水下采油井口裝置液壓系統
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        海洋油田除了采用傳統的固定平臺采油以外,近代海洋油田的開發還采用浮式采油裝置進行采油生產。這樣可以代替造價昂貴的固定采油平臺。為了油井安全等原因,往往將采油樹安裝到水下采油井口裝置。由于采油井口安裝在海底,目前多采用液壓系統來控制。
    根據油井離岸距離、需控制的采油樹井口閥的數量、油田結構、動作響應時間、信號反饋要求、水深、油田地理位置、操作人員水平、用戶要求等諸多因素的差異,水下采油樹要用多種形式的液壓控制系統。目前常用的有:直接液控系統、先導液控系統、順序液控制系統、多道傳輸電液系統等四種。此外,隨著海洋油田水深的不斷增加,目前又出現了旨在減少液壓控制軟管線的液壓開關系統和適用于超深水域的電子液壓??叵低?。
    水下采油樹的順序液壓控制系統,由于有很多優點而被廣泛采用。整個液壓系統由水面控制系統和水下控制系統兩部分組成。水面控制系統由液壓泵、油箱、操縱臺、儀表屏等構成,其主要操作元件是一個壓力調節閥,用以控制向水下提供各種壓力的液壓油。水下液控系統如圖4.9-5所示。
    蓄能器1、2、3的壓力分別為基準壓力、工作壓力和指令壓力,蓄能器4的壓力是控制調壓減壓5的?;佳沽ξ猯OMPa,作用在液控換向閥6、7、8、9閥芯的左端。指令壓力作用在閥6、7、8、9閥芯的右端。指令壓力從0~24MPa變化時,因各換向閥閥芯端面面積各不相同,可使換向閥按9、8、7、6的順序先后投入工作。這時工作壓力分別經過各換向閥,再經油口10、11、12、13、14、15分別控制水下采油樹的各井口閥門,完成洗井、采油、修井和泵送工具等各種油井作業。
  該順序液控系統有如下特點:
 
    圖4.9-5水下采油樹順序液控系統原理圖
    1、2、3、4-蓄能器   5-調壓減壓閥   6、7、8、9-液控換向閥
10. 11、12、13、14、15-油口
1)系統十分簡單,從水面到水下僅采用一根軟管,其控制距離可達8 000m以上。
2)該系統由于事先已安排好作業順序,從而可以消除人為的誤操作。系統可以單獨使用,也可以與電液控制系統組合,作為其備用系統,從而提高控制系統的安全可靠性。
    3)控制順序變化靈活。
    4)其動作響應比直接液控系統快,但不如電液控制系統。
    5)該系統無反饋信號。
4.9.5舊石油管矯直機液壓系統
    近年來,我國石油工業飛速發展,管材用量猛增,國內管材供不應求,與此同時,每年我國卻有大量管材因運輸、保管及使用不當而造成彎曲報廢,急待矯正后回收利用。長期以來油田一直延用落后的手動單點式矯正設備,不但生產效率低、工人勞動強度大,而且矯正精度差,廢管的回收率也很低。
    (1)整機概況
    某機的液壓原理如圖4.9-6所示,主要由主機、液壓站、矯正輥驅動設備、傳輸裝置及操縱控制臺組成。
    主機為該機的核心部分,管材的矯正工作主要由這部分完成。主機的機架為鋼板焊接的整體框架式結構。其上裝有四對矯正輥及帶動矯正輥實現矯正壓下和防止壓損管接頭或管端螺紋實現矯正輥讓位退回動作用的四對液壓缸10和11;裝有矯正輥與主機主軸線夾角的調整機構;裝有為適應不同管徑工作需要的輥隙調整機構;裝有感受被矯管材行進中的位置,從而控制矯正輥的壓下或退回動作的六組光電開關9等。
圖4.9-6  舊石油管矯直機液壓系統原理圖
    液壓站由液壓泵站、液壓集成塊及蓄能器等組成,用液壓管路與主機上的各液壓缸及各輥縫調整機構上的火影忍者博人传日语中字相連。矯正輥驅動設備由兩臺電磁調速電機、減速箱及萬向傳動軸組成,為第1對和第3對兩對主動矯正輥提供轉動動力,用以使被矯管材產生旋轉前進的動作。
    (2)液壓系統工作原理
    如圖4.9-6所示,各電磁鐵在不同狀態下的動作列于電磁鐵動作順序表4.9-1中。液壓泵啟動時,電磁鐵SYA處于斷電工況,系統平穩地進入運行狀態,并且在被矯管未進入主機前,泵一直處于卸荷工作狀態,此時除11YA、21YA、31YA、41YA及6YA外,各電磁鐵均處于斷電狀態。各液壓缸均退回到后極限位置。
    光電開關a、b、c、d、e及f在電氣系統中連成遮光導通工作方式。被矯管從主機左側饋入后,管體前端遮住光電開關a時,SYA通電,泵開始在調定的壓力下工作。與此同時,11YA斷電,12YA13YA通電,第1對液壓缸帶動矯正輥外伸并“夾持”住鋼管,下液壓缸11處于上極限限位位置,上液壓缸10處于“浮動”壓下軋制狀態。在1對矯正輥的驅動下,鋼管繼續前進,當管體前端相繼遮住c、e和f時,相繼產生第2對、第3對及第4對矯正輥與第1對矯正輥相同的動作。此時,鋼管全部進入主機,在旋轉行進的過程中得到矯正。

