电控液型远程控制系统的优缺点分析

电控液型远程控制系统的优缺点分析

陈小明

陈小明

中原石油工程有限公司管具公司河南濮阳457331

摘要：海洋钻井和一些陆地“三高”油气井石油钻井中，使用的电控液远程控制系统和目前常用的气控液控制系统相比，具有受外界环境影响小、可以实现智能控制、应急控制、无线遥控、网络线上远程监测遥控等优点，在不考虑成本的情况下，是未来远程控制系统的一个可能的发展方向。但也存在与目前井控操作习惯不匹配、无线遥控可能受到干扰、电器安全性等缺陷。

关键词：远程控制系统；电控液；优点；缺点

目前井控装置远程控制系统主要是气控液型，电控液系统一般在海洋钻井中使用，但随着石油钻井勘探向深井、超深井、高压井发展，陆地“三高”油气井也出现了使用电控液远程控制系统的迹象，2013年起，塔里木公司已经在研究推广电控液控制系统的配套和应用，国内一些专业化管具公司、井控设备制造公司已经开展了相关研究，作为井控设备使用单位的钻井公司和井控设备检维修单位的管具公司，有必要做好电控液系统的研究，做好知识储备。

1、电控液远程控制系统的出现

井控设备是实施油气井压力控制技术的一套专用设备，实现油气井压力控制的基础。按照井控相关规定，一定级别的井控装置需要使用远程控制系统（简称远控）进行控制。远控是控制井口防喷器及液动节流阀、压井阀的重要设备，是钻井、修井作业中防止井喷不可缺少的装置。

目前的远程控制系统一般采用气控液的方式进行控制，优点是安全，尤其是在发生井内可燃气体泄漏的情况时，井场断电的情况下，气源控制不依赖电源，也可以避免电火花的出现，是安全可靠的。

但是气源控制也存在不利的一面：一是受到温度、含水量的影响较大，在寒冷地区气源中的水汽容易结冰，导致气路被冰堵塞从而产生安全隐患；二是气源驱动的气动泵易损坏；三是依靠气源压力变化而体现压力变化的压力表存在失真、变化不敏感等现象。

因此，现代远程控制系统越来越关注电控液远程控制系统的研发，国内多家井控装置的制造厂家均研制了电控液型远程控制系统，在海洋钻井和一些“三高”油气井进行了使用。

2、电控液远程控制系统的特点和优点

2.1使用电控先导控制模式取代气控先导模式

目前气控液模式主要是通过压缩空气控制阀件的状态，间接控制高压液压油流体，进而控制防喷器的开关动作，但是气体在高寒地区容易结冰堵塞管路，同时气管路在低温下容易被冻裂、加速老化。电控系统采用电控元件取代了气孔元件，可以基本不需要考虑结冰问题，不需要考虑密封问题，管路的保温更容易实现，更换也更加快捷。

2.2使用电传感元件取代气传感元件

以电信号或数字信号传输数据而非以气压、气量信号作为数据传输途径，将更加准确、快捷。数据显示，电信号先导控制时间由原气控的5-8s降低到1s，相应的降低了防喷器开关动作时间。此外，电传感器的应用也可以改编传统的压力表显示模式，使用数显、液晶显示屏、触摸屏等新型显示模式，更加直观和有效。

2.3智能化控制

目前各种设备正在由纯粹的机械化向自动化、智能化转变，电控液系统的实现为实现防喷器控制的智能化提供了可能。使用可编程逻辑控制器（PLC）和中央处理器实现中央控制，将各种压力等参数信息、开关等状态信息动作转化为数字信号输入，经过预先编制的程序判断井筒内情况，及时判断和发现溢流，并按照预先设定的程序发出警报或立即实施关井，增加井控的本质安全。

此外，系统的智能化也为设备故障的自动诊断提供了可能，设备的自检和自我诊断将及时发现错误或某个部件的故障，及时报警并报错，对设备检维修人员提供参考和依据。

2.5设备的遥控

目前防喷器远程控制主要通过远程控制台、司钻台、辅助控制台、节流控制箱等实现，通过气体、液压油等介质实现控制，电控系统则可以通过无线方式进行遥控，可以在距离井场更远的安全位置实现遥控和监测。

2.4数据的储存与网络无线信息管理

电控液系统的实现也为实现防喷器数据储存和网络无线信息管理提供了可能。在理想的状态下，系统能将设备状态信息、运转信息甚至检维修信息进行储存，并通过无线方式传输到设备管理网络中，便于设备监管部门及时掌握设备状态和进行质量控制，如果有必要，还可以将设备状态、井场信息、故障信息通过网络传输给后勤决策和支援部门，为决策和后勤技术支持提供依据。

3、电控液远程控制系统的不足

根据电控液型远程控制系统的特点，可以看出该系统具有以下优点：①基本不受低温影响；②现场安装方便；③可以实现智能化、网络化管理；④遥控更加方便；⑤数据显示更加准确；⑥控制动作更加快捷。但电控设备也有一些不足需要改善。

3.1对检维修人员的素质提出了更高要求

电控液远程控制系统采用各种电力元件，智能化系统中更需要内置程序，这对于现在的检维修人员素质提出了更好要求，检维修人员不仅需要具备机械知识，还需要掌握电子电器及自动化控制基础知识，如果是内置程序出现问题，一般只能返厂维修，耽误时间。

对此，设备制造厂家应该考虑考虑设置冗余体系，设备检维修单位应做好人员的培训。

3.2考虑电控系统和井场操作人员习惯的问题

比如现在节流管汇控制箱放置在钻井平台立管一侧，关井时，控制节流阀的人员可以同时观测到节流管汇的状态和放喷口状态，有些电控系统将节流阀控制集成在远程控制台上，这样可能使节流阀操作人员无法观测节流管汇状态和放喷口状态。此外，电控系统智能化后，如何与现在的应急预案、司钻关井程序相匹配，也是需要考虑的问题。

3.3设备防爆、应急电源、无线抗干扰和网络信息安全问题

采用电控系统后，必须考虑应急电源的储备，满足井场紧急断电的情况，应急电源能支撑足够的时间和动作；其次要考虑电路系统的防爆处理；第三要考虑无线遥控的采用无线遥控系统后，注意考虑防喷器控制过程中无线的抗干扰问题；第四使用网络信息，还要考虑网络信息完全问题。

3.4成本问题

目前电控元件的成本高于气控元件，尤其是实现智能化、网络信息传输等功能后，必将导致防喷器控制系统价格的增加，最终附加在钻井成本中，这对于该项设备/系统的推广是不利的。生产厂家有必要努力研究如何降低成本，以利于该项技术的推广。

4、结论和建议：

①防喷器控制系统的电控化、自动化和智能化是一种趋势，设备制作厂家、使用单位、检维修单位相关人员应该密切关注这种趋势，及时了解该项技术进展。

②相关设计、制造、使用、检维修和管理人员应该及时提高自身素质，尤其是检维修人员，更应该提高对电控液设备的相关维护检修知识。

③设备的使用单位和人员应及时总结设备在使用过程中出现的问题，为设备的改进、井控操作程序的改进提供依据。

参考文献：

[1]李明枢、雷远明、向云高等，石油天然气钻探用地面防喷器电液控制装置研制[J]，四川联合大学学报，1993，3【2】。

[2]周文华、左运峰、杜平等，数字化电控液防喷器控制系统的研制与应用[J]，石油钻采工艺，2009，8，第31卷第4期。

[3]苏山林，防喷器控制系统发展趋势的探讨[J]，胜利油田职工大学学报，第19卷第3期。