本实用新型涉及井口安全控制，特别涉及一种适用于油气井的井口安全控制盘单井模块。
背景技术：
井口控制盘是采油平台上给采油树安全阀提供液压输入的井口安全控制装置，井口控制盘可在紧急情况下、如地震火灾等灾害情况下，手动或者自动关闭采油树井上、井上安全阀及连锁关闭潜油电泵，避免原油泄漏，有效防止油气污染及进一步事故发生。井口控制盘分为公共模块和单井模块，公共模块为平台所有单井模块提供液压输入及逻辑控制，单井模块负责一个油气井安全阀液压输入及逻辑控制。单井模块并不是简单的为安全阀输入液压，还要实现逻辑开井和关井，同时还要负责监控管汇压力，并与平台中控完成逻辑控制，因此单井模块的原理设计尤为重要。由于不同地区井况及压力等级不同，逻辑控制要求不一，现阶段还没有适用于大部分油气井单井模块的原理设计，为此开发一种普遍适用于所有单井控制的单井模块具有重要意义。
技术实现要素：
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种适用于油气井的井口安全控制盘单井模块，该单井模块具有紧急关断系统1/2级(ESD-1/2级)、紧急关断系统3级(ESD-3级)和紧急关断系统4级(ESD-4级)控制，可以实现井上安全主阀(MSSV)、井上安全翼阀(WSSV)和井下安全阀(SCSSV)三阀控制，并可通过分布式控制系统(DCS)以满足开井和关井顺序要求，并可实现远程关井，单井模块设计紧凑，逻辑清晰，可靠性高、操作方便、集成度高。
本实用新型所采用的技术方案是：一种适用于油气井的井口安全控制盘单井模块，包括紧急关断系统1/2级先导支路、紧急关断系统3级先导支路、井上安全阀液控主干路、井下安全阀液控主干路、井上安全阀回油支路及井下安全阀回油支路；
所述井上安全阀液控主干路的输入端与主系统泵出口液压源相连接，包括井上安全主阀支路和井上安全翼阀支路，所述井上安全主阀支路的输出端和所述井上安全翼阀支路的输出端分别连接至井上安全主阀执行器液控管线和井上安全翼阀执行器液控管线；
所述井下安全阀液控主干路的输入端与主系统泵出口液压源相连接，输出端连接至井下安全阀执行器液控管线；
所述紧急关断系统1/2级先导支路的输入端与主系统1/2级控制气路相连接，包括自锁支路、井下安全阀先导控制支路和井上安全阀先导控制支路，所述紧急关断系统1/2级先导支路分别通过所述井下安全阀先导控制支路和所述井上安全阀先导控制支路与所述井下安全阀液控主干路和所述紧急关断系统3级先导支路相连接；
所述紧急关断系统3级先导支路的输入端与主系统3级控制气路相连接，包括一级自锁支路、井上安全主阀先导控制支路和一级井上安全翼阀先导控制支路，所述紧急关断系统3级先导支路分别通过所述井上安全主阀先导控制支路和所述一级井上安全翼阀先导控制支路与所述井上安全主阀支路和所述井上安全翼阀支路相连接；
所述井上安全阀回油支路的输入端与所述井上安全主阀支路和所述井上安全翼阀支路相连接，输出端连接至回油装置或油箱的其中一种；
所述井下安全阀回油支路的输入端与所述井下安全阀液控主干路相连接，输出端连接至回油装置或油箱的其中一种。
进一步的，所述井上安全阀液控主干路上连接有与主系统泵出口液压源相连接的第一球阀，所述第一球阀的出口端连接所述井上安全主阀支路和所述井上安全翼阀支路；所述井上安全翼阀支路上依次连接有第一止回阀和第一先导换向阀，所述第一先导换向阀的出口端连接有第一压力表和第一比例卸荷阀，所述第一比例卸荷阀的泄压口和所述第一先导换向阀的泄放口均连接至所述井上安全阀回油支路，所述第一压力表的出口端连接至井上安全翼阀执行器液控管线；所述井上安全主阀支路上依次连接有第二止回阀和第二先导换向阀，所述第二先导换向阀的出口端连接有第二压力表和第二比例卸荷阀，所述第二比例卸荷阀的泄压口和所述第二先导换向阀的泄放口均连接至所述井上安全阀回油支路，所述第二压力表的出口端连接至井上安全主阀执行器液控管线。
