一种防喷器组件控制柜及开启方法与流程

本发明涉及井口防喷器领域，具体涉及一种防喷器组件控制柜及开启方法。

背景技术：

井口防喷器是用于试油、修井、完井等作业过程中关闭井口，防止井喷事故发生，将全封和半封两种功能合为一体，具有结构简单，易操作，耐高压等特点，是油田常用的防止井喷的安全密封井口装置。目前的井口防喷系统一般为防喷器组，包括了环形(万能)防喷器、半封闸板防喷器、全封(剪切)闸板防喷器这三种组合；其中全封和半封可以是单闸板、也可以是双闸板，这根据前期地质资料中对该井井下地层压力的预估来进行适应选择。防喷器组一般由液压驱动，液压站位于井口附近。目前在井场上，对防喷器组有以下三种控制方式：1)由司钻房内的控制柜进行控制；2)由中控室内的控制柜进行控制；3)在井口操作液压站进行控制；上述三种控制方式并存，是保证井场安全的重要手段之一。其中，司钻房内的控制柜用于司钻在溢流、井涌、井喷等事故工况下快速关井，是最重要的安全防线，因为相较于中控室内的甲方监督或管理人员而言，司钻始终是位于一线、直面井口，对井下情况最了解的人，一旦井下有异常情况，司钻是能够通过井下参数的变化、对游车的控制手感等最直观的进行了解。因此，无论是在国内外何种油田的钻探过程中，司钻都永远是关井的第一负责人。

同时，处于工作状态下的司钻房是一个相对封闭的空间，司钻房朝向钻台井口方向的门必为气密门，且司钻房所配备的逃生门一般都位于背离钻台井口的一侧，这不仅是为了保护司钻安全，也是为了保护位于司钻房内的防喷器组控制柜的安全。司钻房内的防喷器组控制柜为一个方形柜体，各防喷器的控制组件位于该控制柜内，且该柜体的正面为带锁玻璃门，在所有井口人员中，只有司钻才具有该玻璃门的门锁钥匙，才有权限打开该玻璃门对控制组件进行操作，这样能够有效避免钻工或其余人员对控制柜的误操，因此司钻房经常有其余人员进入进行工作，如定向井工程师、泥浆工程师、固井工程师甚至各类实习人员等。此外，现有技术中使用玻璃门作为防喷器组控制柜的柜门，除了利用玻璃透明的特性便于观察以外，还考虑了在遭遇突发井涌或井喷、且司钻临时不在或仓促中无法找到门锁钥匙时，任何井口人员都能够使用铁锤等工具将其砸烂来紧急关井，充分为突发情况预留可操作空间。

不过，现有技术中防喷器组控制柜完全依靠人工开锁，在突发情况下始终存在慌乱中找不到钥匙、无法稳定开锁的情况；此外现有技术使用玻璃作为柜门，若玻璃厚度较小则安全性无法保证，若玻璃厚度较大又存在质量过大、难以轻易砸烂的问题，始终无法在安全性和稳定性之间取得平衡。

技术实现要素：

本发明提供一种防喷器组件控制柜及开启方法，本发明的一个目的在于解决现有技术中防喷器组控制柜完全依靠人工开锁而导致的不稳定问题，实现降低不确定性因素干扰，在需要时自动开锁、确保稳定对防喷器组进行控制的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种防喷器组件控制柜，包括正面敞口的柜体、位于柜体内的控制组件、与柜体相匹配的柜门，所述柜门由电控锁控制进行上锁，所述电控锁与控制器信号连接，所述控制器实时获取井口溢流量。

针对现有技术中防喷器组控制柜完全依靠人工开锁而导致的不稳定问题，本发明首先提出一种防喷器组件控制柜，控制组件依然位于柜体内部，用于控制防喷器组。柜门在柜体正面，在平时起到关闭柜体，避免误碰防喷器组开关的风险。与现有技术不同的是，本申请中柜门由电控锁控制进行上锁，且电控锁由控制器控制，而控制器又在实时获取井口溢流量。其中，井口溢流量的数据直接读取录井参数即可。本申请在使用时，提前在控制器内设置溢流量的安全阈值，控制器实时获取井口溢流量，并与安全阈值进行比较：当实际溢流量大于上述安全阈值时，控制器控制电控锁解锁，从而使得柜门自动解锁。本发明虽然结构简单，但是解决了现有技术中司钻房内的防喷器组控制柜完全依靠人工手动开锁的问题，规避了在突然的井涌、井喷情况下，司钻临时慌乱或者司钻正好休息不在钻台时难以对柜门开锁、难以快速关闭防喷器的问题，显著提高了突发情况下的关井稳定性和可靠性，显著降低了司钻在慌乱中找不到钥匙时的安全风险，有利于确保第一时间进行关井，以充分保障井场安全。并且，本发明中控制器只是控制电控锁解锁，解锁后只是柜门不再上锁，并不意味着柜门就自动打开，此时的柜门依然处于闭合状态，还是需要人工将其拉开才能够对控制组件进行操作，因此在短期内并不会引起误操风险，因为溢流量超过上述安全阈值的情况在井场已经属于高危状态了，随时都可能需要关闭防喷器来保证现场作业人员的人身安全。

