SY/T 5053.2-2020 石油天然气钻采设备 钻井井口控制设备及分流设备控制系统.pdf
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限位开关limitswitch
主蓄能器系统mainaccumulatorsystem 由水上蓄能器系统和所有安装在LMRP上的蓄能器(如果适用)组成的设备,是主指 部分(不是用于分流器、紧急系统或辅助系统的专用蓄能器)
SY/T 5053.22020
螺栓标准SY/T50532=2020
SYT50532=2020
3.1.83 共享shared 可以被用作一个以上用途的元件或系统。 3.1.84 剪切和密封shearandseal 在井筒中剪切管柱并实现井筒压力密封的操作。 注:另请参阅MOPFLPS(见3.1.60)。 3.1.85 剪切压力shearpressure 剪切所需的闸板防喷器操作压力。 3.1.86 剪切比(剪切闸板防喷器)shearratio(shearramBOP) 剪切操作时的有效操作总面积(包括升压缸)除以闸板轴面积。 3.1.87 缠缆轮sheave 截面设计成可将一定尺寸的绳子、电缆、电线或软管束按某一弯曲半径缠绕在其圆周上的轮子或 滚筒,该截面的形状通常用来改变缠缆方向和支撑管缆。 3.1.88 极阀shuttlevalve 带有两个或两个以上进口而只有一个出口的阀。 注:当液体从其中一个进口进人时,梭阀的阀芯将其他进口封死,只允许流向出口。 3.1.89 电磁阀solenoidvalve 一种利用电磁线圈操作的阀,用于液压或气动系统的功能或信号控制。 3.1.90 排出液spentfluid 从功能控制口排出的液压控制液。 3.1.91 储存的液压液体积storedhydraulicfluidvolume 蓄能器系统从系统额定压力降到预充压力时所排出的液体体积。 3.1.92 系统额定压力systemratedworkingpressure 存储控制液的蓄能器总成的最大设计压力。 3.1.93 试验压力testpressure 为验证元件或系统的结构和承压的整体性能,对其试验时所达到的压力值。 3.1.94 脐带缆umbilical 提供电力、传输通信数据及控制信号、输送化学药剂等且安装在固定平台、浮式生产设施、陆地 设施与水下生产系统之间的管缆。
3.1.83 共享shared 可以被用作一个以上用途的元件或系统。 3.1.84 剪切和密封shearand seal 在井筒中剪切管柱并实现井筒压力密封的操作。 注:另请参阅MOPFLPS(见3.1.60)。 3.1.85 剪切压力shearpressure 剪切所需的闸板防喷器操作压力。 3.1.86 剪切比(剪切闸板防喷器)shearratio(shearramBOP) 剪切操作时的有效操作总面积(包括升压缸)除以闸板轴面积。 3.1.87 缠缆轮sheave 截面设计成可将一定尺寸的绳子、电缆、电线或软管束按某一弯曲半径缠绕在其圆周上的轮子或 滚筒简,该截面的形状通常用来改变缠缆方向和支撑管缆。 3.1.88 梭阀shuttlevalve 带有两个或两个以上进口而只有一个出口的阀。 注:当液体从其中一个进口进人时,梭阀的阀芯将其他进口封死,只允许流向出口。 3.1.89 电磁阀solenoidvalve 一种利用电磁线圈操作的阀,用于液压或气动系统的功能或信号控制。 3.1.90 排出液spentfluid 从功能控制口排出的液压控制液。 3.1.91 储存的液压液体积storedhydraulicfluidvolume 蓄能器系统从系统额定压力降到预充压力时所排出的液体体积。 3.1.92 系统额定压力systemratedworkingpressure 存储控制液的蓄能器总成的最大设计压力。 3.1.93 试验压力testpressure 为验证元件或系统的结构和承压的整体性能,对其试验时所达到的压力值。 3.1.94 脐带缆umbilical 提供电力、传输通信数据及控制信号、输送化学药剂等且安装在固定平台、浮式生产设施、陆地 设施与水下生产系统之间的管缆。
排出液返回液箱或排放到周围的环境时控制阀芯
WPS焊接工艺规程(weldingprocedurespecification)
/PS焊接工艺规程(weldingprocedurespecific
4.1水上防喷器组控制系统
