[发明专利]一种全电驱动的井下安全阀及其冗余控制系统

说明书

本发明属于石油工程领域，具体地，涉及一种全电驱动的井下安全阀及其冗余控制系统。全电驱动的井下安全阀及其冗余控制系统包括全电驱动的井下安全阀机构和井下安全阀冗余控制系统；全电驱动的井下安全阀机构，包括电气舱模块、电动执行模块、平衡缓冲模块、磁耦合传动模块和阀门模块；井下安全阀冗余控制系统，由井上控制单元与井下控制单元组成，其中，井上控制单元由上位机、井上主控制系统、井上辅助控制系统和井上数据同步模块组成，井下控制单元由井下主控制系统、井下辅助控住系统和井下数据同步模块组成。本发明专利的优势在于，提高了全电驱动的井下安全阀控制系统的可靠性，简化了全电驱动的井下安全阀机构，易于维护。

技术领域

本发明属于石油工程领域，具体地，涉及一种全电驱动的井下安全阀及其冗余控制系统。

背景技术

随着深海油气资源开采的不断深入，高可靠性、紧凑型、模块化及智能化是海洋石油装备发展的方向。井下安全阀是一种用于防止井喷、保证生产安全的重要井下工具。海上生产井必须使用井下安全阀。

目前，常用的井下安全阀采用液压控制方式。一般由井上液压控制系统、液压控制管线和井下安全阀系统组成。由于液压控制方式本身的特点，液压控制井下安全阀存在着响应时间长、关井速度慢、控制系统可靠性差和故障不易诊断等诸多缺点，不能满足海洋石油生产的发展需求。

本单位申请的发明专利“一种全电驱动的井下安全阀”(申请号201910422782.0)涉及一种全电驱动的井下安全阀，它与液控井下安全阀相比使用电力控制，关井迅速、控制距离远，但存在着控制系统可靠性差、结构较复杂等缺点，亟待解决。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种全电驱动的井下安全阀及其冗余控制系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种全电驱动的井下安全阀及其冗余控制系统包括全电驱动的井下安全阀机构和井下安全阀冗余控制系统。

全电驱动的井下安全阀机构，包括电气舱模块、电动执行模块、平衡缓冲模块、磁耦合传动模块和阀门模块。

电气舱模块，包括电气舱上接头、电气接口、电气舱内压筒、电气舱、电气舱下接头和过线通道。电气接口通过螺纹安装于电气舱上接头内，电气舱上接头通过螺纹安装于电气舱下接头上，电气舱内压筒通过螺纹安装于电气舱上接头和电气舱下接头之间，电气舱上接头、电气舱内压筒和电气舱下接头形成中空的电气舱，电气舱下接头上留有过线通道。

电动执行模块，包括电动推杆、电动推杆安装板、电动执行模块内压筒、电动执行模块外壳和外壳连接接头。四个相同的电动推杆通过螺钉安装在环形的电动推杆安装板上，电动推杆安装板通过螺纹安装在电动执行模块外壳和电动执行模块内压筒之间，外壳连接接头通过螺纹安装在电动执行模块外壳下部。

平衡缓冲模块，包括一个平衡装置。平衡装置包括四个相同的推杆管道、活塞、加强筋、平衡槽、上限位凸台和下限位凸台。四个相同对称分布的推杆管道通过螺纹配合安装在平衡槽上，推杆管道上端内壁开有上限位凸台，推杆管道下端内壁开有下限位凸台，活塞设计有动密封装置，安装于推杆管道内，加强筋通过焊接固定在推杆管道和平衡槽之间，平衡槽内盛有液体。

磁耦合传动模块，包括磁耦合外套筒、连接接头、弹簧安装板、弹簧、外磁环、外垫片、内磁环、内垫片、耐压隔离筒和磁耦合内流管。磁耦合外套筒内部放置外磁环和外垫片，一个外磁环和一组外垫片构成一个外磁耦合单元，若干外磁耦合单元构成外磁耦合装置；磁耦合内流管内部放置与外磁耦合装置相同数量的内磁环和内垫片，对应的外磁环和内磁环磁极相同或相反，若干内磁耦合单元构成内磁耦合装置，内磁耦合装置和外磁耦合装置构成磁耦合装置，耐压隔离筒通过螺纹安装于连接接头下部，磁耦合外套筒与耐压隔离筒构成间隙配合，磁耦合内流管与耐压隔离筒构成间隙配合，弹簧安装板通过螺纹安装于磁耦合外套筒上。