海洋鉆井防噴器控制系統(tǒng)的發(fā)展

鐘平(蘇州道森鉆采設(shè)備股份有限公司，江蘇 蘇州 215138)

0 引言

海洋鉆井平臺(tái)是工作人員在海洋上實(shí)施鉆井作業(yè)的重要結(jié)構(gòu)，也是開展海上油氣勘探開發(fā)作業(yè)不可缺少的手段。通常，海洋鉆井平臺(tái)為了能夠有效提升海上油氣勘探的質(zhì)量，會(huì)選擇將海洋鉆井操作平臺(tái)構(gòu)建于遠(yuǎn)離大陸的海洋區(qū)域。但是因?yàn)橹T多因素的影響，很容易致使海洋鉆井平臺(tái)的構(gòu)建存在極大的安全隱患，對(duì)海洋鉆井平臺(tái)作業(yè)和國(guó)家經(jīng)濟(jì)造成較大影響。為了避免在海洋鉆井平臺(tái)操作作業(yè)中出現(xiàn)問題，需要按照一定的原則對(duì)防噴器控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[1]。

1 海洋鉆井防噴器控制系統(tǒng)原則

1.1 結(jié)合相應(yīng)的行業(yè)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)

在開展防噴控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的過程中，如果按照與之相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，將會(huì)對(duì)防噴控制系統(tǒng)的優(yōu)化和完善將會(huì)產(chǎn)生極大的推動(dòng)作用，進(jìn)而促使在海洋鉆井操作期間使其作業(yè)質(zhì)量能夠明顯提升。而在此過程中API spaed16D《鉆井控制設(shè)備控制系統(tǒng)及分流設(shè)備控制系統(tǒng)規(guī)范》等較為嚴(yán)格的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，將其作為防噴控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間所需嚴(yán)格遵循的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范內(nèi)容。以這樣的方式開展防噴控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，可以有效保證防噴控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作完成之后，在其正式投入使用后能夠推動(dòng)海洋鉆井工作的實(shí)施，保證海洋鉆井工作的順利推進(jìn)。

1.2 結(jié)合海域?qū)嶋H情況開展設(shè)計(jì)活動(dòng)

不僅需要按照保溫或散熱的設(shè)計(jì)方式開展防噴系統(tǒng)設(shè)備及管線的設(shè)計(jì)工作，在設(shè)計(jì)防噴設(shè)備結(jié)構(gòu)件、管線走向以及相應(yīng)的緊固件工作時(shí)，一定要按照海洋環(huán)境下強(qiáng)腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，符合這樣的環(huán)境設(shè)計(jì)需求將非常有助于避免防噴器控制系，因海水鹽分和長(zhǎng)時(shí)間的侵蝕受到嚴(yán)重的腐蝕。在選擇相應(yīng)構(gòu)件的材料時(shí)，應(yīng)該將361L 高性能防腐材料運(yùn)用到防噴控制系統(tǒng)構(gòu)件的設(shè)計(jì)中，在選擇油漆時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照海洋油氣標(biāo)準(zhǔn)，以這樣的方式開展防噴控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，將非常有助于提升整個(gè)控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性，充分提高海洋鉆井平臺(tái)質(zhì)量在實(shí)際運(yùn)用過程中可具備較高的穩(wěn)定性。

2 海洋鉆井防噴器控制原理與配置

KFDQ 型防噴霧控制系統(tǒng)作為現(xiàn)階段較新型的一種海洋鉆井平臺(tái)，在當(dāng)前開展海洋鉆井平臺(tái)工作的過程中較常使用的一種控制系統(tǒng)，使用這種新型的防噴控制系統(tǒng)，主要因?yàn)槠渥陨砭哂羞h(yuǎn)程控制臺(tái)、防爆按鈕控制箱、HMI 操作面板等部分極其重要的控制設(shè)備，由此而構(gòu)成一種安全且可靠的防噴控制系統(tǒng)。

