防喷器地面控制系统

防喷器地面控制系统

防喷器地面控制系统由蓄能器（常称远程控制台或远控台）、遥控装置（又常称司钻控制台或司控台），以及辅助遥控装置（常称辅助控制台）组成。

远控台是制备、储存与控制压力油的液压装置，由油泵、蓄能器、阀件、管线、油箱等元件组成。通过操作换向阀可以控制压力油输入防喷器油腔，直接使井口防喷器实现开关动作。遥控装置是使蓄能装置上的换向阀动作的遥控装置，间接操作井口防喷器的开关动作。辅助控制台置于井队值班室，与遥控装置其功用类似。

控制装置上的三位四通转阀的遥控方式有三种：即液压传动遥控，气压传动遥控和电传动遥控。此外，与小型钻机及修井机配套的控制装置则直接进行手动操作。据此，控制装置分为4 种类型，即所谓液控液型、气控液型、电控液型及非遥控型。在陆上钻井多用气控液型、电控液型及非遥控型形式的控制系统，在报告中不对液控液型控制系统做介绍。

第一章地面控制系统检修工艺流程

第一节地面控制系统检修程序通则虽然地面控制系统有多种类型，但其远程控制台的形式基本类似，都是通过通过操作三位四通转阀（换向阀）可以控制压力油输入防喷器油腔，直接使井控装置实现开关。主要不同之处在于其遥控形式，本节主要对各类控制系统通用检修程序进行表述。

典型远程控制台结构组成示意图

1-气源处理元件；2-压力表；3-液气开关；4-气泵；5-1"滤油器；6-球阀；7-单向阀；8-蓄能器；9-球阀；10-气动压力变送器； 11-接线盘（方板）；12-双作用气缸；13-截止阀；14-截止阀；15-三位四通转阀；16-滤油器；17-气手动减压阀； 18-高压球阀；19-溢流阀；20-蓄能器压力表；21-管汇压力表；22-环形防喷器供油压力表；23-气动调压阀； 24-气源压力表；25-分配阀 (三位四通气转阀)；26-泄压阀；27-压力控制器；28-球阀；29-电控箱；30-滤油器； 31-手动减压阀；32-旁通阀；33-电机；34-溢流阀；35-电泵；36-球阀；37-滤油器；38-单向阀；39-球阀

一、系统检查及调试

1外观清洗

清洗远控台及司控台内外油污以及附着物。

2清洗油箱，加油

放尽油箱内液压油，清洗油箱后加清洁的HV46#低凝抗磨液压油或10#航空液压油

至液面距油箱顶面250 mm ~300mm。

3各主要元件的清洗

清洗各泵的滤清器、空气分水滤气器、油雾器，油雾器内加入2/3油杯洁净的润滑

油。

4检查蓄能器的氮气压力

更换损坏的蓄能器胶囊、冲氮阀、密封圈等，预充氮气压力达到（7±0.7）Mpa。

5系统连接

接通远程控制台电源、气源和司钻控制台（辅助控制台）的气源，连接好气管束。

6司控台（辅助控制台）压力调零

远控台内的三种传感器应与司钻控制台对应压力表的压力值匹配，在远程台无油压情况将储能器、管汇和环形防喷器的二次仪表调整到零位。

7检查电动泵

电动泵曲轴箱油面，补充或更换润滑油到油标刻度线，电动泵传动链条，应无损坏，电机应无阻卡发热，柱塞杆与十字头连接应可靠。工作中柱塞盘根漏油量不超过5滴/分钟，检查凡尔和凡尔座的密封和阻卡情况，电机运转情况。对以上损坏不能修复的配件进行更换。

