天车智能防碰装置在渤海油田的推广应用
渤南油田老区加密丛式井防碰控制技术
渤南油田老区加密丛式井防碰控制技术
随着科技的不断进步，油田钻井技术正在不断创新升级，渤南油田老区加密丛式井防
碰控制技术应运而生。
该技术能够有效降低井筒在钻进过程中发生意外事故的概率，提高
钻井效率，保证工作人员的安全。
渤南油田老区属于中高压气藏，气压在20~70MPa之间，井深一般在3000~6000米之间。
传统的钻井技术对这种地质情况下的井筒控制较为困难，容易产生碰撞等事故。
而渤南油
田老区加密丛式井防碰控制技术，采用了双钩筒工作原理，通过钩筒间的连续调整，能够
实现对井筒的高效控制，避免发生碰撞事故。
首先，该技术运用了丛式井钻进方式，将井筒分为不同的层次进行钻探，实现了钻进
过程的渐变式控制。
其次，通过井筒内的测量装置，可实时监测井筒的位置变化，通过计
算得出井筒与井壁之间的距离，利用反馈控制系统即时对钻头位置进行调整，从而避免井
筒与井壁之间的碰撞，保证了井筒的稳定。
除此之外，渤南油田老区加密丛式井防碰控制技术还采用了智能钻井平台技术，通过
智能算法分析已钻进的井段的特征，实现对井筒下一段的预测和调整，在保证安全的前提下，提高了钻井效率。
此外，该技术还运用了数据共享技术，实现了钻井数据的互通共享，提高了钻井的协
同作业能力。
同时，该技术还能够实现远程监测和控制，让钻井作业更加安全高效。
总之，渤南油田老区加密丛式井防碰控制技术以其高效安全、智能化、数据共享等优势，成为了油田钻井领域的一大创新，对油田开发具有十分重要的意义。
天车电子防碰装置的研制与应用
天车电子防碰装置的研制与应用2014年大庆装备公司配套生产的第一套电动钻机，由于当时的技术尚不成熟，上防碰只能由滚筒过卷阀控制刹车，转盘面的下砸防碰功能无法实现。
2016年2月首次服务于伊拉克国家石油sonatrach公司。
原有的天车防碰装置无法满足甲方对设备的高标准要求。
即从国内采购KN-ZF3型天车防碰装置一台。
在安装后发现，这套装置和本队钻机控制系统无法匹配。
存在问题：盘刹刹车片抱死时，绞车电机仍然运行，不能被防碰装置所控制，使绞车电机负荷突然增加，柴油机过载熄火，需重启柴油机，严重影响正常作业。
因为天车防碰功能的缺陷，甲方不允许开钻。
针对上述问题，制作了KN-ZF3型天车电子防碰装置，使盘刹在刹车时绞车电机停止运转。
实现KN-ZF3型防碰装置与50DB钻机控制系统的完美对接。
顺利通过甲方验收，保证油井的如期开钻。
可在天车电子防碰的使用领域范围内推广，对今后的天车电子防碰技术具有一定的指导意义。
标签：继电器模块端口电磁阀引言：钻井施工过程中，游车到达防碰设定点时，天车防碰功能启动，由于KN-ZF3型天车电子防碰装置与钻机控制系统联接不匹配，盘刹刹车片抱死的同时，绞车电机仍然运行，不能被防碰装置所控制，因此研制了天车电子防碰装置。
有效解决了KN-ZF3型天车电子防碰装置与钻机控制系统联接的接口电路，盘刹刹车时绞车电机停止运转等问题。
避免了因游车到达防碰设定点时，盘刹刹车片抱死时，绞车电机仍然运行现象的发生，可在天车电子防碰的使用领域范围内推广。
1、天车电子防碰装置1.1装置结构该装置主要由一、欧姆龙MY2NJ 继电器;二、与继电器连接SM321模块端口两部分组成：1.2工作原理⑴加装一个欧姆龙MY2NJ 继电器，去除原装置BZ1753电磁阀。