进一步的，所述溢流量＝井口返出排量－泥浆泵输出排量。井口返出排量优选在反流槽内进行监控得到。

进一步的，所述柜门由亚克力板制作而成。现有技术使用玻璃作为柜门，若玻璃厚度较小则安全性无法保证，若玻璃厚度较大又存在质量过大、难以轻易砸烂的问题，始终无法在安全性和稳定性之间取得平衡。为此，本发明使用无色透明的亚克力板来作为柜门材料，相较于使用玻璃材料而言，透光度更好、视线更清晰，并且密度显著降低，因此能够在保证质量较轻的前提下使用较厚厚度的亚克力板，从而有利于柜门在安全性和稳定性之间取得平衡。

进一步的，所述柜体内设置框架、用于驱动所述框架向柜体正面敞口端移动的第一驱动件；所述框架正面外缘设置一圈加热装置，所述控制器还用于控制第一驱动件和加热装置。我方在对本发明进一步的分析研究过程中得出：当使用亚克力板作为柜门后虽有诸多益处，但是对于司钻房内的控制柜而言，有一个不足之处在于在紧急情况时难以使用铁锤等工具将其强行砸坏，所以说一旦电控锁失效且又在慌乱中无法找到对应的钥匙时，则可能使得安全性降低。为了克服上述缺陷，我方对本发明继续进行优化改进。具体而言，我们在柜体内设置一个活动的框架，框架的形状优选的与柜体一致。并且由第一驱动件来驱动框架向柜体正面敞口端移动。框架正面外缘设置一圈加热装置，控制器能够控制第一驱动件和加热装置的启动。在遭遇突发情况需要强行破坏柜门时，司钻只需给一个控制信号，使得加热装置启动，加热装置快速升温，同时由第一驱动件驱动框架向柜门方向移动，当框架抵拢柜门时，加热装置与亚克力材质的柜门接触，使柜门呈熔融态，再随着第一驱动件对框架的推动，逐渐将柜门切割出一个方形区域，直至将该方形区域完全切开，在第一驱动件的推动下向外脱离。本发明通过热熔方式实现对亚克力材质的柜门的强制性破坏，从而确保在电控锁失效且无法快速找到钥匙的特殊工况下也能够对柜体内的控制组件进行操作，显著提高使用亚克力板作为防喷器组控制柜的柜门时的安全性和稳定性。

进一步的，所述框架正面设置一圈凹槽，凹槽内设置金属薄片、第二驱动件，所述第二驱动件用于驱动金属薄片向凹槽外伸出。凹槽首尾相连的设置在框架正面，也就是框架面向柜门所在方向的一面。使得金属薄片向外伸出时是朝向柜门所在方向伸出。第二驱动件位于凹槽底部，用于驱动金属薄片伸出凹槽向柜门方向移动。本方案中通过第二驱动件推动金属薄片，使得金属薄片也作用在柜门上，在加热装置熔融柜门的过程中由金属薄片配合对柜门进行切割，有利于快速的将柜门整体切开。优选的，凹槽的内外两侧均设置首尾相连的加热装置，使得金属薄片两侧所对应的柜门都处于熔融状态，这样一来金属薄片正对的柜门部分会较软，极易被直接切割开来。同时，加热装置发热过程中也能够同时对金属薄片加热，加热后的金属薄片对亚克力板不仅是切割、还具有热熔的功能，因此具有更好的对亚克力板的破开效果。

进一步的，所述加热装置为位于凹槽外侧的发热电阻丝或高温电热膜。加热装置位于凹槽外侧，即凹槽位于加热装置所形成的首尾相连的方框内部。加热装置为发热电阻丝，通过选用高阻值的电阻丝，并配合高电压高电流的施加，来实现快速发热、快速升温的效果。加热装置也可以为高温电热膜，高温电热膜为现有技术，其能够快速升温，同样能够满足在本发明中的使用。

进一步的，所述加热装置包括设置在凹槽相对两侧的若干正电极、负电极，所述正电极与负电极一一对应。在凹槽的相对两侧设置正电极、负电极，当启动加热装置时，即通过在正负电极之间持续放电的方式，瞬间对金属薄片进行做功，使其温度瞬时提升，以达到尽快破开柜门进行关井的效果。

