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地面防喷器控制装置

1．概述 

地面防喷器控制装置（以下简称控制装置）是控制井口防喷器组以及液动节流阀、压井阀的重要设备，是钻井、修井作业中防止井喷不可缺少的装置。正确的使用和维护保养对控制装置是非常重要的。 

本使用手册没有对控制装置的修理和报废做出规定，但这并不意味着控制装置可以无限期的使用。使用者和维修人员应当对控制装置是否需要维修、大修或报废做出适宜的判断。 

2．型号说明： 

    地面防喷器控制装置型号表示方法如下（以FKQ320-4为例）： 

FK: 地面防喷器控制装置产品代号 

Q: 遥控型式（Q为气控液型、空位时无遥控） 

320: 蓄能器总容积（此例为320L） 

4: 控制对象数为（此例为4个） 

B: 结构改进次数（第二次改进） 

3．主要技术参数： 

系统公称压力：         21 MPa                  3000 psi 

系统**高工作压力：       34.5MPa                5000psi 

系统调压范围：              0～14 MPa               0～2000 psi 

蓄能器充氮压力：            7±0.7 MPa              1000±100 psi 

压力控制器调定范围：        19～21 MPa          2700～3000 psi 

液气开关调定范围：          17.5～21MPa         2500～3000 psi 

气源压力：                  0.65～0.8 MPa           93～115 psi 

电    源：                  380±19 V／50Hz 

环境温度：               -13~40℃       

注意：超过上述技术指标时需要特殊订货。 

4. 结构及特点 

FKQ系列地面防喷器控制装置主要由以下部件组成： 

远程控制台（一般配有保护房）

司钻控制台 

空气管缆 

液压管线（软管线或者管排架、闭合弯管等硬管线，需定货时说明） 

FK系列地面防喷器控制装置主要由以下部件组成： 

远程控制台 （一般配有保护房） 

液压管线（软管线或者管排架、闭合弯管等硬管线，需定货时说明） 

根据顾客要求，部分型号产品可增加以下功能： 

报警装置 

氮气备用系统 

压力补偿装置 

地面防喷器控制装置的布置与连接如图一所示。 

注意：地面防喷器控制装置的组成根据顾客订货范围会有变化。 

4.1 远程控制台 

远程控制台由底座、油箱、泵组、蓄能器组、管汇、各种阀件、仪表及电控箱等组成。远程控制台的主要功能是由泵组产生高压控制液，并储存在蓄能器组中。当需要开、关防喷器时，来自蓄能器的高压控制液通过管汇的三位四通转阀被分配到各个控制对象（防喷器）中。 

远程控制台的特点是： 

配有两套独立的动力源。FKQ系列配有电动油泵和气动油泵，FK系列配有电动油泵和手动油泵。即使在断电的情况下，亦可保证系统正常工作。 

蓄能器组有足够的高压液体储备，满足关闭全部防喷器组和打开液动阀的控制要求。任一蓄能器瓶的失效，蓄能器给总液量的损失不大于25%，符合API规范的要求。 

电动油泵和气动油泵均带有自动启动、停止的控制装置。在正常工作中即使自动控制装置失灵，溢流阀也可以迅速溢流，保证系统安全。 

每个防喷器的开、关动作均由相应的三位四通转阀控制。FKQ系列控制装置既可直接用手动换向，又可气动遥控换向。FK系列控制装置只能手动换向。 

远程控制台的控制管汇上有备用压力源接口，可以在需要时引入压力源，如氮气备用系统等。 

FKQ系列控制装置的环形防喷器控制回路可以远程气动调压，而且当气源突然失效时，控制压力可以自动恢复为初始设定值，符合API规范要求。 

4.2 司钻控制台 

    FKQ系列控制装置可以配有司钻控制台。司钻控制台通常安装在钻台上，使司钻能够很方便地对防喷器实现遥控。 

    司钻控制台特点是： 

工作介质为压缩空气，保证操作安全。 

各气转阀的阀芯机能均为Y型，并能自动复位，在任何情况下都不影响在远程控制台上对防喷器组进行遥控操作。 

具有操作记忆功能。每个三位四通气转阀分别与一个显示气缸相接,当操作转阀到“开”位或“关”位时，显示窗口便同时出现“开”字或“关”字，气转阀手柄复位后，显示标牌仍保持不变，使操作人员能了解前一次在司钻台上操作的状态。 

为确保对防喷器组的操作可靠无误，司钻控制台的转阀均采用二级操作的方式，即**要扳动气源转阀，接通气源，同时扳动控制气转阀，才能使相应的控制对象动作。  

4.3 空气管缆 

    空气管缆是用以连接远程控制台与司钻控制台之间的气路。空气管缆由护套及多根管芯组成，两端装有连接法兰，分别与远程控制台和司钻控制台相连，连接法兰之间用橡胶密封垫密封。 