⑵将控制电磁阀的DC24V接入MY2NJ继电器的线圈，取继电器的一对常开触点来控制50DB系统中的停机信号输入端子和绞车油压开关的触点，即西门子数字输入模块SM321端子。
海洋钻井装备智能防碰技术在海洋石油981平台上的应用
海洋钻井装备智能防碰技术在海洋石油981平台上的应用【摘要】本文将从当今世界上海上钻井平台最先进的海洋钻井装备智能防碰技术——SZMS（SZMS：Smart Zone Management System）技术的研究背景、方法技术、发展现状及它在中国第一艘第6代超深水全动力定位半潜式钻井平台海洋石油981上的应用等几个方面进行简单的分析和探讨。
【关键词】海洋钻井装备；智能防碰；SZMS；海洋石油981；安全1.研究背景安全是一切生产实践活动的基础，特别是在高投入、高风险的海洋石油工业中更是如此，因此研究和发展深海海洋钻井装备的安全技术就显得尤为重要，也很有现实意义.作为海上石油钻井平台来说，钻台区域是整个海上石油钻井平台作业最危险的工作区域。
因此钻台设备的安全直接关系到生产作业，整个平台、平台上所有工作人员的安全。
为此科研人员总是在试图寻找各种办法去攻坚克难，采用各种先进技术去最大限度降低人为因素以外的设备安全风险。
而本文所探讨的SZMS技术则是现今世界上发展比较成熟技术，成功应用于中国第一艘动力定位超深水半潜式钻井平台海洋石油981平台，因此对SZMS技术的研究对于未来中国这方面的自主开发和其在海上石油平台上未来的更好应用有很大现实意义。
2.海上钻井装备智能防碰技术发展历程早期的海上石油钻井平台钻井设备的安全主要是单纯的靠人工去减少和防范事故风险的。
它的实现方法是先通过作业前的安全指导和风险分析，然后通过作业过程中的多人辅助查看钻井作业过程，发现危险状况就人为的告知危险区域的作业人员注意安全。
这种方法就要求钻井作业中的每个参与者都绷紧神经，集中精力。
但是人的精力和视野范围毕竟是有限的，因而早期钻井设备发生的事故是很多的，后果也是很严重的。
后来随着科技的进步，人们在一些存有高风险的重要的设备如钻井绞车上加上智能防碰天车系统，来减少事故的发生，但是这只是单个设备自身的安全防碰，并不能完全避免其与其他设备的碰撞，特别是对于现今很多自动化设备的平台而言，迫切的需要一种全新的钻井装备安全管理技术来确保人员和设备的安全，来确保海上钻井平台钻井作业的顺利进行，而现今很好的运用于世界上很多钻井平台的SZMS技术正是乘着科技发展的春风而应运而生的一种智能化的海洋钻井装备防碰技术。
随钻陀螺GyroSphere在渤海油田浅层防碰作业中的应用
1 引言随着海上油气田勘探开发的深入，井网密集程度越来越高。
以渤海为例，通常丛式井槽口间距不足2米，邻井套管产生的磁场干扰使得随钻磁性测量工具方位测量不准确，无法准确判断隔水管及浅层直井段的偏斜方向，极有可能引发井眼碰撞风险。
目前渤海地区一般采用有线陀螺表层定向加复测套管轨迹的作业模式确保井眼轨迹的准确，时效较低。
随钻陀螺GyroSphere提供了另外一种解决方案，使井下钻具具备钻进的过程中准确测量井眼轨迹的能力，有助于指导更精确的防碰绕障作业施工，切实有效提高了作业时效和安全性。
