在首次制定的《SY/T 7603-2020 石油天然氣鉆采設備 井口安全控制系統》標準中,對井口安全控制系統的系統、使用環境、防護等級、防爆等級、系統邏輯功能、關斷功能響應時間及主要零部件的技術要求作了明確規定,詳見以下內容。
1、系統要求
1.1 密封性能
在額定工作壓力下,應無任何可見滲漏。額定工作壓力值見表 1。
表 1 井口安全控制系統額定工作壓力與壓力等級對應表

1.2 關閉性能
閥門開啟/關閉的設計使用壽命次數不應少于 200 次。
1.3 儀表顯示功能
具有 SSV 和 SSSV 閥門開關狀態指示功能,包含就地指示和(或)閥位遠傳功能。
控制面板上應能顯示系統各級壓力值。系統配備的壓力表應采用不銹鋼耐震壓力表,且保證正常工作時壓力顯示在 1/3~2/3 量程之間。
具有遠傳功能的壓力系統應配置壓力變送器,電流輸出信號應為 4mA~20mA 或根據實際情況進行選擇。
2、使用環境要求
井口安全控制系統應能夠適應室內外全天候連續運行和操作,能夠在 -40℃~70℃ 溫度范圍內正常工作。
3、防護等級要求
井口控制柜的防護等級不低于 GB/T 4208 中 IP65 等級要求,其配套電氣接線箱防護等級不應低于 IP65 等級要求或根據協議另行定。
4、防爆等級要求
用于具有潛在防爆風險區域的井口安全控制系統,其元件防爆等級應符合 GB 3836.1 中 Exd Ⅱ BT4 Gb 的等級要求。非防爆區域使用的防爆等級可根據協議另行規定。
5、系統邏輯功能要求
典型井口安全控制系統邏輯功能要求見表 2。
表 2 典型井口安全控制系統邏輯功能表

6、關斷功能響應時間
井口安全控制系統關斷功能響應時間應符合表 3 的要求。
7、主要零部件技術要求
7.1 井口控制柜柜體
井口控制柜柜體應采用不小于 2.5mm 厚度的不銹鋼鋼板制作,不銹鋼鋼板尺寸及允許偏差、外形應符合 GB/T 3280 的要求。不銹鋼鋼板可選用 06Cr19Ni10、06Cr17Ni12Mo2 或 022Cr17Ni12Mo2 等材料,化學成分應符合 GB/T 3280 的要求。內部支撐和緊固件的材質應與柜體保持一致。
井口控制柜柜體可采用整體箱式或箱式加安裝支架的結構,箱門打開方式可為前開、后開或側開方式。柜體對接、角接、油箱、接管等焊縫應采用連續焊焊接方式,焊腳為 4mm。其余焊縫可采用間斷焊接,焊縫長度為 50mm,焊縫間隔為 50mm。長度不足 50mm 的焊縫應采用連續焊焊接方式。
所有焊縫應打磨平整、過渡圓滑,表面無肉眼可見缺陷。焊接后的柜體表面應平整、無劃痕、無明顯的焊接變形。
柜體頂部或底部應設置吊裝點。柜體對外連接的接口應采用穿板接頭并設置在柜體外側。
用于沙漠或多雨環境的控制柜柜體應具備遮陽功能或防雨功能。
表 3 井口安全控制系統判斷功能響應時間

