阀门联动装置、钻杆剪断方法以及防喷器控制装置与流程

本发明涉及石油开采技术领域，具体涉及一种应用于石油开采钻井作业的剪切闸板阀与旁通阀联动装置、利用剪切闸板防喷器快速钻杆剪断方法以及防喷器控制装置。

背景技术：

液压防喷器及防喷器控制装置是石油勘探开发钻井中广泛使用非常重要的防止井喷设备。其中一般的防喷器控制装置系统额定压力21mpa，闸板防喷器的控制工作压力一般情况下为10.5mpa，当需要操作剪切闸板剪断钻杆时，所需工作压力21mpa甚至更高，因此，操作剪切闸板时，操作流程是打开旁通阀，使系统压力21mpa进入管汇，关闭剪切闸板阀，使系统压力21mpa直供给剪切闸板液缸实现对钻杆剪断。当需要操作剪切时往往是井口出现异常情况甚至属于应急处理，在这种操作人员高度紧张情况下，容易出现操作剪切闸板阀时，没有把旁通阀开启，导致剪切闸板压力不够，不能把钻杆剪断，可能导致进一步的险情发生。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种阀门联动装置，其可以避免操作人员在高度紧张情况下，需关闭剪切时，没有(或者遗忘)把旁通阀打开，导致剪切闸板压力不够，不能把钻杆剪断。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种阀门联动装置，其包括联动执行机构、第二压力源以及逻辑顺序阀，所述联动执行机构用于在剪切闸板阀处于关位时，控制旁通阀处于开位，以使第一压力源向剪切闸板防喷器输出第一压力，所述逻辑顺序阀安装于第二压力源和剪切闸板防喷器之间的管路上，用于在执行第一操作时使所述第二压力源向剪切闸板防喷器输出第二压力。

作为一种优选的实施例，所述联动执行机构包括感应行程开关和第一梭阀，所述感应行程开关的第一阀口与外部的气源相连通，所述感应行程开关的第二阀口通过第一管路连接至所述第一梭阀的第一进气口，所述第一梭阀的工作口通过第二管路连接至所述旁通阀气控的开位，所述感应行程开关的控制机构与剪切闸板阀相配合，所述剪切闸板防喷器的进液口与剪切闸板阀的第一阀口相连通，所述剪切闸板阀的第二阀口通过第三管路与旁通阀的第一阀口连通，所述旁通阀的第二阀口与第一压力源连通；

在所述剪切闸板阀处于关位时，所述剪切闸板阀的第一阀口和第二阀口相连通，所述控制机构控制所述感应行程开关的第一阀口和第二阀口相连通，以使外部的气源驱动所述旁通阀处于开位，所述旁通阀的第一阀口和第二阀口相连通，第一压力源向剪切闸板防喷器输出第一压力。

作为一种优选的实施例，所述联动执行机构还包括第一液气开关，所述逻辑顺序阀的进液口通过第四管路与第二压力源连通，所述逻辑顺序阀的出液口通过第五管路与所述第三管路相连通，所述第一液气开关的进液口与第五管路相连通，所述第一液气开关的进气口通过第六管路与所述第一管路相连通，所述第一液气开关的出气口与逻辑顺序阀的进气口相连通；

在所述第一液气开关的进液压力大于第一预设值时，所述第一液气开关的进气口和出气口连通，在所述逻辑顺序阀的进气压力大于第二预设阈值时，所述逻辑顺序阀执行第一操作，所述逻辑顺序阀的进液口和出液口相连通。

作为一种优选的实施例，所述第一管路上安装有第一截止阀或/和所述第六管路上安装有第二截止阀。

作为一种优选的实施例，所述联动执行机构还包括第二梭阀，所述第二梭阀的第一进气口通过第七管路与第一管路相连通，所述第二梭阀的工作口连接至半封闸板阀的关位，所述半封闸板阀的第一阀口通过第八管路连接至旁通阀的第一阀口，所述半封闸板阀的第二阀口通过第九管路连接至半封闸板防喷器；

在所述剪切闸板阀处于关位时，所述控制机构控制外部的气源经由第二梭阀驱动所述旁通阀处于关位，所述半封闸板阀的第一阀口和第二阀口相连通，所述第一压力源向半封闸板防喷器输出第一压力。

作为一种优选的实施例，所述阀门联动装置还包括输送泵，用于对工作液体进行增压并将所述工作液体输送至所述第二压力源内。

作为一种优选的实施例，所述阀门联动装置还包括自动增压机构，所述自动增压机构包括动力源和第二液气开关，所述第二液气开关的进液口与第二压力源相连通，所述第二液气开关的第一阀口与所述动力源相连通，所述第二液气开关的第二阀口与输送泵的动力源入口连通，在第二液气开关的进液压力大于第三预设阈值时，所述第二液气开关的第一阀口和第二阀口相连通。