8系统升压，检查稳压情况及压力表

开启电动泵，系统在15min内打压至21 MPa。检查各压力表使用有效期，更换过期及损坏压力表。打压时检查各传感器二次仪表与一次仪表的显示应一致。

9检查两控制台手柄对应及阀件密封

检查远程控制台、司钻控制台上的各换向阀转动有无阻卡，调压阀的调压及密封性能情况。在司钻控制台上开关防喷器，检查远程控制台上对应的换向阀转动的灵活性和转动方向，转动方向应与司钻台换向阀转动方向一致，检查气管束的密封情况。检修和更换损坏的阀件。

10调管汇，环形油压

检查管汇调压阀的性能，将管汇压力调至10.5 MPa并锁紧调压丝杆螺母，维修或更换损坏的调压阀。检查环形调压阀性能，手动调压阀调至10.5 MPa，手动气动两用调压阀应退出调压丝杆分别在远控台及司钻台上将环形压力调至10.5 MPa并锁紧调压丝杆螺母，调至完毕后将空气换向阀调向司钻控制台方向。

11检查气动泵

开启气动泵气源，检查气动泵工作情况，检修或更换损坏的气动泵。

12检查液气开关

液气开关应使气动泵在21 MPa时自动停泵，工作不正常则调整或更换液气压力开关。

13检查电器元件

检查压力控制器工作情况，电动泵应在17.5 MPa时自动启动，21 MPa时自动停止，检修或更换损坏的压力继电器和其它电器元件。检查电路的防爆情况。

14超高压试验及溢流阀检查

关闭蓄能瓶截止阀，开启气动泵，系统升压，检查溢流阀工作情况。储能器溢流阀应在24.5 MPa时溢流，不低于21 MPa时关闭。工作不正常则调整或更换储能器溢流阀。关闭蓄能器截止阀，打开旁通阀，开启气动泵，系统升压，检查溢流阀工作情况，卸压。管汇溢流阀应在36.5 MPa时溢流，不低于31.5 MPa时关闭。工作不正常则调整或更换管汇溢流阀。

15系统稳压

蓄能器升压到21Mpa稳压12h，检查各阀件的性能和油路、气路的密封情况。

16检查连接部位紧固情况

检查各部件连接情况，对松动部位进行紧固。

17外观检查

修理或更换变形的房子，清洗设备内外，系统卸压至7MPa，整体除锈刷漆，入库摆放。

二、主要元件的调试与修理

1隔爆磁力起动器

隔爆磁力起动器示意图隔爆磁力起动器接线图检修时将接线腔盖打开，更换损坏的电子元件，将导线穿过出线套、垫圈、橡胶封环，然后将出线套拧紧，使用橡胶封环封紧电缆，将压板压上，将内外接地螺钉接上，接线腔盖合上，拧紧螺栓后即可使用。

起动器不得随意开盖。在必须维修时，先将前级电源断开后才能开盖，不得损伤隔爆面，维修后将隔爆面涂防锈油脂并将盖合上，即可使用。

2囊式蓄能器

NXQ 型囊式蓄能器结构示意图

囊式蓄能器充氮示意图

1）蓄能器压力检查(仅可使用氮气，空气或氧气会引起爆炸)