2.1 BOP 與分流器雙操作界面

工作人員在對(duì)防噴器規(guī)劃配置時(shí)，為了能夠有效避免與之相對(duì)應(yīng)的防噴器設(shè)備在實(shí)際使用過程中占用操作平臺(tái)過多的空間，與此同時(shí)也為了能夠有效促進(jìn)整個(gè)防噴系統(tǒng)集成化程度的不斷提高。這就需要通過對(duì)BOP 控制單元和分流器控制單元雙重操作界面的方式進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，以這樣的方式是兩者能夠共同對(duì)同一遠(yuǎn)程的控制臺(tái)和控制箱實(shí)現(xiàn)有效控制。但是在實(shí)際規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，由于與之相對(duì)應(yīng)的控制對(duì)象存在非常大的差異，并且不同設(shè)備在實(shí)際使用過程中，對(duì)其運(yùn)用的操作習(xí)慣也存在較為明顯的區(qū)別，因此為了能夠充分保障防噴器配置工作的順利開展和實(shí)施，需要采取有效方式保證在規(guī)劃和設(shè)計(jì)的過程中將整個(gè)防噴系統(tǒng)，設(shè)置為分流器自動(dòng)操作模式、分流器手動(dòng)操作模以及BOP 三種操作模式，非常有利于這三種操作模式在不同工況下的自由切換，實(shí)現(xiàn)司按鈕箱和HMI 按面板兩種不同模式的相互切換。

2.2 將氮?dú)饨涌谧鳛閭溆?/h3>

隨著我國(guó)綜合實(shí)力的不斷提升，針對(duì)海洋鉆井作業(yè)工作的開展也在不斷提升，國(guó)家對(duì)此項(xiàng)內(nèi)容的重視程度也在持續(xù)提高。為了能夠有效保障海洋鉆井作業(yè)及相關(guān)工作的順利推進(jìn)，提升相關(guān)工作的整體質(zhì)量和作業(yè)水平，針對(duì)專業(yè)設(shè)備在實(shí)際使用過程中的安全性提高也有了不斷上升的高要求。遠(yuǎn)程控制臺(tái)控制管匯設(shè)計(jì)了與之相匹配的氮?dú)鈧溆媒涌谝约芭c之相對(duì)應(yīng)專用隔離閥，這樣大大增加了遠(yuǎn)程控制臺(tái)自身的冗余配置。在面對(duì)海洋鉆井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)的井噴故事時(shí)，這就需要對(duì)其實(shí)施積極的封井操作，如果地面防噴器控制裝置遠(yuǎn)控臺(tái)出現(xiàn)主用泵和備用泵組同時(shí)發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致不能及時(shí)完成井噴的風(fēng)景工作，進(jìn)而導(dǎo)致井噴事故的持續(xù)性擴(kuò)大，進(jìn)而引發(fā)更大的安全事故，從而對(duì)海洋鉆井作業(yè)平臺(tái)及其工作人員造成非常嚴(yán)重的生命及財(cái)產(chǎn)損失。為了能夠采取合理的方式實(shí)現(xiàn)問題的解決，這就需要將氮?dú)鈧溆媒涌谧鳛橐环N常用的備用設(shè)備，并將這種備用設(shè)備運(yùn)用到實(shí)際工作中，當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)以通過高壓氮?dú)馓峁毫?shí)現(xiàn)封井操作，對(duì)海洋鉆井平臺(tái)在實(shí)際工作過程中自身安全性以及持續(xù)性的提高具有非常重要的意義。

3 海洋鉆井防噴器控制系統(tǒng)的發(fā)展

3.1 “閉式”液壓控制系統(tǒng)

該類系統(tǒng)屬于最早的直接液壓控制系統(tǒng)，液壓源將液體輸送至船上的控制管匯，液壓管線由管匯和每個(gè)防噴器合理的接通。液壓管線沿著隔水管下去，與之構(gòu)建起整體，實(shí)現(xiàn)合理的綁扎，做出直徑較大的獨(dú)立軟管束，控制閥讓液體實(shí)現(xiàn)科學(xué)的分流，保證各個(gè)防噴器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)揮出實(shí)際的作用。復(fù)位階段，控制液需要經(jīng)過各自液壓管線回至船上控制管匯并回到油箱。一旦水的深度逐步增加，系統(tǒng)便會(huì)產(chǎn)生一定的問題。最關(guān)鍵的是鉆井船以及防噴器組的粗大軟管束受到影響，海流和風(fēng)浪的雙重干擾，使得管束斷裂及失控。此外，便是因操作的時(shí)間較長(zhǎng)，以至于深水鉆井的基本需求無法滿足。