2 GyroSphere 工具介绍2.1 GyroSphere 工具简介斯伦贝谢随钻陀螺GyroSphere采用MEMS（微电子机械系统）陀螺测斜技术，显著提高了陀螺测斜的效率，提高测量准确度，相比较于有线陀螺，可大大减少作业所需的时间。
MEMS技术利用内部的一个微型振动结构来确定行星旋转的速度，如图1所示，根据这个旋转速度来确定井斜、方位以及工具面方位数据。
图1 GyroSphere工具结构图GyroSphere可提供：（1）静态测斜：方位、井斜、静止惯性工具面（2）连续测量 （滑动钻进）：实时连续惯性工具面（3）其他：维度、地球转速、Total G2.2 GyroSphere 工具测量步骤GyroSphere使用锂电池供电，停泵后工具进入电池供电模式，首先进入30秒的自检时段，随后进入测斜采样时段（每2分钟测得一个测斜，每组测斜采样10次，采样次数可根据测斜成功率地面设置调整）。
测完后，工具自动停止测斜采样。
开泵进入MWD涡轮发电供电模式，工具将自动选择测斜采样时得到的测斜数据及获取的10组数据中有几个Good Survey及几个Bad Survey，通过随钻陀螺GyroSphere在渤海油田浅层防碰作业中的应用桑晓高 蒲小亮 安晓会 白旭峰中海油田服务股份有限公司 天津 300459摘要：随着渤海油田勘探开发的不断深入，平台槽口数量的不断增多，布井密度急剧增加，再加上隔水管及直井段偏斜的影响，大大增加了浅层碰撞套管的风险，防碰形势日益严峻。
天车智能防碰装置在渤海油田的推广应用
操 作 失 误 ， 车 大 钩 到 达 一 定 高 度 未 及 时 刹 车 ， 车 大 钩 将 碰 游 游 到 井 架 顶 部 的 天 车 系统 ， 对井 架 结 构 产 生 破 坏性 的影 响 。 同样 ， 在 下 放 油管 的 过 程 中 ， 果 出现 操 作 失 误 ， 钩 到 达 转 盘 附 近 如 大 未 及 时 刹 车 ，一方 面对 转 盘 及 井 架 结 构带 来 较 大 的 冲击 载 荷 ， 对 底 座 支 撑 和 转 盘造 成 损 坏 ， 另一 方 面 可 能 砸 伤 井 口区 域 的操 作 人 员 。 几 年 的 陆 地 和海 洋 油 田事 故 报告 多 次提 到 游 车 大 钩 近 砸伤人员的案例 ， 目前 天 车 防碰 系统 已经 得 到 了 管理 者 和操 作 者 的很 大 重 视 。 普通 天 车 防碰 系 统 由 于其 防碰 过 于 简 单 ， 越来 越 不 适 应 现 场 安 全作 业 的需 要 。 着 海 洋钻 修机 技 术 的不 断 发 随 展 ， 能 天 车 防碰 系 统 在 海 洋 平 台钻 修 机 上 的 应 用 已经 迫 在 眉 智
时 防 碰 天 车 解碰 。普 通 天 车 防 碰 系统 气 路 原 理 图 如下 图 １ ：
业 。 力 系 统 通 过 滚 筒 的钢 丝 绳 拉 动 游 车 大 钩并 通 过 吊环 和 吊 动 卡 来 带 动 井 下 管 柱上 提 或 下 放 。在 上 提油 管 过 程 中 ， 如果 出 现
渤海油田丛式井网整体加密钻井防碰技术