本发明的目的之二在于提供一种钻杆剪断方法，其可以避免因在这种操作人员高度紧张情况下，需关闭剪切时，没有(或者遗忘)把旁通阀打开，导致剪切闸板压力不够，不能把钻杆剪断。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种使用本发明的目的之一所述阀门联动装置实现钻杆剪断方法，其包括以下步骤：

操作所述剪切闸板阀使其处于关位；

联动执行机构根据所述关位信息控制所述旁通阀处于开位，第一压力源向剪切闸板防喷器输出第一压力；

在需求压力大于所述第一压力时，所述联动执行机构驱动所述逻辑顺序阀执行第一操作，第二压力源向剪切闸板防喷器输出第二压力。

作为一种优选的实施例，所述联动执行机构包括感应行程开关和第一梭阀，所述感应行程开关的第一阀口与外部的气源相连通，所述感应行程开关的第二阀口通过第一管路连接至所述第一梭阀的第一进气口，所述第一梭阀的工作口通过第二管路连接至所述旁通阀气控的开位，所述感应行程开关的控制机构与剪切闸板阀相配合，所述剪切闸板防喷器的进液口与剪切闸板阀的第一阀口相连通，所述剪切闸板阀的第二阀口通过第三管路与旁通阀的第一阀口连通，所述旁通阀的第二阀口与第一压力源连通；

联动执行机构根据所述关位信息控制所述旁通阀处于开位，第一压力源向剪切闸板防喷器输出第一压力，包括：

所述剪切闸板阀处于关位时，所述剪切闸板阀的第一阀口和第二阀口相连通；

所述控制机构根据所述关位信息，控制所述感应行程开关的第一阀口和第二阀口相连通，以使外部的气源驱动所述旁通阀处于开位，所述旁通阀的第一阀口和第二阀口相连通，第一压力源向剪切闸板防喷器输出第一压力。

作为一种优选的实施例，所述联动执行机构还包括第一液气开关，所述逻辑顺序阀的进液口通过第四管路与第二压力源连通，所述逻辑顺序阀的出液口通过第五管路与所述第三管路相连通，所述第一液气开关的进液口与第五管路相连通，所述第一液气开关的进气口通过第六管路与所述第一管路相连通，所述第一液气开关的出气口与逻辑顺序阀的进气口相连通；

在需求压力大于所述第一压力时，所述联动执行机构驱动所述逻辑顺序阀执行第一操作，第二压力源向剪切闸板防喷器输出第二压力，包括：

所述第一压力源经过第三管路和第五管路向所述第一液气开关的进液口输送工作液体，以使所述第一液气开关的进液压力大于第一预设值，所述第一液气开关的进气口和出气口连通；

所述外部的气源经过第一管路和第六管路向所述逻辑顺序阀的进气口输送气体，以使所述逻辑顺序阀的进气压力大于第二预设阈值，所述逻辑顺序阀执行第一操作，所述逻辑顺序阀的进液口和出液口相连通，所述第二压力源向剪切闸板防喷器输出第二压力。

本发明的目的之三在于提供一种防喷器控制装置，其可以避免因在这种操作人员高度紧张情况下，需关闭剪切时，没有(或者遗忘)把旁通阀打开，导致剪切闸板压力不够，不能把钻杆剪断。

本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

一种防喷器控制装置，其包括本发明的目的之一所述的阀门联动装置。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明提供一种阀门联动装置，其包括联动执行机构、第二压力源以及逻辑顺序阀，所述联动执行机构用于在剪切闸板阀处于关位时，控制旁通阀处于开位，以使第一压力源向剪切闸板防喷器输出第一压力，所述逻辑顺序阀安装于第二压力源和剪切闸板防喷器之间的管路上，用于在执行第一操作时使所述第二压力源向剪切闸板防喷器输出第二压力，可见实施本发明实施例，可以避免因在操作人员高度紧张情况下，需关闭剪切时，没有(或者遗忘)把旁通阀打开，导致剪切闸板压力不够，不能把钻杆剪断的情况发生，同时，还可以根据需要通过更大压力实现快速剪断钻杆。