进一步的，所述井下安全阀液控主干路上依次连接有第二球阀、第三止回阀和第三先导换向阀，所述第二球阀的入口端与主系统泵出口液压源相连接，所述第三先导换向阀的出口端连接有第三压力表和第三比例卸荷阀，所述第三比例卸荷阀的泄压口和所述第三先导换向阀的泄放口均连接至所述井下安全阀回油支路，所述第三压力表的出口端连接至井下安全阀执行器液控管线。
进一步的，所述紧急关断系统3级先导支路上依次连接有第三球阀、三通电磁阀、第四先导换向阀和第一气动推拉阀，所述第三球阀的入口端与主系统3级控制气路相连接，所述第一气动推拉阀的出口端分成所述一级自锁支路、所述井上安全主阀先导控制支路和所述一级井上安全翼阀先导控制支路；所述一级自锁支路的出口端与所述第一气动推拉阀的先导口相连接；所述井上安全主阀先导控制支路上依次连接有第一流量控制阀、第一储气瓶和第二状态指示器，所述第二状态指示器的出口端连接至所述井上安全主阀支路中的第二先导换向阀的先导口；所述一级井上安全翼阀先导控制支路上连接有进口端与所述第一气动推拉阀出口端相连接的带PIN气动推拉阀，所述带PIN气动推拉阀的出口端分成二级自锁支路和二级井上安全翼阀先导控制支路，所述二级自锁支路的出口端与所述带PIN气动推拉阀的先导口相连接，所述二级井上安全翼阀先导控制支路连接有第一状态指示器，所述第一状态指示器的出口端连接至所述井上安全翼阀支路中的第一先导换向阀的先导口。
进一步的，所述紧急关断系统1/2级先导支路上依次连接有第四球阀和第二气动推拉阀，所述第四球阀的入口端与主系统1/2级控制气路相连接，所述第二气动推拉阀的出口端分为所述自锁支路、所述井下安全阀先导控制支路和所述井上安全阀先导控制支路；所述自锁支路的出口端与所述第二气动推拉阀的先导口相连接；所述井下安全阀先导控制支路上依次连接有第二流量控制阀、第二储气瓶和第三状态指示器，所述第三状态指示器的出口端连接至所述井下安全阀液控主干路中的第三先导换向阀的先导口；所述井上安全阀先导控制支路的出口端连接至所述紧急关断系统3级先导支路中的第四先导换向阀的先导口。
进一步的，所述井上安全阀回油支路上连接有第四止回阀，所述第四止回阀的入口端分为井上安全主阀回油支路和井上安全翼阀回油支路，所述井上安全主阀回油支路的入口端分别与所述井上安全主阀支路上的第二比例卸荷阀的泄压口和第二先导换向阀的泄放口相连接，所述井上安全翼阀回油支路的入口端分别与所述井上安全翼阀支路上的第一比例卸荷阀的泄压口和第一先导换向阀的泄放口相连接；所述第四止回阀的出口端连接至回油装置或油箱的其中一种。
进一步的，所述井下安全阀回油支路上连接有第五止回阀，所述第五止回阀的入口端分别与所述井下安全阀液控主干路上的第三比例卸荷阀的泄压口和第三先导换向阀的泄放口相连接；所述第五止回阀的出口端连接至回油装置或油箱的其中一种。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型单井模块具有紧急关断系统1/2级(ESD-1/2级)、紧急关断系统3级(ESD-3级)和紧急关断系统4级(ESD-4级)控制，可以实现井上安全主阀(MSSV)、井上安全翼阀(WSSV)和井下安全阀(SCSSV)三阀控制，并可通过分布式控制系统(DCS)以满足开井和关井顺序要求，并可实现远程关井；
2、本实用新型单井模块结构紧凑、功能齐全、模块化设计及装配，易于装配，便于维修，系统可靠性得到提高，并适用于不同井况差异化设计的要求。
附图说明
图1：本实用新型单井模块结构示意图。