渤海油田丛式井网整体加密钻井防碰技术赵少伟; 徐东升; 王菲菲; 罗曼; 李振坤; 刘杰【期刊名称】《《石油钻采工艺》》【年(卷),期】2018(040)0z1【总页数】3页(P112-114)【关键词】丛式井网; 加密钻井; 防碰; 轨迹控制【作者】赵少伟; 徐东升; 王菲菲; 罗曼; 李振坤; 刘杰【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司; 中国石油大学(北京); 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司【正文语种】中文【中图分类】TE22海上油田丛式井网整体加密是提高油田采收率的主要方法之一。
对钻井工程而言，丛式井网加密钻井，井眼防碰是最大的难点。
一旦发生井眼碰撞，将有可能造成钻穿套管、油田停产，甚至溢油等恶性事故。
因此，研究加密井防碰及轨迹控制技术对保证作业安全和提高油田生产效益都有重要意义。
渤海油田通过不断摸索与实践，形成了一套包括轨迹优化、精确测量、高效控制、防碰监测预警及碰后应急处理等一套完整的丛式井网整体加密钻井防碰技术，实现了加密调整井“零碰撞”的目标。
1 加密井防碰技术难点海上油田受平台面积限制，井网密集，井口间距一般为2.0 m×1.8 m。
钻加密井就是在原本已十分密集的丛式井网中再插入一张井网，这两张网在空间不能碰撞，难度极大。
以A油田为例，该油田原有井口平台9座，一期加密新建2座井口平台和1个外挂平台，二期调整又新增2座井口平台和3个外挂平台，新建平台与老平台通过栈桥连接，平台几何中心距仅40 m，而轨迹互相穿插，打新井就像在“扫把中间插扫把”，井眼碰撞风险和轨迹控制难度极大。
2 井眼轨迹优化设计井眼轨迹优化和整体防碰设计是保证钻井精确中靶和避免井眼碰撞的前提。
根据中国海油石油总公司企业标准《丛式井防碰与碰后处理要求》规定：丛式井和加密井设计首先应进行整体防碰扫描分析，新油田定向井设计分离系数至少应大于1.5，加密调整井定向井设计分离系数至少大于1.0。
井眼防碰实时监测技术在渤海某井组的应用
井眼防碰实时监测技术在渤海某井组的应用刘刚;夏向阳;刘闯;蔡鹏;杨超【摘要】渤海油田某井组是海上丛式井组中井数最多、密集程度最高的井组之一.为了防止井眼碰撞、窜槽,针对井间距小、井网密集、井斜大、周围老井井眼轨迹参数不准、井眼净化难度大等问题,此井组采用了表层防碰实时监测技术.结果表明:在三口井的危险井段实施了防碰实时监测,在隔水管打偏的A-14井预警一次,经过WMD测斜数据和COMPASS扫描计算出的中心距与传感器采集的振动信号特征存在明显的对应关系,验证了预警的准确性,并说明该方法可有效降低井眼碰撞风险.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)021【总页数】4页(P123-126)【关键词】丛式井;定向;防碰监测;振动【作者】刘刚;夏向阳;刘闯;蔡鹏;杨超【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266580;中海油能源发展安全环保分公司,天津300456;中海油能源发展安全环保分公司,天津300456【正文语种】中文【中图分类】TE243随着石油勘探开发进入深海，海上钻井技术面临越来越多的挑战，海上钻井作业受到海上平台的限制，作业空间狭小，通常采用丛式井作为主要井型。