附图说明

图1为本发明实施例的阀门联动装置的结构图；

图2为剪切闸板阀的结构示意图；

图3为本发明实施例钻杆剪断方法的流程图。

图中：01、剪切闸板阀；02、旁通阀；03、感应行程开关；04、第一梭阀；05、第一截止阀；06、逻辑顺序阀；07、输送泵；08、第二压力源；09、第一液气开关；10、第二液气开关；11、第二截止阀；121、剪切闸板防喷器；122、半封闸板防喷器；13、气路板旁通开位；14、第一梭阀的工作口；15、控制机构；16、半封闸板阀。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。除特殊说明的之外，本实施例中所采用到的材料及设备均可从市场购得。实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连通”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中介媒介间相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一：

请参照图1和图2所示，一种阀门联动装置，其包括联动执行机构、第二压力源以及逻辑顺序阀，所述联动执行机构用于在剪切闸板阀01处于关位时，控制旁通阀02处于开位，以使第一压力源向剪切闸板防喷器121输出第一压力(即第一压力源向剪切闸板防喷器的液缸供压，压力值为第一压力值)，所述逻辑顺序阀06安装于第二压力源08和剪切闸板防喷器之间的管路上，用于在执行第一操作时使所述第二压力源向剪切闸板防喷器输出第二压力(即第二压力源向剪切闸板防喷器的液缸供压，压力值为第二压力值)。

通过联动执行机构使得剪切闸板阀和旁通阀联动，在剪切闸板阀处于关位时，旁通阀随之打到开位上，从而使得第一压力源依次通过旁通阀以及剪切闸板阀向剪切闸板防喷器输送具有第一压力值的压力源，该第一压力源可以采用工作介质为液体的液压源，该第一压力源向剪切闸板的液缸内供压，驱动剪切闸板挤压钻杆完成剪断钻杆的操作。

控制剪切闸板阀处于关位的方式可以是本地手动操作，也可以是远程司钻台操作。所述联动执行机构包括感应行程开关03和第一梭阀04，所述感应行程开关的第一阀口与外部的气源相连通，所述感应行程开关的第二阀口通过第一管路连接至所述第一梭阀的第一进气口，所述第一梭阀的工作口14通过第二管路连接至所述旁通阀气控的开位，第一梭阀的第二进气口连接至气路板旁通开位13，所述感应行程开关的控制机构15与剪切闸板阀相配合，所述剪切闸板防喷器的进液口与剪切闸板阀的第一阀口相连通，所述剪切闸板阀的第二阀口通过第三管路与旁通阀的第一阀口连通，所述旁通阀的第二阀口与第一压力源连通。

防喷器中设置有剪切闸板和半封闸板等，将设置有剪切闸板的部分称为剪切闸板防喷器121，将设置有半封闸板的部分称为半封闸板防喷器122，剪切闸板用于对钻杆进行剪断，半封闸板防喷器用于在剪切闸板对钻杆剪断前，抱住钻杆使之位于防喷器中心位置，避免钻杆偏移，有利于剪切闸板对钻杆剪断效果。

作为一种实施方式，感应行程开关可以采用机控换向阀，采用机控换向阀时，所述控制机构可以是凸轮、滚轮、杠杆或撞块等机控机构，通过机控机构来操纵机控换向阀的阀芯换位，达到换向的目的，使得感应行程开关的第一阀口和第二阀口相连通，机控机构用于与剪切闸板阀的操纵杆配合，即操纵杆将剪切闸板阀置于关位时，操纵杆对机控机构施加压力，使得机控机构操纵机控换向阀的阀芯换位。

作为另一种实施方式，感应行程开关可以采用气动换向阀，采用气动换向阀时，所述控制机构可以是杠杆式气控开关，在剪切闸板阀置于关位时，外部气体与气控开关的开位连通，从而操纵气动换向阀的阀芯换位，使得感应行程开关的第一阀口和第二阀口相连通。

旁通阀也可以采用气动换向阀，当感应行程开关的第一阀口和第二阀口相连通时，外部气源通过第一梭阀向旁通阀的气控开关的开位通气，使得旁通阀处于开位，旁通阀的第一阀口和第二阀口相连通，此时，则第一压力源经由旁通阀、第三管路、剪切闸板阀向剪切闸板防喷器输出第一压力，该第一压力一般约21mpa。

第一管路中还安装有第一截止阀05，该第一截止阀一般置于开位上。

根据不同的现场工况，特别是目前一些钻杆强度提高的情况下，剪切闸板的第一压力下不能完全把钻杆剪断，极易产生井口危险。在本发明较佳的实施例中，通过第二压力源提供大于第一压力的第二压力(第二压力的压力值例如28mpa)输出到剪切闸板防喷器，具体是通过联动执行机构控制安装于第二压力源和剪切闸板防喷器之间的逻辑顺序阀实现。

