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中国石油天然气集团公司
技术开发项目立项建议书
项目名称：海洋防喷器研制
课题名称：
项目建议人：
申报单位：
主要协作单位：
中国石油天然气集团公司科技发展部编制
年 月 日填
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一.项目概要
防喷器是井控设备中的核心设备，用于控制井口压力，实现近平衡或欠平衡压力钻井，提高钻井速度及质量。在钻井作业中，一且发生滋流、井涌、井喷等紧急情况，操作人员应立即发出关井指令，防喷器应迅速启动关井。此时防喷器一且失效，将导致井喷等恶性事故，造成设备损坏和人员伤亡。因此，防喷器是保证钻井作业顺利进行和人身安全的关键环节之一。
深水防喷器是深水钻井作业安全的关键设备，但在其控制系统的研制领域，目前国内尚处于空白。深水钻井是海洋石油勘探开发的发展趋势，而深水防喷器组是保证安全钻井的最关键的设备，其作用是在发生井喷、井涌时控制井口压力，在台风等紧急情况下撤离时关闭井口，保证人员、设备安全，避免海洋环境污染和油气资源破坏。由于深海抢险、逃生和救援极为困难，因此对深水防喷器组及其控制系统的技术性能和可靠性要求非常高。
二. 立项的必要性及意义
目前关于深水防喷器组控制系统，其生产制造技术集中在少数外国公司手里，基本被其垄断。国外的防喷器产品主要有两种控制形式——液压控制和电液控制。液压控制系统成本低，工作可靠，防爆性能好，技术相对成熟，但响应时间比较长.目前多适用于近距离和浅水钻井防喷器控制。电液控制采用电源及电气控制元件和电传感元件，先导控制时间短，从而缩短了防喷器开、关所需的时间，适合于远距离控制。电液控制系统根据电信号的传输方式，可以划分成单路电液控制系统和多路电液控制系统。所谓的单路控制是指每一个水下电磁阀在平台控制柜上都有一个与其对应的独立的电信号传输路径。一个多芯的电缆可以提供多个信号传输路径，而电缆的铠装就作为通常的接地回路。如果水下的需求功能点特别多的话，就需要有足够多的电缆来传输控制信号。功能越多，控制电缆的直径越大，缠绕电缆的滚筒的直径就会越大，生产制造的成本也就越高。平台控制柜通过一根光缆或者通讯电缆来传输全部的控制信号。控制信号经过平台上的多路控制系统连续化和编码后.通过光缆或者电缆传输到水下控制箱.水下控制箱内的电子模块将控制新后进行解码，在功能执行前要将信息重新传递校验无误后。与单路电液控制系统相比，控制电缆或者光缆的数量减少许多，下放电缆的滚筒的体积也相应的减少，从而能节约一定的成本，此外多路控制系统的逻电液控制的优点如下：1响应速度快：电信号的传输时间几乎是一瞬间就可以完成的，而液压信号的传输则需数秒甚至数十秒，水深越深，电液控制系统可以节省的时间就越多。
ＰＬＣ与ＤＣＳ ＰＬＣ ａｎｄ ＤＣＳ
地面防喷器控制装 置远控系 重匹 糸 自动化技术与应用 ２０ｌ２年第３１卷第３期
统的研制与应用
王涛 ，丁辉 ，刘军２，李浩１。滕湃
（１．中海油能源发展油田建设工程公司，天津３００４５２；２．中海油秦皇岛３２—６／渤中２５—１作业分公司，天津３００４５２）
摘要：电控气型地面防喷器控制装置远控系统采用先进的ＳＩＥＭＥＮＳ ｓ７—３００系列ＰＬＣ和ＰＲＯＦＩＢＵＳ总线技术，使得地面防喷器
控制装置对防喷器的控制时间大大缩短，提高了整个控制系统的安全、可靠性；通过电气按钮实现对防喷器的控制，通过增加 声、光报警系统、控制状态指示灯、压力显示数码管，提高了作业人员的可操作性，使得整个控制系统更加人性化。 关键词：地面防喷器控制装置；远控系统；电控气控液；ＰＬＣ 中图分类号：ＴＭ５７１．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３—７２４１（２０１２）０３ ００４７—０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｒｉｌｌｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｎ
Ｇｒｏｕｎｄ ＢＩｏｗｏｕｔ Ｐｒｅｖｅｎｔｅｒ ＣｏｎｔｒｏＩ Ｄｅｖｉｃｅ
ＷＡＮＧ Ｔａｏ ，ＤＩＮＧ Ｈｕｉｌ，ＬＩＵ Ｊｕｎ２，ＬＩ Ｈａｏ ，ＴＥＮＧ Ｐａｉ
（１．Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｅｒｖｉｃｅｓ—Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｎｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，ＣＮＯＯＣ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００４５２ Ｃｈｉｎａ；
