专利名称：一种用于油气井保护的液压自动控制装置的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及的是一种用于油气井保护的液压自动控制装置，属于机械 领域。
背景技术：
为保障安全生产和正常操作，油气井要求配有井下安全阀和地面安全阀， 通过一套专用装置控制这两只安全阀的启闭。在发生井喷、火灾、油气泄漏、 盗窃破坏和平台翻到等重大灾害时，这两只安全阀会自动关闭，以避免更加严 重的人员伤亡、井喷和海洋污染等恶性事故发生。但是由于这种控制技术为国 外公司垄断，在国内，仅在海上油田已全部引进采用，陆地油田尚未推广，由
此所产生的事故是非常严重的，例如2003年9月15日，在恩施州利川市，一口 废弃井发生了天然气井喷，由于该井口无任何防喷装置，无法利用防喷装置控 制井喷，泄漏时间长达10天之久，事故现场周围有34户居民住宅，30米外就是 江汉油田分公司天然气硫化厂，千米内还有一所小学。 一旦泄漏的天然气发生 爆燃，后果不堪设想。现场控制过程中，动用了消防部队灭火机器人、照明消 防车、大功率抢险救援车等各类消防车，数百套国内目前最先进的防化、侦检、 破拆、堵漏等特勤器材，总价值约2000万元，最后被200余名消防官兵和当地干 部群众携手成功处置。这仅是一口废弃油气井所发生的事故，在生产油气井中 更是存在着类似情况，从中可令人体会的开发研制具有自己国内知识产权的油气井控制装置的必要性和迫切性，尽早使得陆地油气井控制装置普及安装。为 此提出了一种用于油气井保护的液压自动控制装置。
本发明专利正是为实现上述要求而设计的，目的在于充分利用液压自动控 制的特点，及时发现事故隐患，防范井喷、输油管道泄漏等重大事故的发生， 达到安全可靠的保障油气井正常生产的目的。
发明专利内容
本发明专利要解决的技术问题是提供一种用于油气井保护的液压自动控制 装置，该装置能够及时可靠的关闭油气井口和避免因井喷、油气泄漏等重大灾 害发生所带来的人员财产损失，本发明专利的目的是为油气井生产提供一种自 动安全控制装置。
为解决上述问题，本发明专利是这样实现的本发明专利主要包括液压 动力源、井下安全阀控制系统、井上安全阔控制系统、操作控制系统和压力检 测器；其特征之一是井下安全阀控制系统、井上安全阀控制系统和操作控制系 统共用一个液压动力源，通过液压管道相连接。其特征之二是液压动力源内的 一台电动泵和一台手动泵并联连接，两泵的吸入口与油箱连接，输出口端设有 一只调压阀、 一只蓄能器和一只压力继电器。其特征之三是井下安全阀控制系 统的两位三通液动球阀通过液压管道分别与井下安全阀、液压动力源的出口和 回油口相连接，在其通往井下安全阀的出口液压管道上设有一只调压阀。其特 征之四是井上安全阀控制系统的两位三通液动球阀一端通过液压管道先与减压 阀串联后再与液压动力源的出口相连接，另两端通过液压管道分别与井上安全 阀和液压动力源的回汕口相连接，在其通往井上安全阀的出口液压管道上设有一只调压阀， 一只蓄能器和一只压力继电器。其特征之五是操作控制系统的手
动两位三通球阀、电动两位三通球阀和减压阀通过液压管道依次串联连接，减 压阀的入口端与液压动力源的出口相连接，手动两位三通球阀的出口液压管道
上设有一只易熔塞， 一只蓄能器， 一只压力继电器，并与两只单向节流器的公 共端口连接，两只单向节流器的另一端通过液压管道分别与两只两位三通液动 球阀连接。其特征之六是在输油管油嘴之前安装有一只压力检测器。在发生井 喷、火灾、油气泄漏、盗窃破坏和平台翻到等重大灾害时，有三种可选择方式 关闭油气井口，同时压力检测器也可根据检测的压力变化值及时发出关井或报 警信号第一种方式是手动关闭，通过操纵手动两位三通球阀的换向机构，使 得通往两只两位三通液动球阀的压力油换向释放回油箱，此时由于在液压管道 中设有两只单向节流器，使两只两位三通液动球阀先后换向，从而也使通往井 上安全阀的压力油先释放回油箱，井上安全阀先关闭，通往井下安全阀的压力 油后释放回油箱，井下安全阀延迟关闭，结果实现油气井的井下井上的双关闭。 