具体地，联动执行机构还包括第一液气开关09，所述逻辑顺序阀的进液口通过第四管路与第二压力源连通，所述逻辑顺序阀的出液口通过第五管路与所述第三管路相连通，所述第一液气开关的进液口与第五管路相连通，所述第一液气开关的进气口通过第六管路与所述第一管路相连通，所述第一液气开关的出气口与逻辑顺序阀的进气口相连通。

在所述第一液气开关的进液压力大于第一预设值(由于第一液气开关的进液压力来自第一压力源，因此，第一预设值可以设置为稍小于第一压力值)时，第一液气开关的进气口和出气口连通，在所述逻辑顺序阀的进气压力大于第二预设阈值(该逻辑顺序阀的进气压力来自于外部的气源，因此，可以根据气源压力来设定第二预设阈值，例如第二预设阈值稍小于外部气源的气压值)时，逻辑顺序阀执行第一操作，所述逻辑顺序阀的进液口和出液口相连通。

由于第二压力源是在需要时才启动，因此，可以在第六管路上设置第二截止阀，同时，第六管路远离第一液气开关的进气口的一端连接到第一截止阀和第一梭阀的第一进气口之间的第一管路上，从而在前期对钻杆的强度进行预判，需要大于第一压力输出至剪切闸板防喷器时，在开启第二截止阀，否则，第二截止阀处于关位。

所述联动执行机构还包括第二梭阀，所述第二梭阀的第一进气口通过第七管路与第一管路相连通，所述第二梭阀的工作口连接至半封闸板阀的关位，所述半封闸板阀16的第一阀口通过第八管路连接至旁通阀的第一阀口，所述半封闸板阀的第二阀口通过第九管路连接至半封闸板防喷器122。

第二梭阀与半封闸板阀的配合关系与第一梭阀和旁通阀的配合关系类似，这里不再赘述。在所述剪切闸板阀处于关位时，所述控制机构控制外部的气源经由第二梭阀驱动所述旁通阀处于关位，所述半封闸板阀的第一阀口和第二阀口相连通，所述第一压力源向半封闸板防喷器输出第一压力。

半封闸板阀与剪切闸板阀的联动，可以实现第一压力源通过半封闸板阀向半封闸板防喷器的液缸供压，此时半封闸板防喷器将钻杆抱住至防喷器中心位置，避免钻杆偏移，有利于剪切闸板对钻杆剪断效果。

第二压力源可以存储于高压储能器中，为了保障第二压力源的压力位于在第二压力左右，在本发明较佳的实施例中，还设置有输送泵07以及自动增压机构，其中，输送泵用于对工作液体进行增压并将所述工作液体输送至高压储能器内。自动增压机构用于在高压储能器的输出压力小于第二压力时，启动输送泵实现高压储能器的增压。

自动增压机构包括动力源和第二液气开关10，所述第二液气开关的进液口与第二压力源相连通，所述第二液气开关的第一阀口与所述动力源相连通，所述第二液气开关的第二阀口与输送泵的动力源入口连通，在第二液气开关的进液压力大于第三预设阈值时，所述第二液气开关的第一阀口和第二阀口相连通。

这里的动力源可以是气源，也可以是液压源，根据输送泵的类型选取，例如输送泵为空气泵时，则动力源为气源，第二液气开关的进液压力来自于第二压力源，因此，第三预设阈值可以设置为第二压力值，或者稍微小于第二压力值。当第二压力源输出压力小于第二压力值时，则外部气源为空气泵输送动力，使得空气泵工作，对外部的工作液体进行增压并输送至高压储能器中。

上述的阀门联动装置主要由联动执行机构和逻辑顺序阀组成，其并不会影响防喷器控制装置上原来的旁通阀本地操作，或者通过司钻台远程操作旁通阀。而且当将防喷器剪切闸板更换成控制全封闸板时，此时操作压力约10.5mpa，上述的阀门联动装置由于部分器件安装于剪切闸板阀上，因此不会对旁通阀进行联动操作。

实施本发明实施例，可以避免因在操作人员高度紧张情况下，需关闭剪切时，没有(或者遗忘)把旁通阀打开，导致剪切闸板压力不够，不能把钻杆剪断的情况发生，同时，还可以根据需要通过更大压力实现快速剪断钻杆。