（1）在系统压力为零时，把蓄能器从液压系统上卸下。

（2）拆下阀门的保护帽和密封帽。

（3）安装充气工具前，确保阀 A 是打开的，放气阀B 是关闭的，单向阀C 是拧紧的。

（4）将压力表安装在蓄能器充气阀上。

（5）旋转阀 A 记下压力表读数。

（6）打开放气阀 B，然后卸下压力表。

2）蓄能器预置压力：

（1）充气工具安装在蓄能器上，将软管连接在氮气瓶上缓慢地打开氮气瓶，直到压力表读数高于需要压力为止。

（2）拧紧阀 A，打开放气阀B 使压力表的压力降至零。

（3）将软管从阀 C 上卸下。

（4）关闭放气阀约 5min，以便调节温度。

（5）旋转阀 A，此时压力表读数略高于需要压力。

（6）打开放气阀，进行排气。

（7）卸下充气工具。

（8）使用肥皂液检查蓄能器阀门是否漏气。

（9）重新安装密封帽和阀门保护帽。

充氮单流阀示意图

3）蓄能器的拆卸维修

（1）维修前的准备：

①排尽系统压力；

②从系统上卸下阀的保护帽和密封帽；

③使用充气工具将蓄能器中的压力释放掉；

④使用扳手，将蓄能器从系统上拆卸下来。

（2）拆卸：

①用扳手松动六角螺母，将胶囊从气端阀体上卸下；

②卸下位于气端阀体外侧的锁母；

③取下挡圈；

④把气端阀体和胶囊推进壳体；

⑤取下“O”型圈、金属垫片；

⑥折叠并取出密封胶环；

⑦抽出气端阀体和胶囊；

（3）清洗及检验:

用清洗液清洗所有部件，检查胶囊是否有老化、磨损等现象；更换“O”型圈等不可继续使用的部件。

（4）安装:

①到入壳体少量的清洁系统用的液压油，润滑和垫底；

②排除胶囊中的气体折叠成一卷并送入壳体；

③安装气端阀体；

④折叠密封胶环并将其送入壳体内；

⑤放入金属垫片、“O”型圈；

⑥拉伸胶囊，使阀杆穿过气端阀体的中心；

⑦拧紧阀杆螺母；

⑧用锁母把气端阀体固定住。

3压力变送器

压力变送器结构示意图压力变送器外形示意图压力变送器的调整：首先把压力 0.35MPa(50psi)的气源接入仪表，然后再用活塞压力计加入测力信号，使输出压力为ΔPλ。当输出信号低于标准值时，先松开锁紧螺母1，再调整阀座2 向右旋转，使输出压力讯号增大，再将锁紧螺母拧紧；反之，则应调整阀座向左旋转，使输出减少。

4压力继电器

压力继电器结构示意图

压力继电器的调节：将地面防喷器控制装置的电控箱控制旋扭置于“自动”位置，启动电动泵。如果电动泵不工作，可能是切换点压力太低，或者切换差太大。将切换点压力调高，泵即可启动。电动泵运转后，观察系统压力的升高，记录泵自动停止运转的压力。取下右侧下部的丝堵，通过调整机构进行调整，升高或降低切换点压力值，重新启动电机，观察系统压力，如此反复，直至切换点压力接近21MPa(3000psi)，即电动泵能在21MPa(3000psi)下自动停止。电动泵自动停止后，缓慢旋松管汇卸荷阀，系统压力从21MPa开始下降，观察电动泵自动启动的压力。高于要求的启动压力18.5MPa 时，取下右侧上部的丝堵，通过调整机构进行调整，使切换差加大，即可降低启动压力。反之，要提高启动压力，应减小切换差。

注意：调整过程中，切换差和切换点的设定值会互相影响，因此可能需要反复调整才能最终符合控制要求。

三、液压元件结构及修理

1减压溢流阀

减压溢流阀结构图

减压溢流阀主要由下列零部件组成：手轮 1、调节螺杆2、锁紧手把3、弹簧调节罩4、弹簧导向盘5、大弹簧6、小弹簧7、连杆8、导向套9、阀体10、密封盒11、进油法兰12、减压密封环13、弹簧14、泄油密封环15、波形弹簧16、进油柱塞17、下堵头18、出油法兰19。

密封盒 11 内装有减压密封环13 和泄油密封环15。减压密封环之间是弹簧14，泄油密封环之间装有波形弹簧16，各密封环与进油柱塞17接触而形成环形平面密封带。进油柱塞上开有进油口和泄油口，在阀体10 的上方有经减压后的压力油出口。减压后的出口压力调定是通过旋转手轮1 从而压缩大弹簧6 和小弹簧7 来实现的。调压时，手轮沿顺时针方向旋转为压缩弹簧，且随着弹簧压缩量的增加，出口压力升高。反之，出口压力降低。出口压力调定后，用锁紧手把3 将调节螺杆2 锁紧。