3.2 先導(dǎo)液壓控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)重點(diǎn)是通過控制液的作用，使得控制信號(hào)能夠傳遞至控制閥，合理節(jié)省時(shí)間，確保該系統(tǒng)及時(shí)讓動(dòng)力液借助于防噴器組成的部件傳入至海水，由此縮減關(guān)閉防噴器的時(shí)間。先導(dǎo)液壓控制系統(tǒng)運(yùn)用的便是蓄能器中液體壓力能，通過水面本身的控制信號(hào)，讓相應(yīng)的控制閥得以驅(qū)動(dòng)，在這樣的條件之下，使得各項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)。蓄能器的發(fā)展也開始發(fā)生了變化，其已經(jīng)由原有的水上限制拓展至水下使用，可以更好的縮短防噴器組的動(dòng)力液作用時(shí)間，對(duì)比上述的相關(guān)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)相對(duì)明顯[2]。鉆井工作中，水深對(duì)于先導(dǎo)信號(hào)的傳輸一般有著較為深刻的影響，因此應(yīng)該積極的重視相關(guān)的情況。因?yàn)橐簤嚎刂齐A段多是運(yùn)用了軟管束進(jìn)行科學(xué)的傳輸，所以其高壓膨脹和水擊現(xiàn)象中會(huì)讓傳輸信號(hào)的時(shí)間明顯延長(zhǎng)，由此導(dǎo)致一些問題出現(xiàn)。為了適當(dāng)?shù)囊?guī)避該類問題，應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑龃筌浌芄軓?，或者是將其更換為硬管。增大管徑的過程中，能夠讓信號(hào)傳輸?shù)乃俣让黠@強(qiáng)化，但是相應(yīng)的體積也會(huì)隨之增大，下放軟管的滾筒體積也會(huì)明顯提升。在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，可以適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)偏壓先導(dǎo)液壓控制系統(tǒng)，由此讓其更好的適應(yīng)實(shí)際的發(fā)展需求。高壓先導(dǎo)液體能夠?qū)⒖刂品绹娖鹘M的閥門及時(shí)打開，水上水下蓄能器的高能動(dòng)力液可以及時(shí)的進(jìn)入至防噴器，后續(xù)需要落實(shí)好關(guān)閉操作細(xì)節(jié)。防噴器實(shí)際運(yùn)用的階段，原有液體并不會(huì)進(jìn)入到系統(tǒng)回收，所以可以適當(dāng)節(jié)省時(shí)間。

3.3 電液控制系統(tǒng)

若是水深超過了1 800 m，原有的純液壓信號(hào)傳輸方式無法滿足實(shí)際的需求，電控方式的運(yùn)用，讓深水防噴器組控制系統(tǒng)成為可能。對(duì)比流體而言，電控的明顯優(yōu)勢(shì)就是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，同時(shí)還能獲取較快的響應(yīng)速度。電液控制系統(tǒng)依照電信號(hào)的基本傳輸方式，使得單路和多路有效劃分。前者重點(diǎn)是指水下電磁閥在平臺(tái)控制柜中存在著與之對(duì)應(yīng)的獨(dú)立電信號(hào)傳輸路徑，電纜鎧裝就是較為常見的接地回路。若是水下的需求功能點(diǎn)較多的時(shí)候，則應(yīng)該具備十分豐富的電纜傳輸控制信號(hào)。功能較多的情況下，實(shí)際的電纜直徑也就越大，纏繞電纜的滾筒直徑也就更加的明顯，實(shí)際的成本支出越來越多。后者則是平臺(tái)控制柜運(yùn)用一根或者是通訊電纜完成有效的處理?？刂菩盘?hào)在經(jīng)過多路控制之后，通過電纜以及光纜的傳輸作用，完成和水下控制箱的有效連接，水下控制箱中的電子模塊往往需要進(jìn)行解碼，從而更好地將信息進(jìn)行傳遞，整個(gè)過程需要經(jīng)過嚴(yán)格的校驗(yàn)和分析，在確認(rèn)無誤之后，才能控制相應(yīng)的電磁閥，確保具體的功能加以執(zhí)行。對(duì)比單路電液控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的光纜和電纜數(shù)量明顯降低，相應(yīng)的電纜滾筒體積也明顯的減小，對(duì)成本支出的節(jié)省具有較大的幫助。另外，該類多路控制系統(tǒng)的邏輯電路還能讓系統(tǒng)的安全性得到有效的強(qiáng)化，成為備受矚目的焦點(diǎn)。

4 結(jié)語

綜上所述，相關(guān)工作人員在設(shè)計(jì)海洋鉆井平臺(tái)防噴器控制系統(tǒng)階段，不僅需要結(jié)合本行業(yè)的相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)開展設(shè)計(jì)活動(dòng)。與此同時(shí)，還要結(jié)合海洋鉆井平臺(tái)的實(shí)際海域位置及其情況開展相應(yīng)的設(shè)計(jì)活動(dòng)，保障海洋鉆井平臺(tái)防噴器正常運(yùn)行。