丛式井加密技术推广后，由于井间距不断减小，丛式井碰撞问题日益凸显，井眼碰撞，轻者停产修井，造成经济损失，重者会造成原油泄漏，污染环境，甚至威胁到石油工人的生命安全。
因此，丛式井防碰一直是各大石油公司亟待解决的热点问题［1］。
现有常规防碰技术主要包括钻前防碰设计和钻井过程中各种井眼轨迹控制技术。
钻前防碰设计是丛式井防碰设计的基础，如果邻井井眼数据缺失或不全会给钻前设计带来很大困难，并且增加施工过程中井眼碰撞的风险。
井眼轨迹控制通常是建立在随钻测量仪测量数据准确的基础上，但是常用的钢制钻具组合在地下会被地磁场磁化产生局部磁场，磁力测量工具在该局部磁场和正常地磁场的合磁场下工作，其方位角输出值不能反映实际轨迹的真实值［2］。
油田修井作业天车防碰装置
先按此键， 大钩持续上 行至最高点
天车防碰装置介绍
修井操作状态特点
• 数字显示与光柱模拟同步显示，直观、准 确，操作手易于掌握大钩工作位置。 • 预警提示：当大钩提升到距终点2圈的高 度时，仪器开始报警提示操作手提前做好 断离合及刹车制动准备； • 自动断离合：当操作手没能及时断开离合， 大钩到达设定的终点高度时，仪器会自动 对滚筒离合器实施断气控制； • 自动刹车：当不能及时刹车，大钩到达设 定的终点高度时，仪器启动自动刹车（刹 车距离最大不超过1.1米）； • 超速点刹：当大钩上提速度过快（大于设 定速度）时，自动点刹车立即启动，以减 缓大钩上提速度，超过点刹车设定秒数后， 自动复位；
井的安全保护等各方面的需要，研发生产 了TK-5型智能天车防碰仪，增加了现场工
作的安全性。
TK-5
(专利号：ZL 02 2 67569.8)
天车防碰装置介绍
随着钻井技术的不断提高和石油设备的不断更新，我国的石油钻井与采
油技术已经挤身世界先进行列。高新技术及先进设备带来高效率的同时，对
设备运行及安全操作的要求也同时提高，设备保护及操作安全保护的各种新 要求也随之而来。 HX-FP2008型智能天车防碰仪就是本 公司为了适应这些需求而在TK-5型的基础 上进行研发的。它采用高可靠控制核心，
5、当大钩到达上防碰设定刹车高度时，输出刹车控制信号刹车。
6. 当大钩到达下防砸设定预警高度时，进行声光报警。 7. 当大钩到达下防砸设定预警高度时，进行速度控制。 8、当大钩到达下防砸设定刹车高度时，输出刹车控制信号刹车. 5、具有数显和模拟显示大钩高度的功能，显示直观、准确，即用数字实时显示大 钩所在位置相对于钻台面的高度数值，同时用模拟高度指示大钩所处位置。 6、仪器面板设有“设置”功能按键，可以实现仪器在“修井”和“抽汲”两种作 业状态间快速切换。 7、报警、断离合、刹车控制信号按先后顺序依次实现，符合现场实际工况要求。
天车智能防碰装置在渤海油田的推广应用
气 缸 复位 ， 此时 防碰 天 车 解碰 。 通天 车 防 普 碰 系 统 气 路 原 理 图 如 图 ｌ。 １． ２使用 方法 工 作 状 态 ： 操 作 台 下 的 解 碰 阀 处 以 将 常 开状 态 。 解 除 ： 操 作 台 下 的 解 碰 阀 处 以 关 闭 将
Ｄ ｎ ｈ ｎ ｂｎ Ｍｅ ｇ Ｆ ｎ ｕ Ｃ ｅ ｉ ｎ Ｄ ｎ ｕ Ｚ ａ ｇ Ｓ ｉａ ｇ ｅｇＺｏｇｉ ｎ ａ ｇ ｉ ｈ ｎ Ｊ ｎ ｉ Ｈ ｔ ｈ ｎ ｈｊ ｎ ｗｅ ｇ ｉ （ ｉ ｉｌ ｏ ｓｒｃ ｉｎ Ｂ ｈ ｉ ｑ ｉｍｅ ｔ Ｓ ｒ ｉｅ Ｃ ｍｐ ｎ ， Ｎ Ｏ ， ｉｎｉ ３ ０ ５ 。 ｈ ｎ ） Ｏ ｌ ｅｄ Ｃ ｎ ｔ ｔ ｏ ａ ｆ ｕ ｏ Ｅ ｕｐ ｎ ｅｖｃ ｏ ａ ｙ Ｃ Ｏ Ｃ Ｔ ａ ｊ ０ ４ ２ Ｃ ｉ ｎ ａ