2气手动减压溢流阀

气手动减压溢流阀结构图

手动调压阀主要由下列零部件组成：手轮 1、调节螺杆2、锁紧手把3、弹簧导向盘4、弹簧调节罩5、大弹簧6、小弹簧7、托盘8、导向套9、隔套10、上膜盖11、导套12、下膜盖13、连杆14、密封盒15、弹簧16、减压密封环17、进油柱塞18、波形弹簧19、泄油密封环20、进油法兰21、阀体22、下堵头23、出油法兰24。

密封盒 15 内装有减压密封环17 和泄油密封环20。减压密封环之间是弹簧16，泄油密封环之间装有波形弹簧19，各密封环与进油柱塞18 接触而形成环形平面密封带。进油柱塞18 上开有进油口和泄油口，在阀体22的上方有经减压后的压力油出口。减压后的出口压力调定是通过旋转手轮1从而压缩大弹簧6 和小弹簧7 来实现的。调压时，手轮沿顺时针方向旋转为压缩弹簧，随着弹簧压缩量的增加，出口压力升高反之，手轮沿逆时针方向旋转，出口压力降低。出口压力调定后，用锁紧手把3 将调节螺杆2 锁紧。手动调压时，旋转气手动调压阀上端的手轮，可将输出压力调节为设定压力向下旋入为提高输出压力，向上旋出为降低输出压力。气动调压时，首先在气压为零的情况下，手动调压至输出压力为所需设定压力，锁定锁紧手把，然后可以在远程控制台或司钻控

制台上旋转调节旋钮，即可调整环形防喷器的控制压力。

3二位三通转阀

二位三通转阀示意图

二位三通转阀主要由转轴1、手柄2、定位板3、圆柱销4、阀盖5、单向推力球轴承6、阀芯7、挡圈8、阀座9、O 形密封圈10、波形弹簧11、阀体12、钢球13、弹簧14 等零部件组成。

二位三通转阀阀具有以下特点：阀芯与阀座的密封采用压差密封，故油压力愈高，其密封性能则愈好，密封愈可靠；波形弹簧11 则起初密封作用以及阀座磨损后的自补作用。装有推力轴承 6，阀换向时，作用在手柄2 上的转动动力矩小，不超过30N·m。阀盖的顶部是定位板 3，手柄转动时，钢球13 在弹簧14 的作用下进到定位板3 的其中一个孔内，且有圆柱销4 在定位板上的腰形槽内滑动，以起到限位的作用。二位三通转阀采用剪切式密封，抗污染能力强，一般不会因为堵塞等原因发生故障。如果转阀发生漏油等故障，最好更换整个转阀。如果能判断是阀芯 7、挡圈8、阀座9 或波形弹簧11 等密封零件发生故障，可以拆卸连接阀盖5 与阀体12 的四条螺钉，将阀盖与阀体分离，即可拆卸和更换阀芯、挡圈、阀座或波形弹簧。

4三位四通转阀

三位四通转阀示意图

三位四通转阀阀主要由转轴1、手柄2、定位板3、圆柱销4、阀盖5、单向推力球轴承6、阀芯7、挡圈8、阀座9、O 形密封圈10、波形弹簧11、阀体12、钢球13、弹簧14 等零部件组成。

本阀具有以下特点：阀芯与阀座的密封采用压差密封，故油压力愈高，其密封性能则愈好，密封愈可靠，波形弹簧11 则起初密封作用以及阀座磨损后的自补作用。装有推力轴承 6，34ZS21－25 型转阀换向时转动动力矩小，不超过30N·m；34ZS21－40 型转阀换向时转动力矩不超过70N·m。阀盖的顶部是定位板 3，手柄转动时，钢球13 在弹簧14 的作用下进到定位板3 的其中一个孔内，且有圆柱销4 在定位板上的腰形槽内滑动，以起到限位的作用。三位四通转阀采用剪切式密封，抗污染能力强，一般不会因为堵塞等原因发生故障。如果能判断是阀芯 7、挡圈8、阀座9 或波形弹簧11 等密封零件发生故障，可以拆卸连接阀盖5 与阀体12 的四条螺钉，将阀盖与阀体分离，即可拆卸和更换阀芯、挡圈、阀座或波形弹簧。

