這篇石油工程師論文發(fā)表了石油修井機液控系統(tǒng)存在的主要問題，論文以修井機的液控系統(tǒng)為例，簡要分析了目前石油修井機液控系統(tǒng)存在的安全隱患與缺乏人性化兩方面的問題，而后進一步提出了液壓站遠程自動化控制、高效率優(yōu)化設(shè)計以及安全性優(yōu)化設(shè)計等改進措施。

　　關(guān)鍵詞：石油工程師論文,石油修井機,液控系統(tǒng),優(yōu)化設(shè)計

　　隨著近年來我國在海洋石油勘探領(lǐng)域內(nèi)的開發(fā)步伐日漸加快，以及部分原有油田海上設(shè)施也已經(jīng)到了需要換代更新的時期，因此海洋石油平臺修井機數(shù)量不斷增多，特別是以電驅(qū)動為代表的修井機占到了絕大多數(shù)的比例[1]。而在這一種修井機當中其液控系統(tǒng)對于整個控制系統(tǒng)而言作用價值巨大，據(jù)此，下文將重點就海洋石油修井機液控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計來展開深入的探究工作。

　　1石油修井機液控系統(tǒng)存在的主要問題

　　1.1安全隱患嚴重

　　液壓站當中所配備的高低液位報警系統(tǒng)、油溫自控系統(tǒng)無法使油溫、油位等信息被及時的報告給司鉆控制房，在修井作業(yè)之時，若本地報警系統(tǒng)出現(xiàn)了故障問題，司鉆將難以及時獲取到油溫與油位的警報信息，由此便極有可能會造成嚴重的安全隱患。電驅(qū)動修井機絞車盤剎控制手柄零位信號無法為自動化控制系統(tǒng)所及時獲取，一般狀況下大都是采取觸摸屏來實現(xiàn)對于絞車的控制，盤剎手柄在突然啟動之時，工作鉗比例可實現(xiàn)對閥門的控制，若此時轉(zhuǎn)速不為零則絞車將會做出剎車動作，在這一情況下若絞車主電機依舊處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，便極易大致電機受損。

　　1.2缺乏人性化

　　采用電力驅(qū)動的修井機液控系統(tǒng)具體可被分成機具控制系統(tǒng)與盤剎控制系統(tǒng)兩類，且僅能夠在本地控制箱當中來實現(xiàn)對液壓站的開啟或暫停，無法促使司鉆控制房實現(xiàn)遠程開啟或暫停。電驅(qū)動修井機液壓絞車與貓頭在司鉆空置房當中所采取的遠程控制方式為氣控液方式，在操作之時有著十分明顯的延時性現(xiàn)象，操作起來極為不便，在緊急作業(yè)時這一缺陷將更加明顯。

　　2系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

　　2.1液壓站遠程自動化控制

　　液壓遠程控制需要可以在司鉆房當中實現(xiàn)對以下幾項設(shè)備的開啟與暫停控制，其具體包括有：冷卻風機、盤剎電機、加熱器、循環(huán)油泵、機具泵電機等。綜合考慮修井機電控系統(tǒng)觸摸屏與自動化控制系統(tǒng)，在觸摸屏當中組態(tài)設(shè)置出距離切換，對于盤剎電機、加熱器、冷卻風機、循環(huán)油泵等采取開啟與暫停軟輸入控制，利用自動化控制系統(tǒng)以及PROFIBUS總線技術(shù)來實現(xiàn)互相通訊，依據(jù)司鉆處于觸摸屏的操作執(zhí)行狀態(tài)下來進行有關(guān)的輸出控制，達成對于電機在遠距離條件下的開啟與暫停控制。

　　2.2高效率優(yōu)化設(shè)計

　　2.2.1液壓絞車控制采用電控液來取代傳統(tǒng)的液壓絞車氣控液，可在司鉆控制房當中遠程實現(xiàn)對液壓絞車的精確化控制。通過司鉆控制房所供應(yīng)的電力來源，整個石油修井機的控制系統(tǒng)是通過液壓絞車電控液控制手柄、電磁比例換向閥、數(shù)字放大器等所共同構(gòu)成。液壓絞車電控手柄標準電壓被輸入至數(shù)字放大器內(nèi)，通過其具體化的處理后，便可獲得脈寬調(diào)制控制電流輸出信號，其可直接被應(yīng)用到電磁比例換向閥中，便能夠?qū)崿F(xiàn)對于液壓絞車轉(zhuǎn)動方向與速率的精準化掌控[2]。2.2.2液壓貓頭控制利用電控液的方式來促成在司鉆控制房當中實現(xiàn)遠程精確化的液壓貓頭控制。通過司鉆控制房來提供以電力來源，在貓頭與卸扣開關(guān)量的信息被錄入至自動化控制系統(tǒng)當中，通過自動化控制系統(tǒng)中央處理器的處理，再輸出開關(guān)量信號，并使之直接應(yīng)用于繼電器KA1，并通過電磁換向閥轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)貓頭卸扣功能;在貓頭會為開關(guān)量信息被錄入至自動化控制系統(tǒng)當中后，通過自動化控制系統(tǒng)的中央處理器處理以后，再輸出與之所對應(yīng)的開關(guān)量信號，并將之直接作用到繼電器上，同時電磁轉(zhuǎn)向閥作出相應(yīng)的動作，促使貓頭回位控制可有效實現(xiàn)[3]。

