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SSVH井口安全液压截断系统

文档作者：曾玉斌林元华杜旭东魏玲文档来源：西南石油大学		点击数：	更新时间： 2021年07月21日
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2010年第39卷
第7期第69页
石油矿
oIL FIELD
场机械
EQUIPMENT 2010，39(7)：69～ 72
o o
文章编号：1001—3482(20lO)07—0069—04
SSVH井口安全液压截断系统
曾玉斌，林元华，杜旭东，魏玲
(西南石油大学，成都610500)
摘要：研制的SSVH 井口安全液压截断系统具有高压、低压、火警自动截断功能。当高(低)压感测
管路的压力超过(低于)设定值以及火警感测元件感测的温度达到设定值时，通过蓄能器储存的高
压的液压油来自动关闭液动截断阀，截断井口气源，保护人员和设备的安全。详细介绍了SSVH
系统的组成、结构和工作原理。现场试验证明该系统安全可靠，具有推广应用价值。
关键词：井口装置；液压控制；截断系统
中图分类号：TE931一 ． 文献标识码：A
Iguchi Security SSVH of Hydraulic System
ZENG Yu-bin，LIN Yuan-hua，DU Xu—dong，W EI Ling
(Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China)
Abstract：The successful development of the well-head security intercepts hydraulic system of SS—
VH ，to have the functions of high-pressure，low pressure，fire automatic cut—off．W hen the pres—
sure of high(1ow)pressure sensitive conduit over(below)to set value as well as the temperature
of fire alarm sensitive device come to set value，can cut off the hydraulic valve automatically by
high—pressure hydraulic oil cut off the source of well tone and protect the safety of personnel and
equipment．The structure and the operational principle of SSVH system are described，on—site
tests proved that the system is safe and reliable，has the value of application．
Key words：wellhead assembly；hydraulic control；intercepting system
石油天然气井口的压力通常在30 MPa左右，
输送压力需要4～6 MPa，通常采用地面节流或井下
节流降压方式达到压力要求。如果节流阀失效，通
常靠采油树上的手动闸板阀来关闭气流。目前国内
手动闸板阀存在安全性差、监控困难、维护操作复
杂、可靠性低等不足之处，稍有疏忽难免造成重大人
身及设备事故，严重影响石油天然气的开发效益，因
此需要一个自动控制安全保护系统口。]。
泸州川油钻采工具有限公司自主研发的SSVH
井口安全液压截断系统为液压自动控制装置，是井
口重要的安全保护系统。当井场发生设备气压超
高，集输管线爆破失压、火警等险情时，控制系统会
迅速自动关闭液动截断阀，截断井口气源，防止事故
蔓延，保护人员、地面场站设备及输气管线的安全。
1 SSVH 系统结构
SSVH 系统主要由液压截断阀、液压控制系统、