5三位四通转阀（气)

三位四通转阀（气)示意图

三位四通气转阀主要零件包括：下阀体 1、波形弹簧2、密封环3、上阀体4、配气阀芯5、扭簧6、护罩7、手把8、芯轴9、拔销10、挡销11 等零部件组成。

本阀具有以下特点：配气阀芯 5 与密封环3 的密封采用压差密封，故气压愈高，其密封性能则愈好，密封愈可靠；波形弹簧2 则起初密封作用以及密封环磨损后的自补作用。气转阀的护罩内是扭簧 6，手把8 转动时，需要克服扭簧6 的反作用力，当外力撤销时，扭簧6 带动手把8 自动复位。故当无外力作用时，气转阀一直处于中位。

三位四通气转阀采用剪切式密封，一般不会因为堵塞等原因发生故障。如果转阀发生漏气等故障，最好更换整个转阀。如果能判断是波形弹簧 2、密封环3 或配气阀芯5 等密封零件发生故障，可以拆卸连接上阀体与下阀体的四根螺钉，将上阀体与下阀体分离，即可拆卸和更换波形弹簧、密封环或配气阀芯。

6三位四通气转阀（分配阀)

分配阀示意图

分配阀主要零件包括：下阀体 1、波形弹簧2、密封环3、上阀体4、配气阀芯5、芯轴6、旋钮7 等零部件组成。

本阀具有以下特点：配气阀芯 5 与密封环3 的密封采用压差密封，故气压愈高，其密封性能愈好，密封愈可靠；波形弹簧2 则起初密封作用以及密封环磨损后的自补作用。如果转阀发生漏气等故障，最好更换整个转阀。如果能判断是波形弹簧 2、密封环3 或配气阀芯5 等密封零件发生故障，可以拆卸连接上阀体与下阀体的四根螺钉，将上阀体与下阀体分离，即可拆卸和更换波形弹簧、密封环或配气阀芯。

7液气开关

液气开关示意图

液气开关主要零件包括：连接法兰 1、密封垫2、压套3、铭牌4、密封座5、垫片6、通气接头7、锁母8、支承螺母9、支承芯套10、连接套11、芯杆12、弹簧13、支承套14、挡圈15、阀座16，O 形密封圈B9。

阀座 16 的NPT3/4 接口接蓄能器油路，连接法兰1 的NPT1 接口接气泵，通气接头7 的NPT1 接口接气源。蓄能器油压作用在芯杆12 上，当液压油压力降低为17.85MPa(2580psi)时，作用在芯杆上的液压力小于弹簧力，芯杆与密封座、密封垫在弹簧力的作用下一起向上移动，同时接通气路，压缩空气经过通气接头进入气动油泵，并使其工作。气动油泵排出的压力油进入系统，当系统压力升至21MPa(3000psi)时，作

用在芯杆上的液压力大于弹簧力使芯杆向下移动，同时关闭气路，压缩空气不能经过通气接头进入气动油泵，气动油泵停止工作。

8溢流阀

地面防喷器控制装置中的溢流阀均作为安全阀用，分为低压溢流阀和高压溢流阀两种，两种阀的调定压力不同。

Y25－20B 型溢流阀 Y25－20C 型溢流阀 Y40－20 型溢流阀

Y25－20B 型溢流阀主要零件包括：密封螺母 1、调节螺钉2、锁母3、上弹簧座4、弹簧5、下弹簧座6、阀芯7、阀体8、接头9。

高压油由接头 9 的进油口进入阀体内，阀芯7 的下部作用有油压力，其上部为调定的弹簧力。通常情况下，阀芯7 下部的液压力总是小于弹簧力的，因而阀口常闭，阀没有溢流。一旦当油压力超过弹簧调定力以后，则会压缩弹簧而使阀芯上行，阀口便会开启而溢流。如此，则可保证系统的压力不会超过溢流阀的调定值，以保证系统的安全。弹簧力的调定是通过调节螺钉 2 来实现的，调好后，用锁母3 锁紧，同时应拧紧密封螺母1，以防漏油。

