水下防喷器控制仿真培训系统的设计与实现

发布时间：2020-09-16 07:03

　　水下防喷器组在水下钻井过程中的作用是在发生井涌时控制井口压力,通过对水下防喷器组的正确控制可以使得水下钻井工作安全进行,因此需要对钻井作业人员进行专业的培训以实现对水下防喷器组正确的控制。本文以SD-JKFZ-7型钻井模拟装置为基础,设计并实现水下防喷器控制仿真培训模块,指导水下钻井压井施工,降低井控风险。通过研究海洋钻井的特殊性和陆地与水下压井控制过程中压力变化规律的不同,分析水下钻井压井所使用的长节流管线和气体膨胀状态特性等特点,分别构建水下司钻法与工程师法压井控制过程中套压与立压变化规律模型。通过模型分析水下压井控制过程中随着压井泵冲不断增加时,套压与立压的变化规律,从而指导水下油气井的压力控制。通过选用美国Opto22公司的SNAP PAC控制系统的软硬件产品,设计相应组态界面与程序实现对水下防喷器仿真控制操作。根据水下压井控制过程中套压与立压变化规律模型,设计了水下防喷器控制仿真培训系统,以完善现有的钻井井控培训模拟器。
【学位单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE921.5;TP391.9
【部分图文】：

防喷器,海上钻井平台,隔水管,钻井作业

第 2 章水下防喷器控制培训系统上分为两部分，防喷器组上方是下部隔水管组，这部分是区别显的标志，它的作用是便于快速断开液压连接器与防喷器组的现风暴或者恶劣环境时可以通过断开下部隔水管组与防喷器于保护海上钻井平台，也便于整个下部隔水管组的转移与再次钻井工作人员的安全撤离；下部隔水管组下方即是水下防喷器方安装两套环形防喷器四套闸板防喷器。其中四套闸板防喷器闸板防喷器和一套剪切或全封闸板防喷器[9]。

电液控制系统

随着海水深度越来越大，早期的水下防喷器组的控制系统已经足现在钻井作业的需求，因此各大厂家便开始纷纷提升技术研制新型的水器控制系统，以便适应当前市场需求。目前，海上钻井作业可根据不同的钻井水深，将水下防喷器组的控制系统四种，即是直接液压，先导液压，单路电液和多路电液控制系统。本文由涉及控制系统研究与设计，因而在此只简单介绍目前功能最可靠稳定且抗最强的多路电液控制系统，其他只做粗略的说明。如图 2.2 所示，多路电液控制系统[10]，采用多路控制技术将在海上钻井平台的水下防喷器操作命令转化为多路数字信号通过电子通讯线缆传递到水下（蓝箱或者黄箱），控制箱解读多路数字信号将多路数字信号转化为相应者电压信号分别控制不同电磁先导阀，触发电磁先导阀对液压控制阀的操控制阀控制高压流动液进行对水下防喷器组的液压控制，从而实现对防喷控制。多路控制技术抗干扰能力强，选用的线缆简单重量轻，传递的信号围内无衰减，可靠性高，多用于较深水域的防喷器组控制[11]。

环空,溢流,气柱,井底压力

图 3.1 溢流气柱进入环空在环空中上升g. 3.1 The overflow column enters the annulus and rises in the ring进入环空在环空中上升过程如图 3.1 所示，维持井底压力进行计算，套管压力、整个环空钻井液压力与循环流体；溢流气体上部所受压力、气体下方钻井液压力与气体井底压力；气体的变化规律可由气体动态平衡方程计算， xmcaxbxxbwamxcbPGxPPPVPVP G(Dh)PP

【参考文献】