住，選擇閥A打到手動位置，端口7、9連通，端口8被堵住，選擇閥B打到開閥位置，端口11、12連通，端口10被堵住，手動開閥控制；

(4)當(dāng)24V電磁閥得電，端口4、5連通，端口6被堵住，選擇閥A打到手動位置，端口7、9連通，端口8被堵住，選擇閥B打到關(guān)閥位置，端口10、12連通，端口11被堵住，手動關(guān)閥控制，液壓油回流到井口控制盤郵箱。

可以看出，改良優(yōu)化后的這種“低壓先導(dǎo)控制高壓驅(qū)動”設(shè)計非常人性化，既能自動控制，同時也能緊急手動控制；液壓油也不至于泄漏在大氣體中，直接回流到井口控制盤液壓油箱內(nèi)，重復(fù)利用，非常安全，同時節(jié)能環(huán)保，不會造成環(huán)境污染。

5.效益分析

綜上，本次改良優(yōu)化后“低壓先導(dǎo)控制高壓驅(qū)動”新型控制原理與“弱電控制強電”的電氣控制原理有異曲同工之妙，巧妙地實現(xiàn)了典型的低壓控制高壓。即主要采用低壓先導(dǎo)氣源間接控制高壓液壓驅(qū)動，從而供給關(guān)斷閥SDV-31501的液壓驅(qū)動力，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)快速實現(xiàn)自動或手動打開及開啟關(guān)斷閥。經(jīng)過改良優(yōu)化后的這種“低壓先導(dǎo)控制高壓驅(qū)動”控制模式，具有氮氣用量少、控制穩(wěn)定性高、成本相對低、安全可靠性強等顯著優(yōu)點投入實際應(yīng)用以來，持續(xù)觀察，起到了立竿見影的效果,大大增強控制安全可靠性，徹底消除安全隱患，充分保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性和人員設(shè)備的安全性，值得借鑒和推廣。

[1]王樹青.《自動化與儀表工程師手冊》.化學(xué)工業(yè)出版社.2010.

[2]胡壽松.《自動控制原理》.科學(xué)出版社.2007.

[3]陳昶.《潿洲11-1油田維修手冊》.2009.

[4]《潿洲11-4N油田項目開發(fā)完工文件》.2008.

張勇（1985～）男，中海石油（中國）有限公司湛江分公司，研究方向：海洋石油。

((責(zé)任編：李燕)

Success Application of the Pattern--Low-pressure Forerunner Controlling High-pressure Driving

Zhang Yong

(Zhanjiang Branch Office, CNOOC(China) Co., ltd, Guangdong, 524057)

Before the building and putting into operation of Weizhou 11-4N oilfield, the crude oil produced by Weizhou 11-4N wellhead platform is transported to Weizhou 11-1A platform by subsea pipeline for centralized processing(After the building and putting into operation of the Weizhou 11-14N oilfield, it is transported to the Weizhou 11-4NB platform for centralized processing), and its urgent close-off valve SDV-31501 of subsea pipeline has many times of faults, such as the belated and improper on-off,because of its simple controlling methods so that to cause many times of repairing. Under the environment of reducing cost and increasing efficiency, in order to reduce the maintaining cost and further analyze the reasons, the company has taken transformation and optimization of its controlling methods, besides, on the basis of its original pattern, it has designed the new-style controlling method--Low-pressure Forerunner Controlling High-pressure Driving.

solenoid valve；close-off valve；interface valve

T

A