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水上防喷器组控制系统通常为液压液返回液箱式液压控制系统,包括用于存储控制液的液箱、 (给液压液加压)、蓄能器组(存储动力液)、管汇、管路,以及控制阀(为实现防喷器组功能 力液)和用于系统控制的设备。
4.2水下防喷器组分离式液压控制系统
水下防喷器组的远程控制需要特殊设备。除了配备水上控制系统使用的设备外,水下分离式控制 系统还需要使用控制软管束传输水下液压控制信号。同时也需要安装在LMRP上的两个水下控制盒, 其上面的先导阀为防喷器组功能导入动力液。使用过的水基液压液通常在海底排放。软管卷筒用于收 放软管束。同时使用两个水下控制 束是为了实现穴余
4.3水下防喷器组电液/复合式(MUX)控制
在深水条件下,水下电信号比液压信号的响应时间更短。电液系统利用多芯传导电缆,每个动作 都由一对电缆来传递给电磁阀,电磁阀再将液压信号传递给控制防喷器组动作的液压阀。复合式控制 系统使用一系列电子信号,由共同的传导系统传递。为了保证离散信号、串音或短路电流不致造成误 梁作,系统对电子数据进行处理和传输,从而保证信号和指令信号的安全,
分流器系统通常直接采用液压方式控制。相关阀
4.5辅助设备控制系统和连接接口
浮式钻井作业可以通过控制系统操作各种辅助功能,例如伸缩节封隔器、锁/销连接、隔水管 体控制设备等。这些辅助控制设备在本标准中未进行具体描述,应遵守本标准提供的相关引用 类似设备的要求。
当主控制系统失效时,可以使用备用控制系统来操作选择的井口控制、断开或恢复功能 能的组合。备用控制系统包括声控系统和遥控潜水器操作控制系统,
4.8应急解脱程序(EDS)
EDS是一个用于使防喷器组和控制设备处于所需状态,并将LMRP与下防喷器组脱开的预设 功能序列。当浮式钻井船上发生特定紧急情况时,钻井人员会激活EDS。这些控制设备在本标 行具体描述,应遵守本标准提供的相关引用标准和类似设备的要求。
由控制系统制造商设计或提供的第4章确定的井口控制系统和设备,应不低于本标准的要求
在按照销售订单制造设备或发出库存设备前, 设备制造商的技术主管部门应确认其设计满足 中的所有要求。设计验证和确认应符合APISpecQ1的要求
5.3.1购买方应为防喷器组和其他要控制的设备提供所有必要的信息,以确保控制系统设 准的要求。
的要求。 3.2应为所有提供的设备确定以下内容,并形成文件随机交付给买方: a)液压容积要求。 b)系统额定压力。 c)环境条件:使用在不同环境中的每个子系统或组件的设计应考虑以下参数,并形成文件随机 交付给买方: 1)应确定控制系统工作的预期环境温度,或者将工作环境温度控制在设备允许的温度等级范 围内, 2)电气外壳防护等级:应根据GB/T4208或等效的国家或国际标准,确定使用环境下电气 外壳的防护等级; 3)腐蚀性环境:应确定需要特殊材料或阴极保护的水下或飞溅区设备: 4)湿度等级:应确定控制系统工作的预期环境湿度,或者将工作环境湿度控制在设备允许的 湿度等级范围内; 5)危险区域分类:设备应按照国家或国际标准设计(参考APIRP500等)
2应为所有提供的设备确定以下内容,并形成文件随机交付给买方: a)液压容积要求。 b)系统额定压力。 c)环境条件:使用在不同环境中的每个子系统或组件的设计应考虑以下参数,并形成文件随机 交付给买方: 1)应确定控制系统工作的预期环境温度,或者将工作环境温度控制在设备允许的温度等级范 围内, 2)电气外壳防护等级:应根据GB/T4208或等效的国家或国际标准,确定使用环境下电气 外壳的防护等级; 3)腐蚀性环境:应确定需要特殊材料或阴极保护的水下或飞溅区设备: 4)湿度等级:应确定控制系统工作的预期环境湿度,或者将工作环境湿度控制在设备允许的 湿度等级范围内; 5)危险区域分类:设备应按照国家或国际标准设计(参考APIRP500等)
制造商应将每一型号产品的设计数据手册在该型 设计数据手册宜为: a)标题页。 b) 前言。 c) 目录。 d)典型尺寸和容量计算。 e)系统额定压力。 f)温度范围和各个子系统的环境等级。 g)符合标准的图纸和计算书。 h)消耗品清单。 i)适用的标准及规范清单。 i)设备安装位置说明。