附图标注：1、单井模块；2、第一球阀；3、第一止回阀；4、第一先导换向阀；5、第一压力表；6、第一比例卸荷阀；7、第二止回阀；8、第二先导换向阀；9、第二压力表；10、第二比例卸荷阀；11、第二球阀；12、第三止回阀；13、第三先导换向阀；14、第三压力表；15、第三比例卸荷阀；16、第三球阀；17、三通电磁阀；18、第四先导换向阀；19、第一气动推拉阀；20、带PIN气动推拉阀；21、第一状态指示器；22、第一流量控制阀；23、第一储气瓶；24、第二状态指示器；25、第四球阀；26、第二气动推拉阀；27、第二流量控制阀；28、第二储气瓶；29、第三状态指示器；30、第四止回阀；31、第五止回阀；
I1、输入端；I2、输入端；I3、输入端；I4、输入端；O1、输出端；O2、输出端；O3、输出端；O4、输出端；O5、输出端；
L1、井上安全阀液控主干路；L2、井下安全阀液控主干路；L3、紧急关断系统3级先导支路；L4、紧急关断系统1/2级先导支路；L5、井上安全阀回油支路；L6、井下安全阀回油支路；L7、井上安全翼阀支路；L8、井上安全主阀支路；L9、一级自锁支路；L10、井上安全主阀先导控制支路；L11、一级井上安全翼阀先导控制支路；L12、二级自锁支路；L13、二级井上安全翼阀先导控制支路；L14、自锁支路；L15、井下安全阀先导控制支路；L16、井上安全阀先导控制支路；L17、井上安全主阀回油支路；L18、井上安全翼阀回油支路。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
如附图1所示，一种适用于油气井的井口安全控制盘单井模块1，包括紧急关断系统1/2级先导支路L4、紧急关断系统3级先导支路L3、井上安全阀液控主干路L1、井下安全阀液控主干路L2、井上安全阀回油支路L5及井下安全阀回油支路L6。
所述井上安全阀液控主干路L1的输入端I3与主系统泵出口液压源相连接，包括井上安全主阀支路L8和井上安全翼阀支路L7，所述井上安全主阀支路L8的输出端O2和所述井上安全翼阀支路L7的输出端O1分别连接至井上安全主阀执行器液控管线和井上安全翼阀执行器液控管线。
所述井下安全阀液控主干路L2的输入端I4与主系统泵出口液压源相连接，输出端O3连接至井下安全阀执行器液控管线。
所述紧急关断系统1/2级先导支路L4的输入端I1与主系统1/2级控制气路相连接，包括自锁支路L14、井下安全阀先导控制支路L15和井上安全阀先导控制支路L16，所述紧急关断系统1/2级先导支路L4分别通过所述井下安全阀先导控制支路L15和所述井上安全阀先导控制支路L16与所述井下安全阀液控主干路L2和所述紧急关断系统3级先导支路L3相连接。
所述紧急关断系统3级先导支路L3的输入端I2与主系统3级控制气路相连接，包括一级自锁支路L9、井上安全主阀先导控制支路L10和一级井上安全翼阀先导控制支路L11，所述紧急关断系统3级先导支路L3分别通过所述井上安全主阀先导控制支路L10和所述一级井上安全翼阀先导控制支路L11与所述井上安全主阀支路L8和所述井上安全翼阀支路L7相连接。
所述井上安全阀回油支路L5的输入端与所述井上安全主阀支路L8和所述井上安全翼阀支路L7相连接，输出端O5连接至回油装置或油箱的其中一种。
所述井下安全阀回油支路L6的输入端与所述井下安全阀液控主干路L2相连接，输出端O4连接至回油装置或油箱的其中一种。
