一种提高剪切防喷器遥控关井操作安全性的装置及方法与流程

本发明涉及石油地质勘探测井装置，特别涉及一种提高剪切防喷器遥控关井操作安全性的装置及方法。

背景技术：

1、防喷器是钻井作业中防止井喷必备的安全设备，防喷器控制装置是控制井口防喷器组的重要装置。在区域探井、高含硫油气井、高压高产油气井及高危地区的钻井作业中，均要求安装剪切闸板防喷器，以能在紧急情况下，剪切管柱，实现全封井口。但在实际钻井作业中，出现过操作人员未按剪切闸板操作规程操作引起的无效关井，也出现过由于井控设备元件失效或误操作引发的非必要剪切关井，对钻井安全造成不必要的损失。

2、现有的设备自动化程度低，关井操作步骤多，尤其是面临紧急剪切关井情况，关闭剪切闸板需要5个动作、操作较为繁琐，现场操作人员可能会由于慌乱或缺乏经验而没有进行正确的剪切关井操作，造成更大险情。

3、为了防止操作人员未按剪切闸板操作规程操作，各钻井公司反复培训、多次演习来使操作人员熟悉关闭流程。但人为操作在紧急情况下依然有不确定因素。剪切操作主要流程动作包括：

4、打开液动阀；

5、关环形；

6、关上半封；

7、打开旁通阀；

8、关剪切闸板。

9、为了防止由于井控设备元件失效或误操作引发的非必要剪切关井，部分井队在防喷器控制装置远程台的三位四通转阀上加装了各种限位手柄来防止误动作，此安装导致司钻人员在司钻台无法快速遥控关井，在紧急情况下增加了井喷的风险。

10、因此，如何提高剪切闸板遥控操作的安全性，使得防喷器控制装置在进行剪切操作安全有效，减少由于人为原因没有按流程剪切关井造成的无效关井，减少因为操作元件失效引起的非必要关井，减少操作人员误碰或者误动作引发的关井是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种提高剪切防喷器遥控关井操作安全性的装置及方法，该方法及控制装置可以解决现有剪切操作流程完全依赖人为规程的情况，可以实现操作人员一键操作剪切闸板后，其余操作按操作规程由系统自动进行操作联动。

2、该方法及控制装置在遥控操作剪切闸板时，增加了远程控制台遥控操作剪切闸板护罩功能，对剪切闸板操作需要先打开剪切闸板护罩进行二级操作，能有效减少因为操作元件失效或者操作人员误碰造成的非必要关井。

3、该方法及控制装置在操作剪切闸板时，提供多种报警系统警示。

4、本发明的实施例是这样实现的：

5、一方面，本发明的实施例中提供了一种提高剪切防喷器遥控关井操作安全性的装置，包括控制系统，所述控制系统采用主站和从站的控制形式，司钻控制台遥控操作远程控制台，远程控制台和司钻控制台之间采用通讯方式传递信号。远程控制台内置plc搭配di/do/ai模块作为系统的主站，司钻台内置分布式i/o模块作为系统的从站。

6、进一步，所述远程控制台增加剪切护罩遥控操作装置，此装置为在远程台的剪切三位四通转阀前增加了防止误操作的剪切护罩限位。在紧急情况下，要剪切关井时，要遥控操作剪切转阀，需要司钻一次操作。在司钻台上按下剪切护罩开按钮和防止误操作的二次操作按钮，从站数字量输入模块接收信号后，通过和远程台主站的cpu通讯，主站cpu通过主站数字量输出模块控制远程台上电磁阀箱内的总气源电磁阀接通，剪切护罩开电磁阀接通气源动作，剪切护罩上安装的气缸无杆腔进气，气缸活塞杆伸出，推动剪切护罩打开，此时进行遥控剪切转阀的操作。剪切护罩有限制剪切三位四通转阀动作的挡板，在没有打开的情况下，剪切三位四通转阀是无法动作到位的。这样对剪切闸板操作需要二级操作，能有效减少因为操作元件失效或者操作人员误碰造成的非必要关井。

7、另一方面，本发明的实施例中提供了一种提高剪切防喷器遥控关井操作安全性的装置的操作方法，包括以下步骤：

8、步骤1、远程台上的剪切三位四通转阀上的剪切护罩打开后，通过剪切护罩打开的位置开关输入主站数字量输入模块，cpu在远程台端通过数字量输出模块发出护罩打开声光报警；主站cpu通过通讯，在从站的数字量输出模块发出护罩打开声光报警，看到护罩打开声光报警后，司钻再次操作：同时按下司钻台上的二次操作按钮和剪切关井按钮，从站数字量输入模块接收信号后，通过和远程台主站的cpu通讯，主站cpu通过主站数字量输出模块控制远程台上电磁阀箱内的总气源电磁阀接通，液动阀开的电磁阀接通气源动作，液动阀的遥控气缸通过拉杆带动三位四通转阀动作，进而液压油操作防喷器端的液动阀打开；