管路及连接件3大部件组成 。液压截断阀由液压
缸和平板阀组合而成，根据现场需要，安装在采气井
口与地面场站设备或输气管线之间，通常安装在井
收稿日期：2009：12—01
基金项目：四川省杰出青年学科带头人培养基金(06ZQo26 028)
作者简介：曾玉斌(1984一)，男，湖南衡阳人，硕士，主要从事石油管、石油钻井工艺等方面的教学与研究工作，E-mail：
zengyubinO218@ 163．corn。
石油矿场机械 2010年7月
口装置的t号主阀上部或节流阀的前端。液压控制
系统安装在控制柜内，主要由感测元件、控制元件、
手压泵件、蓄能器、手动换向阀组成，控制柜台面上
有显示元件及操纵手柄。管路及连接件由安装在井
口装置的高压感测管路和安装在输气管线的低压感
测管路、火警管路、液压截断阀的油缸操纵管路、阀
位开关指示器管路等组成。高压感测管路可连接在
节流阀前或节流阀后端，低压感测管路、火警管路根
据每口井的具体情况确定连接或感测位置。SSVH
井口安全液压截断系统及安装位置如图1。
图1 SSVH 井口安全液压截断系统及安装位置
2 导阀
导阀是控制系统的核心元件，主要功能是接收
外部的压力信号；将压力信号变为对换向阀的执行
信号。其动作的灵敏性、准确性是关键的技术要求。
2．1 高压导阀
高压导阀由阀体、感测阀芯、阀芯、调压弹簧组
成，感测口为K，控制油口为A1、A2，如图2a。当感
测口压力(即井口压力)高到一定程度时，感测阀芯
推动阀芯克服弹簧力向上运动，控制油口A1、A2贯
通，蓄能器内的压力油经A1、A2到被控制元件，使
被控制元件按要求执行动作，导阀对被控制元件的
控制是一种先导控制。
2．2 低压导阀
低压导阀设计要求与高压导一致，只是将阀芯
反装，如图2b。调定时，弹簧给阀芯一个预紧力，当
感测压力低于预紧力时，阀芯被推开，A1、A2导通
进入工作状态。
3 液压控制系统
液压控制系统如图3。
^K
a 高压
系统
●K
b 低压
l一手轮；2一调压弹簧；3一阀芯；4一感测阀芯
图2 导阀结构及工作原理
3．1 液动截断阀关闭
液动截断阀上端及控制装置台面上都设有显示
阀门开关位置的指示器，系统在运行过程中，高、低压
导阀的感测和调定压力都可以由压力表及压力指示
器显示出来。装置采用液动截断阀出口后端气压作
为控制信号，指令控制系统自动使液动截断阀瞬时关
闭。控制气压可根据场站设备或输气管线承压能力
调节，即高压为2～8 MPa，低压为0．5～5．0 MPa。
第39卷第7期 曾玉斌，等：SSVH井口安全液压截断系统
23 22 21
1一SB手动泵；2一单向阀；3一单向阀；4一紧急截断开关；5一液控单向阀；6一高压导阀／液控开关；
7一低压导阀／液控开关；8一低压导阀／调节溢流阀；9一蓄能器压力表；1O一蓄能器；11一气液转换器I；
12一气液转换器Ⅱ；13一易熔塞；14一低压气控阀开关；15一高压气控开关；16一高压压力表；
17一低压压力表；18一高压导阀；19一低压导阀；2O一液控单向阀卸压开关；21一低压导阀指示器；
22一高压导阀指示器；23一液动阀指示器；24一手动换向阀；25一液动截断阀
图3 液压控制系统
被感测的气源信号经气液转换器进入高压导阀
和或低压导阀。当压力增高(或降低)时，高压或低
压导阀接通，蓄能器内的压力油通过高压或低压导
阀进入液控单向阀的控制口x，打开液控单向阀，此
时蓄能器内的压力油经液控单向阀P口进入，A 口
输出，再进入液动截断阀驱动油缸的上腔，推动主阀
闸板向下运动，油缸下腔的液压油经手动换向阀回
油箱，完成液动截断阀的关闭动作，切断管线气源。
除了气源压力导致液压截断阀关闭以外，系统还能
感测由着火引起的低压管路欠压情况，当着火温度
达到易熔塞熔化温度时，造成感测低压管路欠压而
关闭液压截断阀。
3．2 液动截断阀开启
排除故障，场站设施或长输管线要投入再运行
时，需重新开启液动截断阀。先使液控单向阀的阀
芯复位，以免蓄能器内压力卸完，只要打开单向阀卸
压开关，让液控单向阀内的控制压力卸完，在弹簧作
用下阀芯即可复位。再将手动换向阀手柄换向“开”
位，使油缸上腔的回油路与油箱接通后启动手动泵，
油泵压力油经手动换向阀进入油缸下腔推动活塞向