制造商应将每一型号产品的设计数据手册在该型号最后一台交货后保存不少于10年。 设计数据手册宜为: a)标题页。 b)前言。 c)目录。 d)典型尺寸和容量计算。 e)系统额定压力。 f)温度范围和各个子系统的环境等级。 g)符合标准的图纸和计算书。 h)消耗品清单。 i)适用的标准及规范清单。 j)设备安装位置说明。
5.5.1液箱的设计应确保能够容纳待储存的
液箱的设计应确保能够容纳待储存的液体。
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5.5.2每个液箱应提供清洗孔或清洗窗,以便于打扫清洗。清洗口直径应不小于102mm(4in)。至少 应有一个检查口位于液箱的最高液面之上。 5.5.3为防止超压,每个液箱应有排气孔,其气体排出量应大于液体输入量(对混合液箱,输入量包 括来自于蓄能器的流量)。排气孔不应出现自身机械堵塞或封盖。 5.5.4在计算液箱的尺寸的要求中,应包括在系统正常操作过程中排回液箱的蓄能器的容量。 5.5.5在注人液体之前,应清洗和冲洗液箱中的所有焊渣、机器切屑、沙子和任何其他污染物
5.6.1液压液箱的可用容量应至少是蓄能器系统储存的液压液容量的两倍。低于泵正常运行所需液面 的液体不能视为可用容量的一部分。在正常工作期间,液箱设计应确保液面保持在任何观察口之下, 并且可用容量满足要求。 5.6.2返回液箱的液压系统不需要自动混液系统。 5.6.3可接受分批混合液,或者不需要混合的液压液注人液箱。 5.6.4可提供泵关停液面和低液面报警,以便在发生气蚀之前关停泵。如果安装了泵关停装置,则泵 应能越过关停装置手动操作。
5.7排放到环境中的液压液箱
控制系统液箱的有效容积应至少等于所有水上蓄能器储备的液压液的体积。液箱中液面以上应有 足够的空间,保证最大一组蓄能器向液箱排液时不发生外溢。 注:低于泵正常运行所需液位的液体不能视为可用容量的一部分。 在正常工作期间,液箱设计应确保液面保持在任何观察口之下,并且可用容量满足要求。此类型 的系统应配置自动液压混合系统。
5.7.2控制液原液箱
期浓度值来计算。它应具有足够的容量, 至少10倍的混合主蓄能器 控制液原液
如果安装了乙二醇液箱,则应使用控制液所处的最低预期环境温度下的最天预期乙二醇/水的 确定液箱尺寸。液箱应有足够的容量来容纳足够的乙二醇,以混合至少1.5倍的控制系统中的 和水下)蓄能器动力液容量。
5.8.1液压液混合系统应设计成自动运行式。 5.8.2当混合液达到液箱的设定关停液面时,系统应自动停止。 5.8.3混合系统应在液面降低到关停液面以下10%之前自动重启。 5.8.4混合系统混合液体的混合比,应能够满足预期环境温度的防冻要求。同时,混合系统提供的流 量应至少等于泵系统的总排量。 5.8.5用户应能根据水溶性润滑剂制造商推荐的范围调节自动混合系统,包括适当的乙二醇配比。 5.8.6自动混合系统宜具有手动可选功能,应提供取消自动混合系统的功能。
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5.9.1应对液压液进行过滤,以确保按照控制系统制造商的要求正常运行。主系统液压动力液供给应 采用并联安装并带隔离阀的双过滤器(便于不停机维护)。 5.9.2过滤器可允许对堵塞的元件执行手动或自动旁通,从而不中断系统运行。如果使用自动旁通 应配置旁通指示器。 5.9.3过滤器外壳应安装在无障碍的位置,以方便维护。
5.10关闭、剪切和密封操作
过程。MOPFLPS不是恒定不变的数值,由于环境条件不同,例如,井筒压力会随温度变化而变化 因此,MOPFLPS应使用最大值。 5.10.2剪切和密封是剪切钻杆、密封井筒和锁定密封闸板的过程。根据工作情况,井筒压力可能会 升高,从而影响到所需的工作压力,该过程的功能要求应取决于所使用的设备。 a)对使用全封剪切闻板的防喷器组,剪切和密封的定义是以所需的操作压力关闭全封剪切闻板 以剪切钻机上便用的剪切压力最高的钻杆,同时密封井筒和锁定全封剪切闸板。 b)对使用套管剪切闸板和全封剪切闸板来实现剪切和密封的防喷器组,剪切和密封的定义是以 所需的操作压力关闭套管剪切闸板,以剪切钻机上使用的剪切压力最高的钻杆,同时以所需 的操作压力关闭裸眼时的全封剪切闸板,以密封井筒和锁定全封剪切闸板。 c)对于具有剪切和密封井筒的附加功能的防喷器组,这些功能应满足剪切和密封要求
5.11失效模式分析(FMEA)和设计确认试验