7.2 管件及閥門
7.2.1 管件
管件應選用高級冷拔鋼管,外徑和壁厚應符合 GB/T 14976 的要求。管件可選用 06Cr17Ni12Mo2 或 022Cr17Ni12Mo2 等材料,化學成分和力學性能應符合 GB/T 14976 的要求。管件表面應光潔、無劃痕。
對于鋪設長度大于 6m 的管件,宜采用盤管鋪設方式,不宜采用中間接頭或焊接的方式進行連接。
7.2.2 閥門
閥門主要包括球閥、針閥、止回閥、安全閥、中繼閥、快排閥、導閥、電磁閥和調壓閥等。閥門可選用 06Cr17Ni12Mo2 或 022c147Ni12Mo2 等材料,化學成分和力學性能應符合 GB/T 1220 的要求。
閥件應開關靈活,無卡阻現象。閥門的額定工作壓力不應低于系統額定工作壓力。
安全閥應采用彈簧式結構,其開啟壓力應根據回路額定工作壓力進行設定。
中繼閥應具備實現開關功能的本地操作手柄,需要時,能鎖定打開地面安全閥。
快排閥的排量應滿足關閥速度要求。
高低導閥設定值應保證在現場能夠調整,其動作精度不應低于 ±1% 的設定值。
電磁閥應選用低功耗型,工作電壓為直流 24V。氣動回路電磁閥的功率不應超過 4W,液動回路電磁閥功率不應超過 10W。電磁閥的防爆等級不應低于 Exd Ⅱ BT4 Gb,防護等級不應低于 IP65。
調壓閥宜采用自動泄壓型,且調壓手柄能夠實現脫開或保護功能。
7.2.3 管件與閥門連接及安裝要求當額定壓力等級小于 70Mpa 時,管件與閥門連接宜采用 NPT 螺紋(美國標準錐管螺紋)或雙卡套,鋼管與接頭間連接宜采用雙卡套。當額定壓力等級大于 70MPa 時,管件與閥門連接宜采用 UNF 螺紋(美國標準細牙螺紋),鋼管與接頭間連接宜采用鋼管端部 UNF 反螺紋套絲加墊圈連接,不應采用焊接方法連接。
管件卡套和螺紋連接應在南壓下進行鎖緊,與閥門連接應牢固可靠,密封性能良好,無任何泄漏。
管件在裝配前應去除毛剌并清理干凈。管件應進行支撐,防止運行時震動。管件布局應橫平豎直,不應影響閥門和其他零部件的操作與維修保養。
7.3 液壓動力站
7.3.1 總則
液壓動力站配置泵的數量應滿足實際情況的需要。液壓動力站輸出壓力應保證穩定,不應受到環境溫度的影響。液壓動力站回路系統應配備壓力表。
氣液混控型和電動液壓型液壓動力站均應配置手動液壓泵作為備用泵。
7.3.2 手動液壓泵
手動液壓泵輸出壓力不應小于井口安全控制系統額定工作壓力(當井口安全控制系統各回路有不同額定工作壓力時,以較高額定工作壓力為準)。
手動液壓泵應選用柱塞式液壓泵,應保證在 10min 內打開 SSV 或 SSSV。手動液壓泵出口應安裝止回閥。
7.3.3 電動液壓泵
電動液壓泵由電機和液泵組成,輸出壓力不應小于井口安全控制系統的額定工作壓力(當井口安全控制系統各回路有不同額定工作壓力時,以轉高額定工作壓力為準)。
電動液壓泵應選用柱塞式液壓泵,初始充壓時間不應超過 15min。
電動液壓泵的吸油口應低于油箱最低報警液位,井嗓裝過濾器及截止閥。電動液壓泵出口應安裝泄壓閥和止回閥。
為了防止電動液壓泵在運行中產生劇烈震動,安裝時應采取防震措施。電機與液泵軸向連接時應采用柔性聯軸器進行連接,連接同軸度不應大于 0.1mm。
7.3.4 氣動液壓泵
氣動液壓泵由氣液比例泵組成,氣源壓力應為 0.4MPa~1.0MPa,氣動液壓泵的輸出壓力不應小于井口安全控制系統的額定工作壓力(當井口安全控制系統各回路有不同額定工作壓力時,以較高額定工作壓力為準),其補壓時間不應超過 15min。
氣動液壓泵的吸油口應低于油箱最低報警液位,并安裝過濾器及截止閥。氣動液壓泵出口應安裝泄壓閥和止回閥。
7.4 油箱
油箱可選用 06Cr19Ni10、06Cr17Ni12Mo2 或 022Cr17Ni12Mo2 化學成分應符合 GB/T 3280 的要求。
油箱容積不應小于兩倍用油總量,具備現場液位指示功能和(或)液位遠傳功能。油箱頂部應具有防雨、防蟲、防雜質等進入的功能呼吸口,油箱底部應安裝排放閥。油箱應有清洗通孔。
油箱出口或回油口應安裝過濾器以防止雜質進入控制系統。
7.5 蓄能器
蓄能器應滿足 GB/T 150 的要求。
具有動力液壓站系統的蓄能器容量應保證充壓后所有安全閥至少能開關動作三次。蓄能器入口應安裝截止閥和泄壓閥,同時具備手動泄壓的功能。蓄能器應能使用充氮裝置進行充氣。
7.6 氣壓動力站
儲氣罐(氮氣瓶)應滿足 GB/T 150 的要求。
氣壓動力站的儲氣罐(氮氣瓶)的一次充容量應保證安全閥能夠連續開關動作三次。氣壓動力站氮氣或壓縮空氣的輸出壓力不應大于 1MPa,入口應安裝截止閥,出口應安裝泄放閥,同時具備手動放空和排污的功能。
7.7 空壓機
空壓機輸出壓力不應小于氣壓系統的額定工作壓力,補壓時間不應超過 15min,吸入口應安裝空氣過濾器,出口應安裝泄壓閥。
空壓機應安裝壓力開關或變送器以實現自動啟停的功能。空壓機與控制柜應分開安裝,并應采取防震措施。
7.8 電氣系統
電氣系統應滿足 GB 50054 的要求。
電氣系統控制柜應設置內部接地和外部接地裝置,儀表和電氣應分開接地,接地電阻不應大于 40Ω。