一种防喷器组件控制柜的开启方法：设置溢流阈值，实时监控溢流量；

在正常钻完井作业时，使用电控锁对控制柜柜体的柜门进行上锁，其中柜门由亚克力板制作而成；

当溢流量大于溢流阈值时，使电控锁自动解锁。

进一步的，当遭遇井涌或井喷导致电控锁无法解锁时，由第一驱动件驱动柜体内的框架向柜体正面敞口端移动，同时启动框架正面外缘的加热装置，由加热装置将亚克力板融化。

进一步的，亚克力板的融化方法为：

第一驱动件驱动框架表面与柜门内侧贴合，发热电阻丝持续发热，同时第二驱动件驱动金属薄片向柜门方向移动、割裂亚克力板；

或，第一驱动件驱动框架表面与柜门内侧贴合，凹槽相对两侧的若干正电极、负电极之间进行放电，使金属薄片受点击快速升温，同时第二驱动件驱动金属薄片向柜门方向移动、割裂亚克力板。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种防喷器组件控制柜及开启方法，通过简单结构解决了现有技术中司钻房内的防喷器组控制柜完全依靠人工手动开锁的问题，规避了在突然的井涌、井喷情况下，司钻临时慌乱或者司钻正好休息不在钻台时难以对柜门开锁、难以快速关闭防喷器的问题，显著提高了突发情况下的关井稳定性和可靠性，显著降低了司钻在慌乱中找不到钥匙时的安全风险，有利于确保第一时间进行关井，以充分保障井场安全。

2、本发明一种防喷器组件控制柜及开启方法，使用无色透明的亚克力板来作为柜门材料，相较于使用玻璃材料而言，透光度更好、视线更清晰，并且密度显著降低，因此能够在保证质量较轻的前提下使用较厚厚度的亚克力板，从而有利于柜门在安全性和稳定性之间取得平衡。

3、本发明一种防喷器组件控制柜及开启方法，通过热熔方式实现对亚克力材质的柜门的强制性破坏，从而确保在电控锁失效且无法快速找到钥匙的特殊工况下也能够对柜体内的控制组件进行操作，显著提高使用亚克力板作为防喷器组控制柜的柜门时的安全性和稳定性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为现有的井口防喷器组的示意图；

图2为本发明具体实施例未安装柜门时的示意图；

图3为本发明具体实施例关闭柜门时的示意图；

图4为本发明具体实施例中框架的正视图；

图5为本发明具体实施例的侧视图；

图6为本发明具体实施例的侧视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-柜体，2-柜门，3-电控锁，4-框架，5-第一驱动件，6-加热装置，7-凹槽，8-金属薄片，9-第二驱动件，10-正电极，11-负电极。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图2与图3所示的一种防喷器组件控制柜，包括正面敞口的柜体1、位于柜体1内的控制组件、与柜体1相匹配的柜门2，其特征在于，所述柜门2由电控锁3控制进行上锁，所述电控锁3与控制器信号连接，所述控制器实时获取井口溢流量。

其中，溢流量＝井口返出排量－泥浆泵输出排量。

本实施例中柜门由控制柜控制进行自动解锁，具体方法为：设置溢流阈值，实时监控溢流量；在正常钻完井作业时，使用电控锁3对控制柜柜体1的柜门2进行上锁，其中柜门2由亚克力板制作而成；当溢流量大于溢流阈值时，使电控锁3自动解锁。

本实施例中控制器的解锁条件(即上述安全阈值)可设置为较为苛刻的条件，如溢流阈值等于泥浆泵实时输出排量的110％。

其中柜门2为向外翻转的平开门。

实施例2：

如图2至图5所示的一种防喷器组件控制柜，在实施例1的基础上，所述柜门2由亚克力板制作而成。所述柜体1内设置框架4、用于驱动所述框架4向柜体1正面敞口端移动的第一驱动件5；所述框架4正面外缘设置一圈加热装置6，所述控制器还用于控制第一驱动件5和加热装置6。所述框架4正面设置一圈凹槽7，凹槽7内设置金属薄片8、第二驱动件9，所述第二驱动件9用于驱动金属薄片8向凹槽7外伸出。所述加热装置6为位于凹槽7外侧的发热电阻丝或高温电热膜。其中金属薄片8为厚度1～3mm的硬质合金片。

当遭遇井涌或井喷导致电控锁3无法解锁时，由第一驱动件5驱动柜体1内的框架4向柜体1正面敞口端移动，同时启动框架4正面外缘的加热装置6，由加热装置6将亚克力板融化。

亚克力板的融化方法为：第一驱动件5驱动框架4表面与柜门2内侧贴合，发热电阻丝持续发热，同时第二驱动件9驱动金属薄片8向柜门2方向移动、割裂亚克力板；

实施例3：

如图6所示的一种防喷器组件控制柜，与实施例2不同的是，所述加热装置6为设置在凹槽7相对两侧的若干正电极10、负电极11，所述正电极10与负电极11一一对应。

本实施例中亚克力板的融化方法为：第一驱动件5驱动框架4表面与柜门2内侧贴合，凹槽7相对两侧的若干正电极10、负电极11之间进行放电，使金属薄片8受点击快速升温，同时第二驱动件9驱动金属薄片8向柜门2方向移动、割裂亚克力板。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以是经由其他部件间接相连。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。