ｄ ｍＰ ｎ ｔ ｅ ｒ ｗ ｎ ｌ ｃ பைடு நூலகம் ｄ ａ ｌ ｎ ｄ ｗ ｎ． ｔ ｌｏ ｑ ｉ ｐ ｄ ｕ ｉ ｇ ｈ ｃ ｏ ｂ ｏ ｋ ｎ ｆ ｌｉ ｇ ｏ ｉ ａ ｓ ｅ ｕ ｐ ｅ Ｗｊ ｈ ｔ ｃ ｕ ｔ －ｏ ｔ ｃ ｌ ｒ ｎ ｄ ｖｉｅ ｎ ｔ ｅ ｐ ｅ ｒ ｄ ｃ ｎ ｄ ｖ ｃ ｓ ｔ ｈｅ ａ ｏ ｓ ｏ ｐ ｉ ａ ａ ｍｉ ｇ ｅ ｃ ｓ ａ ｄ ｈ ｓ ｅ ｄ ｅ ｕ ｉ ｇ ｅ ｉ ｅ ．
或 油缸 ， 动主 滚 筒刹 车 执行 机 构 。 后 将 驱 最
绞 车 自动 刹 死 。 能 防 碰 仪 电 气 工 作 原 理 智
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔｕ ｈ ｙ ｔｍ ｏ ｔ ｅ ｒ ｗｎ ｌｃ ｉ ａ ｉ ｏｔ ｎ ｓ ｆｔ ｄ ｖ ｃ ｏ ｔ ｅ ｓｒｃ ： ｅ ｒ ｖ ｎ － ｏ ｃ ｓ ｓｅ ｆ ｈ ｃ ｏ ｂｏ ｋ Ｓ ｎ ｍｐ ｒａ ｔ ａ ｅｙ ｅ ｉｅ ｆ ｈ Ｄｒｌｉ ｇ Ｗｏ ｋ ｖ ｒ ｉ ｉ ｏ ｅａ ｉｎ．ｔ ｉ１ｎ ＆ ｒ ｏ ｅ ｒｇ ｎ ｐ ｒｔｏ ｉ
渤南油田老区加密丛式井防碰控制技术
渤南油田老区加密丛式井防碰控制技术摘要：随着渤南油田勘探开发程度的不断提高，加密丛式井正变得越来越普遍。
渤南油田老区加密井的防碰绕障井多、轨迹控制要求高，整体施工难度大，受老井轨迹数据不准确等因素影响，钻进过程中井眼碰撞风险高，对钻井和油田的正常生产构成了潜在威胁。
本文提出了相应的解决方案，对老区加密井的设计和施工具有重要的借鉴意义。
關键词：加密井；丛式井；防碰；轨迹控制利用丛式井或是老平台加密井对油田进行开发，可节约大量的基础建设投资、节省地面空间，可以使油田的开采井网更加合理、优配，便于采油集中建站管理。
已逐渐成为油田老区的主要开发方式。
如何监测和控制井眼轨迹，有效穿过或避开老井，是钻井技术中的难点。
防碰问题已经成为影响钻井作业顺利进行的关键因素。
1 渤南油田概况渤南油田属整装注水开发砂岩油藏，已进入特高含水开发后期。
布置加密丛式井是开发难动用边际油藏，提高地层能量的有效方式。
2 存在的问题与技术难点2.1 无总体设计方案总体防碰与钻井顺序优化是加密丛式井优化设计的关键。
因渤南油田为分期布置。
以前开发时受当时技术条件所限，未考虑到以后会追加井。
2.2 老井轨迹数据不精确油田开发前期施工的井只有电测数据，数据点间隔段长，部分无方位。
2.3 小靶半径多目标井增加了施工难度井网密集度增高，防碰难度提高，实时可控井段增长。
同时对于中靶精度要求越来越高，定向井靶半径越来越小，导致绕障余量更小。
2.4 设计造斜率高部分井局部设计造斜率过高，增加了施工难度和后续施工的风险，以及增加了采油工具的偏磨，缩短了采油工具及套管的使用寿命。
3 技术措施3.1 进行详细的防碰扫描借全邻井数据，对设计井进行防碰扫描。
对有相碰危险的井段，采用三维绕障。