本实用新型中，所述井上安全阀液控主干路L1上连接有与主系统泵出口液压源相连接的第一球阀2，所述第一球阀2的出口端连接所述井上安全主阀支路L8和所述井上安全翼阀支路L7；所述井上安全翼阀支路L7上依次连接有第一止回阀3和第一先导换向阀4，所述第一先导换向阀4的出口端连接有第一压力表5和第一比例卸荷阀6，所述第一比例卸荷阀6的泄压口和所述第一先导换向阀4的泄放口均连接至所述井上安全阀回油支路L5，所述第一压力表5的出口端连接至井上安全翼阀执行器液控管线；所述井上安全主阀支路L8上依次连接有第二止回阀7和第二先导换向阀8，所述第二先导换向阀8的出口端连接有第二压力表9和第二比例卸荷阀10，所述第二比例卸荷阀10的泄压口和所述第二先导换向阀8的泄放口均连接至所述井上安全阀回油支路L5，所述第二压力表9的出口端连接至井上安全主阀执行器液控管线。
本实用新型中，所述井下安全阀液控主干路L2上依次连接有第二球阀11、第三止回阀12和第三先导换向阀13，所述第二球阀11的入口端与主系统泵出口液压源相连接，所述第三先导换向阀13的出口端连接有第三压力表14和第三比例卸荷阀15，所述第三比例卸荷阀15的泄压口和所述第三先导换向阀13的泄放口均连接至所述井下安全阀回油支路L6，所述第三压力表14的出口端连接至井下安全阀执行器液控管线。
本实用新型中，所述紧急关断系统3级先导支路L3上依次连接有第三球阀16、三通电磁阀17、第四先导换向阀18和第一气动推拉阀19，所述第三球阀16的入口端与主系统3级控制气路相连接，所述第一气动推拉阀19的出口端分成所述一级自锁支路L9、所述井上安全主阀先导控制支路L10和所述一级井上安全翼阀先导控制支路L11；所述一级自锁支路L9的出口端与所述第一气动推拉阀19的先导口相连接；所述井上安全主阀先导控制支路L10上依次连接有第一流量控制阀22、第一储气瓶23和第二状态指示器24，所述第二状态指示器24的出口端连接至所述井上安全主阀支路L8中的所述第二先导换向阀8的先导口；所述一级井上安全翼阀先导控制支路L11上连接有进口端与所述第一气动推拉阀19出口端相连接的带PIN气动推拉阀20，所述带PIN气动推拉阀20的出口端分成二级自锁支路L12和二级井上安全翼阀先导控制支路L13，所述二级自锁支路L12的出口端与所述带PIN气动推拉阀20的先导口相连接，所述二级井上安全翼阀先导控制支路L13连接有第一状态指示器21，所述第一状态指示器21的出口端连接至所述井上安全翼阀支路L7中的所述第一先导换向阀4的先导口。
本实用新型中，所述紧急关断系统1/2级先导支路L4上依次连接有第四球阀25和第二气动推拉阀26，所述第四球阀25的入口端与主系统1/2级控制气路相连接，所述第二气动推拉阀26的出口端分为所述自锁支路L14、所述井下安全阀先导控制支路L15和所述井上安全阀先导控制支路L16；所述自锁支路L14的出口端与所述第二气动推拉阀26的先导口相连接；所述井下安全阀先导控制支路L15上依次连接有第二流量控制阀27、第二储气瓶28和第三状态指示器29，所述第三状态指示器29的出口端连接至所述井下安全阀液控主干路L2中的所述第三先导换向阀13的先导口；所述井上安全阀先导控制支路L16的出口端连接至所述紧急关断系统3级先导支路L3中的第四先导换向阀18的先导口。
本实用新型中，所述井上安全阀回油支路L5上连接有第四止回阀30，所述第四止回阀30的入口端分为井上安全主阀回油支路L17和井上安全翼阀回油支路L18，所述井上安全主阀回油支路L17的入口端分别与所述井上安全主阀支路L8上的所述第二比例卸荷阀10的泄压口和所述第二先导换向阀8的泄放口相连接，所述井上安全翼阀回油支路L18的入口端分别与所述井上安全翼阀支路L7上的所述第一比例卸荷阀6的泄压口和所述第一先导换向阀4的泄放口相连接；所述第四止回阀30的出口端连接至回油装置或油箱的其中一种。
本实用新型中，所述井下安全阀回油支路L6上连接有第五止回阀31，所述第五止回阀31的入口端分别与所述井下安全阀液控主干路L2上的所述第三比例卸荷阀15的泄压口和所述第三先导换向阀13的泄放口相连接；所述第五止回阀31的出口端连接至回油装置或油箱的其中一种。