第二种方式是电动关闭，通过电动按钮或无线信号，触发电动两位三通球阀的 换向，使得通往两只两位三通液动球阀的压力油换向释放回油箱，此时由于在 液压管道中设有两只单向节流器，使两只两位三通液动球阀先后换向，从而也 使通往井上安全阀的压力油先释放回油箱，井上安全阀先关闭，通往井下安全 阀的压力油后释放回油箱，井下安全阀延迟关闭，结果实现油气井的井下井上 的双关闭。第三种方式是熔化式关闭，当发生火灾时，操作控制系统中的易熔 塞高温熔化，直接使得通往两只两位三通液动球阀的压力油在熔化口处释放， 此时由于在液压管道中设有两只单向节流器，使两只两位三通液动球阀先后换 向，从而也使通往井上安全阀的压力油先释放回油箱，井上安全阀先关闭，通往井下安全阀的压力油后释放回油箱，井下安全阀延迟关闭，结果实现油气井 的井下井上的双关闭。
本发明专利能够及时可靠的关闭油气井口，井上安全阀和井下安全阀能够 自动顺序延迟执行关闭动作，消除井下安全阔的上下两端存有压差的不安全因 素，避免因此所而遭成井喷和油气泄漏等重大灾害的发生。装置具有结构简单 可靠，操作方便快捷的优点。本发明专利的液压自动控制技术能够及时可靠的 关闭油气井口，具有非常高的安全应用价值。
附图是一种用于油气井保护的液压自动控制装置工作原理图。
1液压动力源2井下安全阀控制系统3井上安全阀控制系统 4操作控制系统5井口单元6油箱7调压阀 8蓄能器 9压力继电器IO电动泵ll手动泵 12调压阀 13两位三通液动球阀 14调压阀 15两位三通液动球阀 16减压陶 17蓄能器18压力继电器19单向节流器 20单向节流器 21易熔塞22蓄能器23压力继电器 24手动两位三通球阀 25电动两位三通球阀26减压阀27井下安全阀 28井上安全阀 29压力检测器30输油管油嘴
具体实施方式
如图所示，本发明专利主要包括液压动力源l、井下安全阀控制系统2、 井上安全阀控制系统3、操作控制系统4和压力检测器29;其特征之一是井下
安全阀控制系统2、井上安全阀控制系统3和操作控制系统4共用一个液压动力
源l，通过液压管道相连接。其特征之二是液压动力源i内的一台电动泵io和
一台手动泵ll并联连接，两泵的吸入口与油箱6连接，输出口端设有一只调压 阀7、 一只蓄能器8和一只压力继电器9。其特征之三是井下安全阀控制系统2 的两位三通液动球阀13通过液压管道分别与井下安全阀27、液压动力源1的出 口和回油口相连接，在其通往井下安全阀27的出口液压管道上设有一只调压阀 12。其特征之四是井上安全阀控制系统3的两位三通液动球阀15 —端通过液压 管道先与减压阀16串联后再与液压动力源1的出口相连接，另两端通过液压管 道分别与井上安全阀28和液压动力源1的回油口相连接，在其通往井上安全阀 28的出口液压管道上设有一只调压阀14， 一只蓄能器17和一只压力继电器18。 其特征之五是操作控制系统4的手动两位三通球阀24、电动两位三通球阀25和 减压阀26通过液压管道依次串联连接，减压阀26的入口端与液压动力源1的 出口相连接，手动两位三通球阀24的出口液压管道上设有一只易熔塞21， -只 蓄能器22， 一只压力继电器23，并与单向节流器19和单向节流器20的公共端 口连接，单向节流器19的另一端通过液压管道与两位三通液动球陶15连接， 单向节流器20的另一端通过液压管道与两位三通液动球阀13连接。其特征之 六是在输油管油嘴30之前安装有一只压力检测器29。在发生井喷、火灾、油气 泄漏、盗窃破坏和平台翻到等重大灾害时，有三种可选择方式关闭油气井口， 同时压力检测器29也可根据检测的压力变化值及时发出关井或报警信号第一种方式是手动关闭，通过操纵手动两位三通球阀24的换向机构，使得通往两位 三通液动球阀13和两位三通液动球阀15的压力油换向释放回油箱6，此时由于 在液压管道中设有单向节流器19和单向节流器20,使两位三通液动球阀15先