渤南油田老井多且密集，对绕障难度大的新井，应远离生产井。
3.2 优化轨迹设计对有防碰或造斜率偏高的井，进行井眼轨道优化。
确保井眼平滑，避免同台井及老井井眼相碰。
尽量选易于实现、技术成熟的轨道类型。
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天车智能防碰装置在渤海油田的推广应用
摘要:天车防碰系统是海洋钻修机运行过程中非常重要的安全装置,在钻井、修井作业过程中起着致关重要的作用。
普通天车防碰系统只是通过一个简单的过卷阀来控制刹车,一旦管路老化或破裂则不能正常使用,并且普通的天车防碰系统只能防止游车大钩上碰天车,不能防止游车大钩下落砸伤设备和人员。
智能型天车防碰系统则采用了过卷阀和电磁阀双重保护,防止大钩上碰下砸,同时具有声光报警功能,防止大钩下落过快的减速装置等安全措施,提高了钻修机在操作过程的安全系数,在渤海油田现场应用中发挥了很好的作用。
关键词:海洋钻修机游车大钩天车防碰智能型过卷阀
海洋钻修机在作业过程中,最频繁的操作就是起下钻作业。
动力系统通过滚筒的钢丝绳拉动游车大钩并通过吊环和吊卡来带动井下管柱上提或下放。
在上提油管过程中,如果出现操作失误,游车大钩到达一定高度未及时刹车,游车大钩将碰到井架顶部的天车系统,游车大钩撞上天车将对井架结构将产生破坏性的影响。
同样,在下放油管的过程中,如果出现操作失误,大钩到达转盘附近未及时刹车,一方面对转盘及井架结构带来较大的冲击载荷,对底座支撑和转盘造成损坏,另一方面可能砸伤井口区域的操作人员。
近几年的陆地和海洋油田事故报告多次提到游车大钩砸伤人员的案例,目前天车防碰系统已经得到了管理者和操作者的很大重视。
普通天车防碰系统由于其防碰过于简单,越来越不适应现场的安全作业的需要。
随着海洋钻修机技术的不
断发展,智能天车防碰系统在海洋平台钻修机上的应用已经是迫在眉睫。
1 普通天车防碰系统工作原理及使用方法
2007年以前,渤海油田海洋修井机及钻机上全部采用普通天车防碰系统。
普通天车防碰系统是防止游动滑车碰撞井架天车的装置,它联接在修井机(通井机)的气控系统中。
通过防碰过卷肘阀的气控系统来控制刹车从而防止游车大钩与天车相碰。
1.1 工作原理
普通天车防碰系统在绞车主滚筒轴上方安装了一套防碰过卷肘阀。
当游车大钩起升至一定高度时,钢丝绳碰到防碰过圈肘阀,此时防碰过圈肘阀进气孔打开,气源通过解碰阀进入防碰过圈肘阀,再进入二位五通换向阀的右腔,推动二位五通换向阀向左移动,此时气体通过二位五通换向阀进入气缸,气缸推动刹车助力器,从而带动刹把,刹住滚筒,防止游车大钩继续上升,碰到天车。
解除防碰:当用手操纵解碰阀时,气体进入二位五通换向阀的左腔,防碰过圈阀内的气体通过二位五通换向阀排空,气缸左腔内气体排空,在弹簧作用下,气缸复位,此时防碰天车解碰。
1.2 使用方法
工作状态:将操作台下的解碰阀处以常开状态。
解除:将操作台下的解碰阀处以关闭状态。
2 普通天车防碰系统设计缺陷
根据对渤海油田钻修机作业现场使用情况的调查,普通防碰系统基本上能正常工作。
但由于天车防碰系统属于一种安全预防事故发生的装置,在有些井队也许一年也没有动作一次,所以容易被使用者忽略。
阀件长时间没有动作,到关键时刻一旦失灵后果不堪设想。
而且还存在以下设计缺陷[1]。