２．ＱＨＤ ３２—６＆ＢＺ２５—１ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，ＣＮＯＯＣ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００４５２ Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｅｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ・－ｇａｓ－－ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｎｄ ｂｌｏｗｏｕｔ ｐｒｅｖｅｎｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｅｖｉｃｅ ｔａｋｅｓ ＳＩＥＭＥＮＳ Ｓ７—３００ ＰＬＣ ａｎｄ Ｐｒｏｆｉｂｕｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｔ ｍａｋｅｓ ｂｌｏｗｏｕｔ ｐｒｅｖｅｎｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｉｍｅ ｓｈｏｒｔｅｎｓ ｇｒｅａｔｌｙ．ｅｎｈａｎｃｅｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓａｆｅｔｙ，ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｉｃ ｂｕｔｔｏｎ ｆｏｒ ｂｌｏｗｏｕｔ ｐｒｅｖｅｎｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｕｎｄ，ｌｉｇｈｔ ａｌａｒｍ ｓｙｓｔｅｍ，ｃｏｎｔｒｏｌｓ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ，ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｉｇｉｔａｌ ｔｕｂｅ，ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ｍａｎｅｕｖｅｒａｂｉｌｉｔｙ， ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｒｅ ｈｕｍａｎｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｎｄ ｂｌｏｗｏｕｔ ｐｒｅｖｅｎｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｅｖｉｃｅ；ｒｅｎｏｖａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ—ｇａｓ—ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｉｑｕｉｄ；ＰＬＣ
149 技术研究2023年第6期
1 引言海洋水下井口装备与水下采油树、水下管汇、水下远程控制系统一同构成水下生产系统，是水下生产系统中的关键组成部分，可以承受和隔离井下压力以及连接和支撑防喷器组与套管串，保证了井筒完整性。目前，国内深水水下井口生产及现场服务集中掌握在美国的FMC公司、GE-VetcoGray公司、Cameron公司、Drill-Quip公司及挪威的AkerSolutions公司等5家公司[1]。深水水下井口长期依赖进口，使用过程中存在供货周期长、关键配件供应短缺、服务费用昂贵等情况，且敏感地区拒绝提供技术服务，国产化需求迫切。近年，我国以宝鸡石油、华北荣盛、江钻机械、中海油、山东威飞、上海霞为为主等的多家公司，对国内水下装备进行技术攻关，开展相关研究，为我国的深水设备国产化提供较好的技术支持。2 国外深水钻井水下井口技术现状国外水下井口经历了从简单到复杂，从浅水到深水的漫长发展历程，根据作业船只的不同，开发出了适用于浮式钻井平台的水下井口、以及适用于自升式平台或者座底式平台的泥线悬挂水下井口（包括常规泥线悬挂水下井口以及钻通式泥线悬挂水下井口，以下统称“泥线井口”）两个系列（见图1），形成多种压力等级、多种尺寸的系列化产品，并衍生出了用于连接地面井口与水下井口、用于连接地面井口与泥线井口的井口回接系统及张力悬挂系统，本文主要针对深水水下井口开展论述。图1 国外水下井口技术系列目前， FMC公司、GE-VetcoGray公司、Cameron公司、Drill-Quip公司、AkerSolutions公司的水下井口产品已成系列化，相关水下井口产品在南中国海深水钻井中都得到了广泛的应用。为了满足超深水、高温高压的特殊需求，上述厂家均在研制和推广压力等级更高、承载能力更大、疲劳寿命更长、扩展性更强的高性能。