本实用新型单井模块1各个装置之间通过管线相互连接，所述管线为标准气动或者液控管线。各个装置中，所述第一球阀2、所述第二球阀11、所述第三球阀16和所述第四球阀25均带有手柄，手动操作实现通和断。所述第一止回阀3、所述第二止回阀7、所述第三止回阀12、所述第四止回阀30和所述第五止回阀31均只能单方向流通。所述三通电磁阀17用作4级紧急关断(ESD-4级)；供电后可控制其连通和断开，在连通状态下，入口和出口接通；在断开状态下，入口截止，出口和泄放口连通。所述第一流量控制阀22和所述第二流量控制阀27均可通过旋钮控制流过气体/液体的流量，达到控制泄压时间的目的。所述第一压力表5、第二压力表9和第三压力表14接入液控管线可直接指针显示压力值。所述第一先导换向阀4、所述第二先导换向阀8、所述第三先导换向阀13和所述第四先导换向阀18均具有四个口，在先导口压力输入一定值时，入口和出口相通，先导口压力低于一定值时，入口截止，出口和泄放口相通。所述第一气动推拉阀19和所述第二气动推拉阀26均具有四个口和一个推拉杆，在先导口压力输入一定值时，拉起推拉杆，入口和出口相通，推下推拉杆，入口截止，出口和泄放口相通；所述第二气动推拉阀26推入关闭、拉出开启井下安全阀、井上安全主阀和井上安全翼阀，所述第一气动推拉阀19推入关闭、拉出开启井上安全主阀和井上安全翼阀。所述带PIN气动推拉阀20具有四个口和一个推拉杆，在先导口压力输入一定值时，拉起推拉杆，入口和出口相通，推下推拉杆，入口截止，出口和泄放口相通，但推拉杆具有一个机械锁死螺栓，可以在拉起推拉杆的情况下，拧紧螺栓，即使先导端气压低，推拉杆也不会回位，保持开启状态；所述带PIN气动推拉阀20推入关闭、拉出开启井上安全翼阀；本实施例中，所述带PIN气动推拉阀20采用MACIS品牌下、型号为MV 29176-56L-D的带PIN气动推拉阀。所述第一储气瓶23和所述第二储气瓶28均有两个口，有一定容积，能够储存一定的气体，可以分别配合所述第一流量控制阀22和所述第二流量控制阀27起到延时的作用。所述第一比例卸荷阀6、所述第二比例卸荷阀10和所第三比例卸荷阀15均有两个口，可调节泄压压力值，当出口压力超过标定值时，泄压口与入口相通，释放压力到标定值以下。所述第一状态指示器21、所述第二状态指示器24和所述第三状态指示器29均有一个入口，内部一个具有两个颜色的小球，当入口有压力时，可通过玻璃显示某一颜色，没有压力时，显示另一颜色。
采用本实用新型单井模块1进行开井操作：通常开井顺序为先开井下安全阀，再开井上安全主阀，最后开井上安全翼阀。开井准备：单井模块1各主路、支路管线连接好，气液压力稳定后，首先打开所有球阀(第一球阀2、第二球阀11、第三球阀16和第四球阀25)，通过中控控制紧急关断系统3级先导支路L3中三通电磁阀17处于连通状态；依次拉起紧急关断系统1/2级先导支路L4中第二气动推拉阀26的推拉杆、紧急关断系统3级先导支路L3中第一气动推拉阀19的推拉杆、紧急关断系统3级先导支路L3中带PIN气动推拉阀20的推拉杆，井下安全阀延时打开，井上安全主阀延时打开，井上安全翼阀打开。
采用本实用新型单井模块1进行手动关井操作：通常关井顺序为先关井上安全翼阀，再关井上安全主阀，最后关井下安全阀。关井准备：当单井模块1处于正常工作状态时，依次拍下紧急关断系统3级先导支路L3中带PIN气动推拉阀20的推拉杆、紧急关断系统3级先导支路L3中第一气动推拉阀19的推拉杆、紧急关断系统1/2级先导支路L4中第二气动推拉阀26的推拉杆，井上安全翼阀关闭，井上安全主阀延时关闭，井下安全阀延时关闭。