(1)天车防碰系统不设紧急刹车气路, 一旦紧急情况出现需制动,只能靠司钻压紧急制动。
(2)天车防碰系统不设刹车复位气路。
刹车复位时,搬回防碰过卷阀的肘杆,松开刹把,游车下降,刹车气缸通过与刹把连接的连杆机构随之复位。
国内生产的部分钻机,复位通过解碰阀,气由刹车气缸的另一端进人,此时刹车完全解除,游车迅速下降,不利于安全操作。
(3)该装置不能频繁使用。
(4)刹车系统不带减速装置,刹车时容易造成顿钻现象,对井架及上下底座造成冲击。
3 智能型天车防碰系统组成原理
智能型天车防碰系统由智能防碰仪、绞车、绞车传感器、电磁阀、刹车气缸或油缸、主滚筒刹车执行机构等组成。
如图2所示。
智能防碰仪是智能型天车防碰系统的核心。
它是一个高性能的单片机系统。
通过接收来自绞车传感器的游车大钩信号进行智能判断,当大钩高度大于某一上限设定值或小于下限设定值时,智能防碰仪立即产生报警并同时打开电磁阀,来控制气缸或油缸,驱动主滚筒刹车执行机构。
最后将绞车自动刹死。
智能防碰仪电气工作原理见图3。
4 智能型天车防碰系统优点
智能游车防碰系统是一套与普通天车防碰系统并行运行的一种先进的防止钻机发生游车上碰下砸事故的安全保护设备。
在钻机运转过程中,智能游车防碰系统会自动检测游车的高度位置,当游车运行至钻机顶部警戒高度区域(上限)或运行至钻台警戒高度区域(下限)时,系统会发出声光预警信号。
同时系统会输出控制信号,强制进行刹车,确保游车运行安全。
它克服了普通天车防碰系统设计缺陷,具有如下优点[2]。
(1)数字高度显示:仪器面板一般都设有数码管显示窗口,以数字形式实时显示大钩工作高度,使司钻能准确掌握大钩工作位置。
(2)预警提示:当大钩提升到距井口设定高度时,仪器开始报警提
示操作手提前做好断离合及刹车制动准备。
(3)自动断离合:当操作手没能及时断离合,大钩到达设定高度时,仪器会自动对滚筒离合器实施断气控制。
(4)自动刹车:因没能及时刹车,当大钩到达设定高度时,仪器自动控制实施刹车;同时可以控制气喇叭报警警示。
(5)具有位置记忆功能:当遇突然停电或其它原因,游车可能停在任何高度位置,这时智能游车防碰系统会自动记忆游车的位置,当供电恢复,游车再次运行时,系统不需要重新校准仍可正常工作。
(6)深度校准方便:司钻台设置有一个智能游车防碰系统校准按钮,需要时可用此按钮对系统进行校准。
具体方法是:将游车下放至井台(游车底部距井台面为10mm～200mm)位置,轻轻按一下校准按钮即可。
5 现场推广使用情况
2007年以来,我公司先后承担了JZ9-3A、BZ34-1N、JZ25-1S、BZ29-4等修井机建造项目的建造任务。
在这些项目中均配套安装了智能天车防碰系列产品,经过近3年的安装运行,并跟踪试验,系统运行稳定、正常。
通过现场测试,该类智能天车防碰系统均能自动控制大钩在设定的区域内安全运行,都能够连续监视大钩运行位置,并可实现
声光报警,自动控制刹车。
目前,智能天车防碰系列产品在渤海油田已得到了业主和使用方的广泛认可。
随着天车智能防碰系统的推广应用,渤海油田安全管理将上一个新的台阶。
参考文献
[1] 尹雪菲,马永刚,赵小奎.天车防碰系统浅析[J].石油矿场机械,2006,35(增刊):84～85.
[2] 尹永晶.石油修井机[M].北京:石油工业出版社,2003,10.。