DRIL QUIP研发了SS-10和SS-15系列产品，并深水水下井口研究现状及发展建议李健 关清涛中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 300452摘要：深水水下井口在水下生产系统中是不可或缺的关键设备，起到承受和隔离井下压力以及连接和支撑防喷器组与套管串的作用。深水水下井口长期被国外公司垄断，“卡脖子”严重，长期依赖进口；近年，为缩小与国外装备的技术差距，我国不断在深水水下井口方面取得显著进步。通过对国外及国内水下井口的研究现状进行介绍，对比国内外深水水下井口技术差距，提出适应于我国的水下井口发展建议。关键词：水下井口 研究现状 技术差距 发展建议Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄｅｅｐ－ｗａｔｅｒ ｓｕｂｓｅａ ｗｅｌｌｈｅａｄＬｉ Ｊｉａｎ，Ｇｕａｎ ＱｉｎｇｔａｏCNOOC Ener Tech-Drilling & Production Co.，Tianjin 300452Abstract：Deepwater subsea wellheads are essential components of subsea production systems to withstand and isolate downhole pressure and to connect and support the BOP and casing string. Deep-water wellhead has been monopolized by foreign companies for a long time，and the “bottleneck” is serious. In recent years，in order to narrow the technological gap with foreign equipment，our country has made remarkable progress in deep-water subsea wellheads. By introducing the research status of underwater wellheads at home and abroad，and comparing the technological gap of deep-water underwater wellheads at home and abroad，the development suggestions of underwater wellheads suitable for our country are put forward.Keywords：Underwater wellhead；Research status；Technological gap；Development proposal
FP120-70EE级防硫型井口电缆防喷装置
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一． 整套系统配置 序号 产品名称 规格型号 数量 备注
1 注脂液控控制装置（含卷绕系统） ZYK-70 1组
柴油机气动系统。 1组 进口柴油机
林肯泵 140：1 2台 进口林肯泵配置。
2 双闸板液压防喷器 2FZ120-70 1 内装11.8及全封闸板
井口转换法兰 130/70法兰—防喷
器 1 法兰面配保护板，配齐
螺栓螺母垫环。
250井口法兰—防
喷器公母 2
防喷管 FPG120-70*3m 5 配护丝
防喷管 FPG120-70*1.5m 2 配护丝
泄压短接 120-70 1 含针阀、压力表
液动捕集器 BJQ120-70 1
循环三通 ST120-70-2"1502 1
注脂控制头 ZKT-70 1 4级阻流管密封
电缆防喷盒 FPH-70 1
上抓卡器 ZKQ-70 1
液动刮油器 GYQ-35 1
吊装索具 1
天滑轮 1
3 整体拖撬装置 1
4 另定备件
1 注脂控制头维修包 1
密封托 与注脂控制头配套 1
铜导柱 与注脂控制头配套 1
橡胶筒 与注脂控制头配套 1
防喷管密封圈 100
液动捕集器维修包 1
防喷器维修包 1
防喷器闸板 11．8mm 1
阻流管 11．8mm 4
注：1、全套装置由：1、自动控制、注脂及卷绕系统；2、集成主机串；3、整体拖撬三部分组
成。
二．主要技术参数
1、双闸板液压防喷器（2FZ120-70）
工作压力：70MPa（10000Psi）
垂直通径：120mm
上下接型式：由壬连接
液控压力：≤21MPa
闸板规格：11.8mm、全封，（另配8mm）
工作温度：-29～121℃
材料级别：EE
产品规范等级：PSL3
适用介质：石油、天然气、泥浆水、H2S。
执行标准：API spec 16A《钻通设备规范》
2、防喷管（FPG120-70）