9、步骤2、通过远程台液动阀三位四通转阀气缸上的开位的磁性开关或者位置开关或者压力开关反馈信号给主站的数字量输入模块，cpu收到液动阀已经打开的反馈信号后数字量输出模块持续接通总气源电磁阀，同时发出环形关的操作指令，遥控远程台上电磁阀箱内的环形阀关闭的电磁阀动作，环形的气缸通过拉杆带动三位四通转阀动作，进而液压油操作防喷器端的环形防喷器关闭；

10、步骤3、通过远程台环形三位四通转阀气缸上的关位的磁性开关或者位置开关或者压力开关反馈信号给主站的数字量输入模块，cpu收到环形防喷器已经关闭的反馈信号后数字量输出模块持续接通总气源电磁阀，同时发出上半封关的操作指令，遥控远程台上电磁阀箱内的上半封阀关闭的电磁阀动作，上半封的气缸通过拉杆带动三位四通转阀动作，进而液压油操作防喷器端的上半封防喷器关闭；

11、步骤4、通过远程台上半封三位四通转阀气缸上的关位的磁性开关或者位置开关或者压力开关反馈信号给主站的数字量输入模块，cpu收到上半封防喷器已经关闭的反馈信号后数字量输出模块持续接通总气源电磁阀，同时发出旁通阀打开的操作指令，遥控远程台上电磁阀箱内的旁通阀打开的电磁阀动作，旁通阀的气缸通过拉杆带动二位三通旁通阀动作，进而远程台上旁通阀打开；

12、步骤5、通过远程台管汇压力变送器的压力升高的模拟量值信号给主站模拟量输入模块，cpu收到旁通阀已经打开的反馈信号后数字量输出模块持续接通总气源电磁阀，同时发出剪切阀关闭的操作指令，遥控远程台上电磁阀箱内的剪切阀关闭的电磁阀动作，剪切的气缸通过拉杆带动三位四通转阀动作，进而液压油操作防喷器端的剪切防喷器关闭，完成剪切动作；

13、步骤6、总气源电磁阀关闭，所有操作动作完成。

14、进一步，步骤1中，系统设定的操作流程根据钻井情况更改。

15、进一步，司钻再次操作的动作流程也可不接收反馈信号，通过流程逻辑和延时进行操作，即：在远程台上的剪切三位四通转阀上的剪切护罩打开后，同时按下司钻台上的二次操作按钮和剪切关井按钮，从站数字量输入模块接收信号后，通过和远程台主站的cpu通讯，主站cpu通过主站数字量输出模块控制远程台上电磁阀箱内的总气源电磁阀接通，液动阀开的电磁阀接通气源动作，液动阀的遥控气缸通过拉杆带动三位四通转阀动作，进而液压油操作防喷器端的液动阀打开。总气源电磁阀持续接通，

16、3秒后cpu通过主站数字量输出模块控制远程台上电磁阀箱内的环形阀关闭的电磁阀动作，环形的气缸通过拉杆带动三位四通转阀动作，进而液压油操作防喷器端的环形防喷器关闭。3秒后cpu通过主站数字量输出模块控制远程台上电磁阀箱内的上半封阀关闭的电磁阀动作，上半封的气缸通过拉杆带动三位四通转阀动作，进而液压油操作防喷器端的上半封防喷器关闭。3秒后cpu通过主站数字量输出模块控制远程台上电磁阀箱内的旁通阀打开的电磁阀动作，旁通阀的气缸通过拉杆带动二位三通旁通阀动作，进而远程台上旁通阀打开。1秒后cpu通过主站数字量输出模块控制远程台上电磁阀箱内的剪切阀关闭的电磁阀动作，剪切的气缸带动三位四通转阀动作，进而液压油操作防喷器端的剪切防喷器关闭，完成剪切动作。总气源电磁阀关闭，所有操作动作完成。

17、远程台的剪切三位四通关路的油管安装压力开关，当压力油压力超过剪切防喷器最小操作压力后，压力开关信号进入主站数字量输入模块，同时通过主站和从站的数字量输出模块发出报警信号提示剪切防喷器进行关闭操作。

18、与现有技术相比，本发明实施例的有益效果是：

19、本发明提供了一种提高剪切防喷器遥控关井操作安全性的装置和方法，提高剪切闸板遥控操作的安全性，解决现有剪切操作流程完全依赖人为规程的情况，可以实现操作人员一键操作剪切闸板后，其余操作按操作规程由系统自动进行操作联动。使得防喷器控制装置在进行剪切操作安全有效，减少由于人为原因没有按流程剪切关井造成的无效关井。

20、防喷器控制装置在遥控操作剪切闸板时，增加了远程控制台遥控操作剪切闸板护罩功能，对剪切闸板操作需要二级操作，能有效减少因为操作元件失效或者操作人员误碰造成的非必要关井。

21、该种防喷器控制装置在操作剪切闸板时，提供的多种报警系统警示可警示正在进行剪切操作。