　　2.3安全性優(yōu)化設(shè)計

　　一般而言在司鉆房當中要想促成液壓站遠程開啟與暫停功能的實現(xiàn)，還應(yīng)當首先確保高低液位監(jiān)測、油壓保護、油溫自控、盤剎手柄保護等功能能夠得以達成。2.3.1液位監(jiān)測在液壓站的油箱當中通常都裝設(shè)了防爆液位傳感設(shè)備，其可實現(xiàn)對于實時性的液位信息被傳輸至自動化控制系統(tǒng)當中，利用PROFIBUS總線手段促使實際的液位值測量結(jié)果可被實時性的顯示與司鉆控制房觸摸屏之上，一旦液位出現(xiàn)過高或過低現(xiàn)象均可在第一時間發(fā)出警報信號。2.3.2油壓保護在盤剎系統(tǒng)當中裝設(shè)了壓力傳感設(shè)備，其中具體包括了左右工作鉗、安全鉗等壓力傳感設(shè)備，一旦壓力傳感設(shè)備檢測到相應(yīng)的壓力信號小于標準值時(通常<6.5MP)，則絞車主電機將會被暫停，亦或是在啟動之后使其轉(zhuǎn)速歸零同時進行剎車制動。在絞車主電機開啟以后，其左、右兩端工作壓力>0.2MP，工作鉗便不能夠解除剎車狀態(tài);安全鉗壓力<6.5MP時，不能解開安全鉗，絞車速度也難以確定。2.3.3油溫自控針對油溫的控制重點是利用防爆鉑電阻溫度傳感設(shè)備，防爆加熱設(shè)備、循環(huán)油泵和散熱風機等一同進行控制，以確保油溫可被始終控制在30~55℃的范圍之中，并且將實時性的測量油溫顯示在司鉆控制房觸摸屏之上。一旦油溫低于30℃之時，防爆鉑電阻溫度傳感器便會將信號發(fā)送到自動化控制系統(tǒng)當中，并促使循環(huán)油泵與加熱器得以開啟，直至油溫升高到高于最低值5℃以后，便停止進行加熱。而在油溫高于55℃之時，防爆鉑的電阻溫度傳感設(shè)備便會向自動化控制系統(tǒng)發(fā)出報警信號，進而系統(tǒng)將會控制循環(huán)油泵與散熱風機設(shè)備，直到油溫下降到低于最高溫度值5℃以后，再將冷卻裝置關(guān)閉[4]。2.3.4盤剎手柄保護這一保護措施關(guān)鍵是要確保在觸摸屏操作模式之下發(fā)揮出保護效果，在絞車正常給定速度運轉(zhuǎn)之時，若突發(fā)出現(xiàn)盤剎手柄動作，其手柄非零位信號被發(fā)送至自動化控制系統(tǒng)中，相應(yīng)的絞車主電機轉(zhuǎn)動速率將重新歸零，同時做出剎車動作。

　　結(jié)束語

　　總而言之，為了提高海洋石油平臺油井的采收率，日常的油水井作業(yè)日漸頻繁，修井工藝也日漸復(fù)雜。對于目前科技領(lǐng)域內(nèi)的最新研究成果加以充分利用，并結(jié)合以豐富的經(jīng)驗與知識積累，借助于科學化的方式手段來開展針對海洋石油修井機的能力優(yōu)化設(shè)計，促進修井機整體性能的全面提升，使其具備以強大的能力并以此來促進修井作業(yè)效率的提升。

　　參考文獻

　　[1]周傳喜,張延水,南麗華等.海洋修井機井架有限元分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].石油機械,2014,36(9):54-57.

　　[2]管鋒,黃麗紅,鄭立偉等.海洋修井機底座有限元分析及優(yōu)化設(shè)計[J].石油機械,2015,37(9):38-41.

　　[3]關(guān)雙會,王曉雷,陳金穩(wěn)等.海上石油WHPG平臺HXJ180海洋修井機設(shè)計優(yōu)化[J].石油工程建設(shè),2016,42(2):24-28.

　　[4]何軍國.2250kN海洋修井機氣控系統(tǒng)設(shè)計[J].石油機械,2013,29(11):7-9.

　　作者：婁云鵬 張璐 單位：沈陽新松機器人自動化股份有限公司

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