上运动，油缸上腔的液压油经手动换向阀回油箱，完
成液动截断阀的开启动作。启开动作可在油缸上部
指针或阀位指示器上显示。
3．3 蓄能器补压和卸压
当完成一次液动截断阀的开关动作后，需对蓄
能器补压，以备再次使用。先要对液控单向阀进行
复位(即让液控单向阀处于关闭状态)，再将手动换
向阀处于“蓄能”状态，关闭高压气控开关和低压气
控开关，启动手动泵，即可对蓄能器进行补压。卸压
时只需打开蓄能器开关(紧急截断开关)和液控单向
阀卸压开关，油液即可回到油箱，其压力值由压力表
指示。
3．4 控制压力的调节
3．4．1 高压截断
打开高压液控开关，关闭高压气控开关，将高压
导阀的压力调到最高位置，启动手动泵，使控制压力
达到需要的压力值(观察压力表和高压导阀指示器)
后，停止启动手动泵，再将高压导阀的压力逐渐下
调，直到液动截断阀的关闭动作开始为止，此时观察
到的压力值即为调定压力，但需要重复调节2次以
上，无误后锁定高压导阀压力，并关闭高压液控开
关，打开高压气控开关，让系统进入待工作状态。
· 72· 石油矿场机械 2010年7月
3．4．2 低压截断
打开低压液控开关，关闭低压气控开关，将低压
导阀的压力调到最低位置，启动手动泵，使控制压力
达到需要的压力(观察压力表和低压导阀指示器)
后，停止启动手动泵，再将低压导阀的压力逐渐上
调，直到液动截断阀的关闭动作开始为止，此时观察
到的压力值即为调定压力，同样需重复调节2次以
上，无误后锁定低压导阀压力，并关闭低压液控开
关，打开低压气控开关，让系统进行待工作状态。
调定压力时，液动截断阀应处在未与管线连接
之前，如已经连接，油管应暂不与液压截断阀油缸连
接，以避免不必要的关闭，只需观察油管出油情况
即可。
3．5 紧急截断和火警截断
当井场发生异常情况时，若高(或低)压导阀或
气液转换器之一出现故障，不能打开液控单向阀，无
法关闭液动截断阀时，可立即手动打开紧急截断开
关即蓄能器压力油开关，并立即开启单向阀，压力油
立即使液动截断阀截断井口气源。当安装在井口装
置及输气管线处的易熔塞在发生火灾时感受温度达
到240℃ 时，易熔合金熔化，造成管线欠压，低压导
阀作用，完成低压截断动作。重新工作时需重装一
个易熔塞。
4 主要技术参数
蓄能器工作压力 l0～21 MPa
高压控制压力2～8 MPa；2～32 MPa
低压控制压力0．5～5．0 MPa
关闭时间≤5 S
充氮压力 7 MPa±0．7 MPa
油箱容积10 L
手动泵排量7 mL／次
适应温度一19～121℃
适用介质原油、含硫天然气
5 检测结果
a) 该系统设计、选材、制造、检验符合API
Spec 6A和SY／T5127-2002标准。
b) 执行机构采用液压截断，关闭动作可靠；
无需电源，性能稳定，防腐、防爆性能好。
c) 具有高压、低压、火警自动截断功能，适用
于井口紧急截断，能满足现场安全生产的需要。
6 结论
1) 该系统主要由液动截断阀与液压控制装置
2大部份组成。当高(低)压感测管路的压力超过
(低于)设定的值以及火警感测元件感测的温度达到
设定值时，可通过蓄能器储存的高压液压油来自动
关闭液动截断阀，截断井口气源，保护人员和设备的
安全。
2) 现场试验证明，SSVH 系统具有井口高压
及输送低压控制功能，并带有火警截断功能，是一种
综合控制装置。由于在本系统中用于实施感测、控
制、执行、显示及紧急截断功能的机构全部采用液压
传动，因此无堵塞、腐蚀隐患，无需电源，适应性好，
无爆炸隐患。
3) 导阀可接收外部的压力信号，还可将压力
信号变为对换向阀的执行信号，其动作的灵敏性和
准确性高，且价格低，易于维修。
4) 系统配有高压、低压压力表，低压、高压导
阀指示器及液动阀指示器，有利于操作者全面监控。
5) 控制系统采用蓄能器和手动泵作为动力
源，动力平稳，不受外界干扰。液动截断阀采用双作
用油缸，动作迅速、平稳、可靠。无需电源，具有优良
的防爆性能。
6) 采用国产化的通用可靠液压元件，可靠性
高、成本低，维修性好。
参考文献：
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