Y25－20C 型溢流阀主要零件包括：锁母 1、调节螺钉2、丝堵3、弹簧座4、弹簧5、阀芯座6、插入体7、减震活塞8、阀芯9、阀体10。

高压油由阀体 10 的进油口进入阀体内，阀芯9 的下部作用有油压力，其上部为调定的弹簧力。通常情况下，阀芯9 下部的液压力总是小于弹簧力的，因而阀口常闭，阀没有溢流。一旦当油压力超过弹簧调定力以后，则会压缩弹簧而使阀芯上行，阀口便会

开启而溢流。如此，则可保证系统的压力不会超过溢流阀的调定值，以保证系统的安全。弹簧力的调定是通过调节螺钉 2 来实现的，调好后，用锁母3 锁紧。

Y40－20 型溢流阀主要零件包括：密封螺母 1、调节螺钉2、锁母3、弹簧座4、弹簧5、阀杆6、球座7、钢球8、阀体9、接头10。

高压油由接头 10 的进油口进入阀体内，钢球8 的下部作用有油压力，其上部为调定的弹簧力。通常情况下，钢球8 下部的液压力总是小于弹簧力的，因而阀口常闭，阀没有溢流。一旦当油压力超过弹簧的调定压力以后，则会压缩弹簧而使钢球上行，阀口便会开启而溢流。如此，则可保证系统的压力不会超过溢流阀的调定值，以保证系统的安全。弹簧力的调定是通过调节螺钉 2 来实现的，调好后，用锁母3 锁紧，同时应拧紧密封螺母1，以防漏油。

9曲轴柱塞泵

曲轴柱塞泵示意图

曲轴柱塞泵的主要零部件有：壳体 1、泵头体2、弹簧3、进排油阀芯4、阀座5、吸油口排气塞6、压板7、盘根压套8、缸筒9、V 形夹织物密封圈10、缸套11、盘根压帽12、柱塞13、拉杆螺母14、挡圈15、锁母16、十字头轴17、十字头18、排气注油塞19、连杆20、曲轴21、油标22、泵盖板23、J 形骨架式橡胶油封24、单列圆锥滚子轴承25、圆柱销26、双头螺柱27、J 形骨架式橡胶油封28。

曲轴 21、连杆20、十字头18 及十字头轴17 组成曲柄连杆机构。当曲轴转动时，十字头轴17 推动柱塞13 左行而排出高压油。曲柄连杆机构使十字头轴通过拉杆螺母14、挡圈15 拖动柱塞右行而吸入油液。泵头体 2 内有两排由进排油阀芯4 和阀座5 组

成的单向阀。上排三个为排油单向阀，下排的三个为吸油单向阀。柱塞右行时，泵头体内产生负压，排油单向阀关闭，使吸油单向阀开启而吸进油液；当柱塞向左运动时，在压力油的作用下，吸油单向阀关闭，排油单向阀打开而排出高压油。 曲轴柱塞泵故障原因及排除方法：

10 气动泵

QYB 50－60L 型气动油泵 QYB40－165L 型气动油泵

QYB 50－60L 型气动油泵主要由下列零部件组成：连杆 1、机梭2、连通块3、壳体4、活塞5、短管6、气缸7、气缸支座8、活塞连杆9、油缸连杆10、V 型盘根11、V 型夹织物密封圈12、柱塞组件13、密封环14、压环15、止回阀体16、油缸17、钢