应根据GB/T7826或等效的国家或国际标准(包括应急和辅助系统),对每个控制系统设计进行 FMEA,直至最低可维护的组件。FMEA用于识别和控制与控制系统功能相关的风险。FMEA应确定 对风险进行识别、评估和应对的技术、工具及使用方法。 注:FMEA可考虑失效严酷度、探测方法和发生概率
5.11.2防喷器功能
FMEA应包括局部、系统和全局影响。如APIStd53及下文的定义,全 功能失效。 a)对于水上防喷器组: 1)关闭和密封钻杆、油管、套管或尾管, 2)关闭和密封空井: 3)起下钻柱: 4)剪切钻杆或油管并密封井筒(用于带剪切闸板的水上防喷器组)。 b)对于水下防喷器组: 1)关闭和密封钻杆、油管、套管或尾管; 2)关闭和密封空井: 3)起下钻柱, 4)将钻杆悬挂在闸板防喷器上并控制井筒, 5)剪切钻杆或油管并密封井筒;
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6)解脱隔水管与防喷器组的连接: 7)在钻杆断开后执行井循环; 8)在防喷器组中循环以去除积存气体: 9)自动剪切停机系统(DMAS), 10)EDS(如适用)。 除直接连接到防喷器功能端口的梭阀和相连管线外,水下控制系统不应出现导致无法操作防喷器 系统的水下元件单点故障
3.1应对新设计的或重新设计时使用之前未经过验证的元件的主要、辅助或紧急控制系统设 确认测试或分析。
5.11.3.2测试或分析应满足以下内容
a)具有可识别的探测方法(如报管)的每种非破坏性局部、系统和全局失效模式的结果都应按 FMEA的规定运行。能保证实际测试的故障模式,应是有可能导致控制系统无法按照本标准 的要求运行的故障模式。 b)该功能满足本标准中规定的要求。 c)满足关闭时间的能力。 d)该设备适用于特定用途,适用于运输、装卸、安装和操作中所处的环境。 e)对于水下使用的系统,防喷器组上储能瓶(在钻机设计水深处)计算体积测试应通过一组水 上蓄能器模拟水下蓄能器的排放容积。安装在隔水管上的刚性导管的压降,应根据所需的最 大流量(在最大设计深度)来计算。对厂内测试,可采用有等效压降的软管。 f)如果使用分析作为测试的替代方法,制造商应根据事实提供信息。此类事实可通过分析、测 量,观察以及使设备按规定方式运行的其他此类研究方法来证明,
5.12.2钻机动力失效
任何钻机动力供应(电力、压缩空气等)的失效,不应立即导致并口控制设备的 5.16.2。
控制站应有满足要求的备用动力源,见5.17.2
控制站应有满足要求的备用动力源,见5.17.2
5.12.4动力失效的后续操作
在动力失效后,控制系统动力的恢复不应导致控制系统功能自动操作
5.12.5与规范的符合性
水上和水下控制系统制造商的设计和元件选择过程应确保货品、子供应商的材料和制造商自已 不低于适用的行业标准和本标准的要求。
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5.12.6购买方提供的信息
购买方应提供以下内容的完整描述和功能规范: a)要控制的设备。 b)工作条件。 c)制造商设计和制造符 可应用细节
主泵系统是为主控制系统的液压功能提供动力液的泵系统。主泵单元用于为防喷器控制系统 夜压液,也可用于向专用蓄能器系统提供液压液
主泵单元应至少包括两个泵系统,每个泵系统至少有一个独立的动力源。 注1:每个泵系统由一个或多个泵组成, 注2:独立动力源是指各个动力源之间不会因另一个泵系统的动力源的故障而受到影响。 注3:独立动力源的示例包括: 独立电源包括全电动力钻机的应急总线供电、电动钻机上由独立总线或总线上每路有独立开关供电的 单独电机和电机控制器; 在使用压缩空气的钻机上,只有在空气压缩机是由一个不同的原动机提供动力,或者空气压缩机的电 机是由与泵的主动力供应系统相独立的、有单独的母线的系统提供动力,或有足够的空气贮量来满足 5.13.3的要求时,压缩空气才能作为一个独立的动力源。
主泵单元应包括以下内容: 泵系统的累积输出容量应足以在15min内将主蓄能器系统的压力从预充压力升至系统额定压 力的98%~100% 在失去一个泵系统或一个动力系统时,剩余的泵系统应能够在30min内将主蓄能器系统的压 力从预充压力升至系统额定压力的98%~100%
5.13.4 泵隔离要求
每个泵都应设有供液隔离阀和卸荷阅,这些阅不应影响其他泵的运行。
如果使用气动泵,则气动泵应能够使用0.52MPa(75psi)气源将蓄能器充至系统额定压力的 98%~100%。
