摘要：随着我国经济的不断发展，我国对石油资源的需求越来越大。防喷器是石油钻井的关键设备，对保证钻井安全起着重要作用。为了让大家对防喷器系统有更深入的了解，我将在本文中讨论防喷器控制系统的发展趋势，希望对中国石油行业的发展有所帮助。
关键词：防喷器控制系统；探讨
1 前言
防喷器是井控设备的核心设备，主要用于控制井口压力，主要用于平衡或欠平衡钻井，能有效提高钻井速度和质量。在钻井过程中发生溢流、井喷、井喷等紧急情况时，作业人员可立即下达关井指令，bop启动快，关井快。如果防喷器不可靠或不能及时关闭，就会出现井喷等严重事故，危及设备和人员安全。因此，防喷器在油田钻井中起着非常重要的作用，在保证设备和人员安全方面起着不可替代的作用。
2 防喷器控制原理
目前油田生产中使用的防喷器通常是一套复合电液控制系统。它的指挥控制系统经常布置在井中。当操作员发出关井指令时，信号通过管道电缆传输到井内的控制系统。在井下控制系统中，对信息进行解码和执行。在执行过程中，控制系统首先给线圈通电，线圈通电后，将导通信号发送给导通阀。在先导信号的作用下，液压阀开始开启，储存的高压液体推动防喷器动作实现密封。
2.1防喷器控制装置分析
一般防喷器控制装置的主要部件有：蓄能器、电动泵、气泵、换向阀（三位置四通阀）、旁路阀（二位置四通阀）、安全阀、压力继电器、压力继电器、泄压阀、单向阀、高低压过滤器、油箱、防喷器的控制装置可以根据不同的工作位置分为陆地控制装置和海洋（包括水和水下）控制装置。本文设计的调试系统所使用的防喷器控制装置为广州东苏石油钻探专用设备有限公司生产的fk50-2型防喷器控制装置，无遥控台，工作时手动控制。基本参数：控制量2，蓄电池组可用液量25L，工作压力21MPa。根据地面防喷器及控制装置的标准syt5053.2-2001，防喷器控制装置在投入生产前必须经过一系列的调试和压力测试，以确保防喷器控制装置的安全性和可靠性。fk系列地面防喷器调试系统解决方案，包括单片机、继电器、变压器、转换器和其他硬件设施，随后还完成了数据采集和控制的设计方法，其中，集功能主要通过传感器将压力信号转换为电信号的采集卡，然后通过电信号采集卡进入计算机串行通信，控制功能主要通过调试系统应用发出指令，然后通过串口通讯将指令上传到单片机上，通过单片机对继电器进行控制，继电器对交流接触器进行控制，然后控制电动泵的运行。
3 防喷器的控制系统
随着防喷器的应用越来越广泛，各种井下防喷器控制形式如直接液压控制、先导液压控制、直接电液控制、复合电液控制和分布式复合控制等得到了广泛的应用。直接液压控制系统。直接液压系统使钻井过程更容易，降低了操作成本。该系统最大的特点是结构简单，可靠性高，维护成本低。如果水深较浅，则控制系统相对合适。但随着井深的增加，控制电缆的尺寸也随之增加，最终达到了不可接受的程度。此外，随着电缆的增加，相应的时间也会增加，这就增加了不能及时关闭井的可能性。因此，该控制系统主要用于小于2000英尺的井。
导控液压控制系统。系统利用蓄能器中积累的能量提供能量，通过地面上的各种控制信号驱动控制阀执行各种动作。与直接液压系统相比，它大大减少了控制液的体积，利用电信号在地下传输时，响应速度将大大提高。据相关研究统计，虽然响应速度也会受到井深的限制，但系统可以在5500英尺的井深下可靠工作。该系统最大的缺点是每个控制阀都配有液压控制信号，大大增加了控制电缆的直径。直接电液控制系统，该控制系统最明显的优点是传输距离长、响应速度快。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但控制系统也要求每个控制阀配置一个单独的信号传输路径。该系统最大的特点是直接使用电控，大大方便了井上作业，也方便了井上PC控制的实现，实现了智能化监控和自动控制。多通道电液控制系统。该系统最大的特点是，多个控制阀的信号输入是通过一条电缆完成的。该技术的应用可以有效减少电缆数量和电缆质量，从而节省空间和成本，有效提高控制深度。该系统是通过微机系统的快速发展而实现的。在每个控制阀系统中，集成了一个单片机系统和多个通信协议。井上发送的控制信号，解码后的一系列数字信号，数字信号包含地址信息和指令，每个控制阀系统接收到信息之后，它会比较他们的地址和指令的地址，发现配合地址时，它将执行相应的指令。该系统有效地简化了控制系统的复杂性，是现代技术发展的产物。一些先进的系统甚至实现了无线通信。只有利用射频信号才能完成地下信息的传输。分布式多路控制系统。为了降低控制系统的成本并获得更多的收益，许多公司都开发了一种基于多路径控制系统的分布式电子结构。该系统是智能钻井系统的一部分，为智能钻井的发展奠定了良好的基础。该系统在一个控制处理器上采集和处理各种信号，只使用一个控制处理器来控制信号传输，大大提高了控制系统的控制效率，节约了系统的输入成本。
4 深水钻井防喷器控制系统组成及功能
深水钻井防喷器控制系统是多种控制技术与电液气一体化设计功能相结合的产物。它不仅有许多控制点和复杂的系统组成，而且要求系统的高可靠性和灵敏快速的控制元件。水下防喷器控制系统分为水控制设备的位置和水下控制设备，水控制设备主要包括1套液压动力装置（HPU），1套遥控设备，不间断电源（UPS）单元，2套配电柜和沟通，两个脐带电缆线圈单元和脐带电缆，1盘管装置，一套测试系统，水下控制设备主要包括2套水下控制器（POD）、1套水下储能装置、1套液压应急回收系统和1套声学控制两辅助系统。
4.1水控制设备单元
水控制设备的液压动力装置（HPU）用于水下防喷器组和LMRP操作，主要包括液压动力单元（HPP），蓄电池，液压泵电机驱动系统、液体过滤系统、流量计、阀门装配，HPU控制系统，控制系统，并联有两个混合酒精和润滑系统，混合单元控制面板。对于用于深水的液压动力单元，系统的液压一般为35MPa（5000psi），选择的液量、泵、阀均满足API16D的规范要求，但该规范已实时超过API16D。同时，所使用的控制液也有严格的规范。
不间断电源单元（UPS）提供电力以满足电气控制单元的所有设备。在总电力系统故障下，不间断电源单元必须持续2h规范要求（API）和多相电缆连接到配电柜和通信、电力和通信配电柜柜组A和B分别有两个柜不间断电源分配单元提供电能水下设备，配电柜和沟通每个水下通信信号控制器板分布，配电柜及通讯控制，不间断供电单元及3根脐带电缆，配电及通讯完井系统。
5 结束语
目前，中国有能力设计和制造深水防喷器机组和控制系统，但还没有将整个防喷器系统集成到一个安全可靠的产品中。建议国内研究单位大力开展深水防喷器单元、控制系统及整体系统结构的研究，包括理论分析与研究，统一制定标准，收集整理现场系统配置反馈信息。
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论文作者:孙永虎
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/14
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