电控液面报警器的研制与应用
达如宝1 李 伟1 杨小冬1 潘多寿2 崔向龙2
1中国石油西部钻探玉门钻井分公司；2中国石油玉门油田分公司钻采工程研究院
【摘 要】随着钻井向深井、复杂地层拓展，油气勘探开发风险日益增大。在钻井风险中，井控风险是重中之重。如何规避钻井井控风险，减少和杜绝事故的发生始终是钻井工作的主要任务，液面报警器能够监测钻井液循环池液面变化，第一时间发现溢流或井漏，确保井控安全。目前钻井现场使用的液面报警器均为气控型，其使用受环境温度影响，经常报警失灵，本文通过分析气控液面报警器使用现状，研制了电控液面报警器，较好的解决了目前在用的气控报警器可靠性差、气管线容易龟裂、断裂的问题。
【关键词】钻井作业；液面报警器；井控风险；电控
钻井作业中，井控风险是整个作业中重要的安全风险，井漏、溢流不能及时发现是造成井控事故的主要原因。以往使用的气控报警系统灵敏度低，气管线破裂、气控阀冻结等容易导致气控报警系统失灵，进而造成井控隐患。因此准确、及时、高灵敏度报警系统在钻井井控中显得尤为重要。
一、液面报警器现状 目前钻井现场在用的气控报警器由气控按钮和气喇叭组成，每一组报警器都需要一个气控喇叭，连接管线都是橡胶管线。主要存在以下问题：
1）夏季施工中，因太阳直射容易导致气管线龟裂漏气，而气管线漏气容易导致报警器失灵；
2）频繁更换气管线成本较高；
3）冬季施工中，气管线由于天气太冷容易变脆破裂，如果气包排污不及时，容易导致气控阀冻结，气控喇叭报警失灵；
4）气控阀件开关需要的推动力较大；
5）气控液面报警器反应灵敏度低。
图1 管线龟裂
图2 更换后的气管线 二、电控液面报警器的研制 1.电控液面报警器组成电控液面报警器主要由液面标尺、行程开关、电喇叭以及控制电路组成。电源由配电房直接引出AC220V，给电控液面报警器配电箱单独供电，在配电箱内安装24V开关电源板，将AC220V电压转换成DC24V电压，整个系统运行中，使用DC24V安全电压，避免人员触电。电喇叭由电磁阀控制，电磁阀线圈电压为DC24V，负极由配电箱开关电源板负极直接引出，正极由配电箱引出，经过行程开关后接至电磁阀。所有行程开关形成并联，任意一个行程开关导通后，电磁阀就会打开发出报警信号。
图3 电源接线示意图2.电控液面报警器原理
循环池内预先安装好浮球和液面直读标尺，直读标尺为四方钢管，在直读标尺上，根据循环池大小，相隔间距对应循环池0.5m³液面处，开6mm孔，设计限位板，后带螺丝杆能够插入对应开孔中，行程开关S1,S2，S3，S4固定安装在循环池面10-80cm处，四方直读标尺上限位板能够触碰行程开关触动按钮。触动按钮触发后，行程开关常开触点会直接导通，使整个回路中电流导通至电喇叭电磁阀正极，电磁阀得电后会打开。电喇叭发出报警信号。电控信号准确灵敏，反应速度快，能有效保证井控安全。
在配电箱上安装手动报警按钮S，手动报警按钮常开触点和行程开关形成并联关系，在坐岗人员发现泥浆液面异常时，能够第一时间按下手动报警按钮，常开触点导通，能使电喇叭导通立即发出报警信号。
图4 电控液面报警器现场安装示意图三、应用情况 电控液面报警器研制成功后，先后在10个井队，20口井投入使用，井队使用过程中发现，电控液面报警器较之前气控报警器灵敏，气控报警器限位板接触气控按钮后，泥浆量减少0.5m³才会发出报警，报警发出信号时间较长。电控液面报警器投入使用后，只要限位板接触行程开关，就会立刻发出报警信号，从接触到发出信号，泥浆量减少不超过0.1m³，而且发出报警声刚开始是间断性的，液面持续减少才会长时间发出报警信号，从间断发出到长时间发出，泥浆量减少不超过0.3m³，稳定性高，在使用过程中未出现故障维护现象。
电控液面报警器自投入使用以来，受到反馈良好。主要具备以下优点：
1）从根源杜绝因气管线龟裂、冻裂漏气、气控元件冻结导致的报警装置失灵问题；
2）电控液面报警器，井控报警可靠性比气控报警装置高；
3）电信号传输较气控信号快，报警灵敏；
4）内部配件结构简单，维护使用方便；
5）减少气管线更换数量，节约了成本。
四、结论与认识 1）液面波动能够直接通过电控液面报警器报警，可靠性、灵敏度高，为井控安全提供了强有力的保障；
2）该装置的研制和应用，较好的解决了以往气控报警装置灵敏度低、可靠性差、气管线容易龟裂、断裂、气控件易冻结的问题；
3）电控液面报警器不需要更换气管线，节约成本；
4）电控液面报警器稳定性强，维护量少。
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