4.4 液压管线 

一般情况下，远程控制台与井口防喷器组之间的距离为30m，需要用一组液压管线将它们连接起来。连接方式有硬管线连接和软管线连接。 

硬管线包括管排架、闭合弯管、三弯管等。使用硬管线连接，具有安全、可靠等优点，缺点是布置安装不方便。 

软管线连接具有简单、方便等优点，但在使用中应注意其安全性。 

根据现场情况，也可以软、硬管线混合使用，充分发挥其各自的优点。 例如长直管线采用管排架，两端连接采用软管线。 

    管排架是为保护高压控制液管线而特别设计的。管排架中按控制对象数量装有高压油管，用以将远程控制台与防喷器组连接起来。管排架之间的油管用快换活接头相连，可锤击上紧，非常方便。在管排架两端备有挡板，以保护快换活接头搬运时不受损坏。 

    闭合弯管（图二）的展开长度分别为2米、3米和4米几种，每节油管之间由活动弯头相接，转动灵活，现场安装十分方便。 

三弯管（图三）可与防喷器本体连接，也可以用在远程控制台出口和管排架相连。 

软管线（图四）的两端一般为自封式的快速接头，代替管排架、闭合弯管等硬管线，实现控制装置与防喷器的连接。 

管线两端的连接螺纹均为1 LP（石油管线管螺纹GB/T 9253.2—1999，等同于NPT1，GB/T12716—1991）。管线之间的连接一般采用快换活接头或者快速接头。 

4.5报警装置 

远程控制台可以安装报警装置，对蓄能器压力、气源压力、油箱液位和电动泵的运转进行监视，当上述参数超出设定的报警极限时，可以在远程控制台和司钻控制台上给出声、光报警信号，提示操作人员采取措施。操作人员应当利用报警仪所提供的信息，以及其他仪表所提供的信息，综合分析设备的工作状态，确保地面防喷器控制装置可靠工作。 

报警装置的功能如下： 

蓄能器压力低报警 

气源压力低报警 

油箱液位低报警 

电动泵运转指示 

4.6氮气备用系统 

    氮气备用系统由若干与控制管汇连接的高压氮气瓶组成，可为控制管汇提供应急辅助能量。氮气备用系统通过隔离阀、单向阀及高压球阀与控制管汇连接。如果蓄能器和（或）泵装置不能为控制管汇提供足够的动力液，可以使用氮气备用系统为管汇提供高压气体，以便关闭防喷器。 

    氮气备用系统与控制管汇的连接方式能防止防止压力液进入氮气备用系统，操作时应当避免氮气进入蓄能器回路。氮气备用回路设计有排放控制阀，用以控制高压氮气的排出，以防止高压氮气排入液箱。 

    备用氮气系统还可以为蓄能器充气。 

4.7压力补偿装置 

压力补偿装置是地面防喷器控制装置的配套设备。 

在钻井过程中，当钻杆接头通过环形防喷器时，会在液压系统中产生压力波动。将本装置安装在控制环形防喷器的管路上，管路压力的波动会立即被吸收，从而可以减少环形防喷器胶心的磨损，同时也会在过接头后使胶心迅速复位，确保钻井安全。 

压力补偿装置安装在地面防喷器控制装置环形防喷器控制管线中，为保证使用效果，应将该装置安装在距环形防喷器较近的关闭油路管线上。 

5. 工作原理及使用说明 

5.1电动油泵的启、停控制 

将远程控制台上电控箱（图五）的主令开关旋到“自动”位置，整个装置便处于自动控制状态。此时，如果系统压力低于19MPa（2700 psi），压力控制器将自动启动电动油泵。压力油经单向阀向蓄能器组供油（在此之前必须打开蓄能器组的隔离阀）。当系统压力达到21MPa（3000 psi）时，压力控制器自动切断电源，使电动油泵停止供油。当系统压力降至19MPa（2700 psi）时，电动油泵会自动重新启动工作。 

系统处于“自动”状态时，压力控制器使蓄能器组的压力始终保持在19～21MPa，（2700～3000psi），随时可供操作防喷器开启或关闭。 

将主令开关旋至“手动”位置时, 按下启动按钮，电动油泵将会启动工作。系统压力升到21MPa（3000 psi）时，应当按下“停止”按扭。 

注意：主令开关在“手动”位置时，电动油泵不会自动停止，操作者应注意观察系统压力，在需要时手动停止电动油泵。 

5.2 液压系统控制原理