每套泵系统至少应有两套限制泵输出压力的超压保护装置: a)一套装置应确保泵的输出压力不超过系统的额定压力。 b)第二套装置通常是溢流阀。溢流阀的设定压力应不高出系统额定压力的10%。溢流阀和溢流 管路的溢流能力应具备在泵的最大排量时其压力不超过系统额定压力的133%,应通过设计计 算或试验的方式加以验证。
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c)泵系统的超压保护装置应直接安装在控制系统中通往蓄能器的供液管路上,该管路上不应 有影响其发挥作用的阀或其他类似装置。 d)主液压管线上的溢流装置应自动复位,爆破片或不复位的溢流阀将使压力调节能力完全失效 不应使用,
主泵应在系统压力降至系统额定压力的90%之前自动启动,并在系统额定工作压力的98% 之间自动停止。
辅助泵应在系统压力降至系统额定压力的85%之前自动启动,并在系统额定压力的95%~ 100%之间自动停止。 注:它提供与主泵类似的运行方式,不同之处在于启动辅助泵的调定点可以稍微调低,以避免两个泵系统同时 启动。
5.13.9低液位关停
如果在任何液箱中安装了低液位关停装置,以便在发生气蚀现象之前关停泵,则应有声光报警在 主系统和至少两个远程位置上指示该状态。
如果主泵系统不能为专用蓄能器系统提供液压液,则专用蓄能器系统的泵系统应 包两不东 系统,每个泵系统至少有一个独立的动力源。 注1:每个泵系统由一个或多个泵组成。 注2:独立动力源是各个动力源之间不会因另一个泵系统的动力源的故障而受到影响。 注3:除非空压机是由不同的原动机提供动力,或者空压机的电机是由独立于泵的主电源的系统供电,否则压缩 空气不被作为独立的动力源。
泵系统的累积输出容量应足以在60min内将专用蓄能器系统从预充压力充至系统额定压力的 98%~100%。在失去一个泵系统或一个动力系统时,剩余的泵系统应能够在120min内将专用蓄能 器系统从预充压力充至系统额定压力的98%~100%
主泵系统应在系统压力降至系统额定压力的95%之前自动启动,并在额定压力的98% 之间自动停止,
辅助泵应在系统压力降至系统额定压力的90%之前自动启动,并在系统额定压力的95% 之间自动停止。
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5.14.5泵隔离要求
若使用气动泵,则空气泵应能够使用0.52MPa(75psi)的气压供应将蓄能器充至系统额定压 8%~100%。
每套泵系统至少应有两套超压保护装置: a)一套装置应确保泵的输出压力不超过系统的额定压力。 b)第二台装置通常是溢流阀。溢流阀的设定压力应不高出系统额定压力的10%。溢流阀和溢流 管路的溢流能力应具备在泵的最大排量时其压力不超过系统额定压力的133%,应通过设计计 算或试验的方式加以验证。 c)泵系统的超压保护装置应直接安装在控制系统中通往蓄能器的供液管路上,该管路上不应装 有影响其发挥作用的阀或其他类似装置。 d)溢流装置应自动复位,爆破片或不复位的溢流 节能力完全失效,不应使用
输电线路标准规范范本14.8.1应能由主控制系统和在至少两个控制站(包括司钻台)的位置监控专用蓄能器的压力。
5.15防喷器控制阀、接头、管线和管汇
所有阀门、连接件、管路、挠性管线、软管和其他压力保持元件(如压力开关、传感器、变送器 等)的额定压力应至少等于其安装管路的额定压力。
5.15.3蓄能器瓶和管汇
蝶阀标准政符合ASMBB31.3或同等经认可的国家或国际
5.15.3.1蓄能器应符合设计要求,并按照14.2.3和14.8.4中列出的适用规范性引用文件进行记录。 5.15.3.2主蓄能器系统的设计应使单个蓄能器或蓄能器组或两者的失效导致的蓄能器系统总容量损 失不超过25%。 5.15.3.3每个蓄能器组上应安装压力隔离阀和卸荷阀,以便于检查预充压力或将控制液从蓄能器组 排回油箱。 5.15.3.4囊式和浮式蓄能器应垂直安装。 5.15.3.5囊式蓄能器的预充压力应大于系统额定压力的25%,以降低气囊损坏的风险。在水下使用 囊式蓄能器时,应使用绝对压力来确定最小预充压力(即以psia为单位的预充压力应大于以psia为 单位的系统液压的25%)。 5.15.3.6专用蓄能器系统可专用于一个控制系统(如分流器控制系统)、应急系统(如DMAS)或专
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