换向，两位三通液动球阀13延迟换向，从而也使通往井上安全阀28的压力油 先释放回油箱6，井上安全阀28先关闭，通往井下安全阀27的压力油后释放回 油箱6，井下安全阀27延迟关闭，结果实现油气井的井下井上的双关闭。第二 种方式是电动关闭，通过电动按钮或无线信号，触发电动两位三通球阀25的换 向，使得通往两位三通液动球阀13和两位三通液动球阀15的压力油换向释放 回油箱6，此时由于在液压管道中设有单向节流器19和单向节流器20，使两位 三通液动球阀15先换向，两位三通液动球阀13延迟换向，从而也使通往井上 安全阀28的压力油先释放回油箱6，井上安全阀28先关闭，通往井下安全阀 27的压力油后释放回油箱6，井下安全阀27延迟关闭，结果实现油气井的井下 井上的双关闭。第三种方式是熔化式关闭，当发生火灾时，操作控制系统4中 的易熔塞21高温熔化，直接使得通往两位三通液动球阀13和两位三通液动球 阀15的压力油在熔化口处释放，此时由于在液压管道中设有单向节流器19和 单向节流器20，使两位三通液动球阀15先换向，两位三通液动球阀13延迟换 向，从而也使通往井上安全阀28的压力油先释放回油箱6，井上安全阀28先关 闭，通往井下安全阀27的压力油后释放回油箱6，井下安全阀27延迟关闭，结 果实现油气井的井下井上的双关闭。
权利要求
1. 一种用于油气井保护的液压自动控制装置，包括液压动力源(1)、井下安全阀控制系统(2)、井上安全阀控制系统(3)、操作控制系统(4)和压力检测器(29)；其特征是井下安全阀控制系统(2)、井上安全阀控制系统(3)和操作控制系统(4)共用一个液压动力源(1)，通过液压管道相连接。
2. 根据权利要求l所述的一种用于油气井保护的液压自动控制装置，其特征是 液压动力源(1)内的一台电动泵(10)和一台手动泵(11)并联连接，两泵的 吸入口与油箱(6)连接，输出口端设有一只调压阀(7)、 一只蓄能器(8)和 一只压力继电器(9)。
3. 根据权利要求l所述的一种用于油气井保护的液压自动控制装置，其特征是 井下安全阀控制系统(2)的两位三通液动球阀(13)通过液压管道分别与安全 阀(27)、液压动力源(1)的出口和回油口相连接，在其通往井下安全阀(27) 的出口液压管道上设有一只调压阀(12)。
4. 根据权利要求l所述的一种用于油气井保护的液压自动控制装置，其特征是 井上安全阀控制系统(3)的两位三通液动球阀(15) —端通过液压管道先与减 压阀(16)串联后再与液压动力源(1)的出口相连接，另两端通过液压管道分 别与井上安全阀(28)和液压动力源(1)的回油口相连接，在其通往井上安全 阀(28)的出口液压管道上设有一只调压阀(14)， 一只蓄能器(17)和一只压 力继电器(18)。
5. 根据权利要求l所述的一种用于油气井保护的液压自动控制装置，其特征是 操作控制系统(4)的手动两位三通球闳(24)、电动两位三通球阀(25)和减 压阀(26)通过液压管道依次串联连接，减压阀(26)的入U端与液压动力源(1)的出口相连接，手动两位三通球阀(24)的出口液压管道上设有一只易熔塞(21)， 一只蓄能器(22)， 一只压力继电器(23)，并与单向节流器(19)和 单向节流器(20)的公共端口连接，单向节流器(19)的另一端通过液压管道 与两位三通液动球阀(15)连接，单向节流器(20)的另一端通过液压管道与 两位三通液动球阀(13)连接。
6.根据权利要求l所述的一种用于油气井保护的液压自动控制装置，其特征是 在输油管油嘴(30)之前安装有一只压力检测器(29)。
全文摘要
本发明公开了一种用于油气井保护的液压自动控制装置。液压动力源、井下安全阀控制系统、井上安全阀控制系统、操作控制系统和压力检测器组成液压自动控制装置。其连接方式为井下安全阀控制系统、井上安全阀控制系统和操作控制系统共用一个液压动力源，通过液压管道相连接。在发生井喷、火灾、油气泄漏、盗窃破坏和平台翻到等重大灾害时，有手动式、电动式和熔化式三种可选择方式关闭油气井口，同时压力检测器也可根据检测的压力变化值及时发出关井或报警信号，避免因井喷、油气泄漏等重大灾害发生所带来的人员和财产损失，达到安全可靠的保障油气井正常生产的目的。
文档编号E21B44/00GK101482007SQ20091000938
公开日2009年7月15日 申请日期2009年2月23日 优先权日2009年2月23日
发明者冯展航, 单既强, 孙东昌, 景保堂, 李德堂, 杨宝山, 王来忠, 田海庆, 陈业泉, 陈清河, 马清明 申请人:中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院