4 .9-1  

電磁鐵動作順序表

光電開關發信

電磁鐵狀態

a

b

C

d

e

f

11YA

12YA

13YA

21YA

22YA

23YA

31YA

32YA

33YA

41YA

42YA

43YA

SYA

6YA

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注:“+”表示光電開關遮光導通訊電磁鐵得電
    當鋼管末端行進到光電開關a處,管體對其不產生遮光作用時,13YA和12YA斷電,11YA通電,第1對液壓缸帶動矯正輥退回;行進到光電開b處,鋼管末端對其不產生遮光作用時,第2對矯正輥退回;行進到d處,鋼管末端對其不產生遮光作用時,第3對與第4對矯正輥同時產生退回動作(第4對矯正輥為從動輥,如不令其與第3對同時退回,鋼管則不能繼續向前行進)。至此,鋼管完成被矯工序。
    液壓缸帶動矯正輥伸出和退回的速度靠調整單向節流閥4來保證,與光電開關的位置相配合,以保證矯正輥剛好不壓損管端螺紋或管接頭為準。矯正力靠調整電磁溢流閥1的設定壓力來保證。由于下液壓缸的有效工作面積大于上液壓缸的有效工作面積。所以矯管過程中能始終保持下缸處于上限限位位置,從而使每對矯正輥“夾持”鋼管的原始位置不變。
    當5YA、6YA、7YA通電,其余電磁鐵均斷電時,液壓系統處于輥隙調整工作狀態。根據當批被矯管材的公稱外徑及矯正工藝要求,靠操作三位四通手動換向閥,通過液壓缸10上的液壓馬達蝸輪蝸桿機構可以上下調整各個上矯正輥的位置,從而調整了各對矯正輥間的輥隙達到要求距離。調整過程中,上矯正輥上下運動的速度靠調整節流閥5的開度保證。而其回路中的二位二通電磁換向閥6,在系統正常運行狀態是斷電的,切斷了該回路與液壓源的聯系。此時即使誤操作三位四通手動換向閥,輥隙也不會變化,防止了故障的發生。
    電磁溢流閥2的設定壓力略高于電磁溢流閥1的設定壓力。閥上的電磁鐵6YA在系統工作時通電,此時該閥起安全閥作用,防止回路過載。?;?,電磁鐵6YA斷電,以卸掉回路及蓄能器中的油壓。
    (3)液壓系統的特點
    有效的節能措施
    該液壓系統在主回路上設置了蓄能器8,其作用是:
    1)在每對液壓缸伸出、退回時提供大流量的油液,減小了液壓泵的設計排量;
    2)該蓄能器與電接點壓力表7、電磁溢流閥1及單向閥3配合使用,使液壓泵在1個矯管周期中,僅有約2/5的時間有載工作,其余時間均為卸荷狀態。這是因為被矯管一般長為10m,而第1對矯正輥與第4對矯正輥之間的距離為2m,當鋼管全部進入主機后,液壓缸僅僅通過矯正輥對鋼管施加矯正力,不需要流量,主回路壓力很快達到電接點壓力表高壓接點設定值(根據矯正力上限要求調整),高壓接點導通,指令電磁鐵SYA通電,通過電磁溢流閥使液壓泵卸荷。僅當主回路壓力低到電接點壓力表低壓接點設定值(根據矯正力下限要求調整)時,低壓接點導通,指令電磁鐵SYA斷電,液壓泵才再次有載工作。
    此外,液壓系統在非矯管的空運行期間,電磁鐵5YA通電,泵一直處于卸荷工作狀態,因此該系統的實際能耗很小。
    光電開關指令控制
    該系統采用了光電開關感受被矯鋼管行進中的位置,具有工作可靠,快速性好,安裝、調整方便,使用壽命長的特點。

本文標題:水下采油井口裝置液壓系統


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