实施例二

实施例二公开一种钻杆剪断方法，请参照图3所示，其包括以下步骤：

s310、操作所述剪切闸板阀使其处于关位。

控制剪切闸板阀处于关位的方式可以是本地手动操作，也可以是远程司钻台操作。

s320、联动执行机构根据所述关位信息控制所述旁通阀处于开位，第一压力源向剪切闸板防喷器输出第一压力。

联动执行机构包括感应行程开关、第一梭阀和第二梭阀，所述感应行程开关的第一阀口与外部的气源相连通，所述感应行程开关的第二阀口通过第一管路连接至所述第一梭阀的第一进气口，所述第一梭阀的工作口通过第二管路连接至所述旁通阀气控的开位，所述感应行程开关的控制机构与剪切闸板阀相配合，所述剪切闸板防喷器的进液口与剪切闸板阀的第一阀口相连通，所述剪切闸板阀的第二阀口通过第三管路与旁通阀的第一阀口连通，所述旁通阀的第二阀口与第一压力源连通；所述第二梭阀的第一进气口通过第七管路与第一管路相连通，所述第二梭阀的工作口连接至半封闸板阀的关位，所述半封闸板阀的第一阀口通过第八管路连接至旁通阀的第一阀口，所述半封闸板阀的第二阀口通过第九管路连接至半封闸板防喷器。

在剪切闸板阀处于关位时，所述剪切闸板阀的第一阀口和第二阀口相连通；所述控制机构根据所述关位信息，控制所述感应行程开关的第一阀口和第二阀口相连通，以使外部的气源驱动所述旁通阀处于开位，驱动所述旁通阀处于关位，所述旁通阀的第一阀口和第二阀口相连通，所述半封闸板阀的第一阀口和第二阀口相连通，第一压力源向剪切闸板防喷器和半封闸板防喷器输出第一压力(即第一压力源向剪切闸板防喷器和半封闸板防喷器的液缸供压，压力值为第一压力值)，该第一压力驱动半封闸板将钻杆抱住至防喷器中心位置，避免钻杆偏移，随之，第一压力驱动剪切闸板对钻杆进行剪断操作。

s330、在需求压力大于所述第一压力时，所述联动执行机构驱动所述逻辑顺序阀执行第一操作，第二压力源向剪切闸板防喷器输出第二压力。

联动执行机构还包括第一液气开关，所述逻辑顺序阀的进液口通过第四管路与第二压力源连通，所述逻辑顺序阀的出液口通过第五管路与所述第三管路相连通，所述第一液气开关的进液口与第五管路相连通，所述第一液气开关的进气口通过第六管路与所述第一管路相连通，所述第一液气开关的出气口与逻辑顺序阀的进气口相连通；

在需求压力大于所述第一压力时，所述联动执行机构驱动所述逻辑顺序阀执行第一操作，第二压力源向剪切闸板防喷器输出第二压力，包括：

所述第一压力源经过第三管路和第五管路向所述第一液气开关的进液口输送工作液体，以使所述第一液气开关的进液压力大于第一预设值，所述第一液气开关的进气口和出气口连通；

所述外部的气源经过第一管路和第六管路向所述逻辑顺序阀的进气口输送气体，以使所述逻辑顺序阀的进气压力大于第二预设阈值，所述逻辑顺序阀执行第一操作，所述逻辑顺序阀的进液口和出液口相连通，所述第二压力源向剪切闸板防喷器输出第二压力。

作为一种优选的实施例，阀门联动装置还包括有输送泵以及自动增压机构，其中，输送泵用于对工作液体进行增压并将所述工作液体输送至高压储能器内。自动增压机构用于在高压储能器的输出压力小于第二压力时，启动输送泵实现高压储能器的增压。

自动增压机构包括动力源和第二液气开关，所述第二液气开关的进液口与第二压力源相连通，所述第二液气开关的第一阀口与所述动力源相连通，所述第二液气开关的第二阀口与输送泵的动力源入口连通，在第二液气开关的进液压力大于第三预设阈值时，所述第二液气开关的第一阀口和第二阀口相连通。

这里的动力源可以是气源，也可以是液压源，根据输送泵的类型选取，例如输送泵为空气泵时，则动力源为气源，第二液气开关的进液压力来自于第二压力源，因此，第三预设阈值可以设置为第二压力值，或者稍微小于第二压力值。当第二压力源输出压力小于第二压力值时，则外部气源为空气泵输送动力，使得空气泵工作，对外部的工作液体进行增压并输送至高压储能器中。

实施例三

实施例三公开了一种防喷器控制装置，其在现有防喷器控制装置的基础上，增加上述的阀门联动机构。

另外，本发明还提供一种防喷器，其在现有防喷器的基础上，增加上述的阀门联动机构。

上述实施方式仅为本发明实施例的优选实施例方式，不能以此来限定本发明实施例保护的范围，本领域的技术人员在本发明实施例的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明实施例所要求保护的范围。