SYT 5053.2-2007 钻井井口控制设备及分流设备控制系统规范

中华人民共和国石油天然气行业标准代替SY/T50532-2001钻井井口控制设备及分流设备控制系统规范(APISpec16D:2004,IDT)2007-10-08发布国家发展和改革委员会发布前言 1范围 1.1概述 2规范性引用文件 23术语、定义与缩略语 24控制系统设计要求 4.1概述 4.2设计评审 4.3设备设计规范 5控制系统应用的分类 5.1水上防喷器组控制系统 5.2水下防喷器组控制系统(公共单元) 5.3水下防喷器组分离式液压控制系统 5.4水下防喷器电—液复合式(MUX)控制系统 5.5分流器控制系统 5.6辅助设备控制系统功能与连接接口 5.7紧急脱开系统(EDS)(可选) 5.8备用控制系统(可选) 5.9专用于深水和恶劣环境的部件(可选) 6定期检查和保养程序 7.1概述 7.2质量控制记录 7.3制造文件 7.4试验程序 8制造过程 8.1结构钢 8.2钢组别 8.3结构形状与板材规格 8.4焊接 8.5阴极保护 8.6涂漆 9采购物品 9.1概述 9.2承压部件 9.3电子和电器设备与安装 9.4机械设备 SY/T5053.2—200795控制液与润滑剂 4610试验 46101鉴定试验 46102出厂试验 47 47111临时标志 47112永久性标志 48113可追溯性标志的方法 48114制造厂标志 48115设备铭牌 48116其他标志 4812贮存和运输 48 48 48 48124安装、操作与维护文件 48附录A(资料性附录)水上控制系统操作表格汇总 附录B(资料性附录)水下控制系统操作表格汇总 附录C(资料性附录)示例 56附录D(资料性附录)允许标志API会标的控制系统及要求 附录NA(资料性附录)型号编制方法 90 SY5053—1984,SY5053.2—1991,SY/T5053.2…2001。1钻井井口控制设备及分流设备控制系统规范1范围本标准确立了控制系统的设计标准。该控制系统用于控制防喷器(BOP)以及在钻井过程中控制井口压力的相关阀件。本标准适用于子系统及部件，不包括原材料选择和生产过程的控制，但可以作为采购时参考。虽然分流器不作为钻井控制装置，但是经常把它们作为防喷器控制系统的一部分来使用。因此，分流器控制系统也包含在本标准中。钻井控制设备的控制系统通常以加压液压液(动力液)的形式储存能量，控制防喷器组开和关。对防喷器或其他井控部件的每一个操作都称为一个控制功能。控制系统设备及电路一般随用途和环境的不同而变化。因此，本标准描述了以下控制系统类别：a)水上防喷器组控制系统。该系统通常为液压液返回油箱式液压控制系统。它由液压液箱、液压泵、蓄能器以及输送控制液进行防喷器组操作的管汇、管线和控制阀组成。b)水下防喷器组控制系统(公共单元)。海底防喷器的远程控制需要特殊的设备。实际上某些控制系统的控制单元为所有水下控制系统所共有，这些控制单元不考虑信号传输的功能。c)水下防喷器组分离式液压控制系统。水下分离式控制系统除了有水上控制系统要求的设备外，还使用软管束为水下输送液压控制信号，同时也使用了在水下隔水管总成(LMRP)上的双重水下控制箱，其中先导阀将动力液输送至防喷器组进行动作。使用过的水基液压液一般在海底排放。软管卷筒用于收放软管束。使用双重水下控制箱和连接软管是为了双重保险。d)水下防喷器组电—液复合式控制系统。在深水条件下，水下电信号比液压信号的响应时间更短。电—液系统利用多芯传导电缆，每个动作都由一对电缆来传递给电磁阀，电磁阀再将液压信号传递给控制防喷器组动作的液压阀。复合式控制系统使用一系列电子信号，由共同的传导系统传递。为了保证离散信号、串音或短路电流不致造成误操作，系统对电子数据进行处理和传输，从而保证信号和指令信号的安全。e)分流器控制系统。水上安装的分流器系统通常直接采用液压方式控制。相关阀件可以由液压f)辅助设备控制系统与连接接口。对于浮式钻井操作，需要使用控制系统来操作各种辅助功能元件，诸如伸缩接头封隔器、762mm(30in)锁销和隔水管环空气控设备等。虽然本标准没有对这些辅助设备的控制作特别说明，但是它们应遵从本标准提及的相关规范和类似设备的g)紧急脱开系统(EDS)。当浮式钻井船发生特殊而紧急情况时，紧急脱开系统(可选的)可以使水下隔水管总成自动脱扣。虽然本标准没有对这些控制作特别说明，但是它们应遵从本标准提及的相关规范和类似设备的有关要求。h)备用系统(可选的)。当水下控制系统失灵时，可能会用到一个单独的控制系统，用其来操作已选择的井控进行断开和恢复功能。它们包括声控系统、遥控潜水器(ROV)操作控制系统和水下隔水管总成(LMRP)恢复系统。对于水上控制系统，当失去泵系统的动力源时，备用的压缩氮气可以作为备用装置来实现功能元件的操作。虽然本标准没有对这些控制作特别说明，但是它们应遵从本标准提及的相关规范和类似设备的有关要求。i)专用于深水和恶劣环境的部件(可选)。对于深水和恶劣环境下的操作，特别是在使用复合式防喷器控制和钻井船动力定位的情况下，可能会采用专用的特殊控制系统部件。虽然本标准2没有对这些控制作特别说明，但是它们应遵从本标准提及的相关规范和类似设备的有关要求。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准GB/T20172石油天然气工业设备可靠性和维修数据的采集与交换(GB/T20172—2006,SY/T10010海上采油平台电气系统的设计、安装的推荐作法(SY/T10010—1996,idtAPISY/T10041石油设施电气设备安装一级一类和二类区域划分的推荐作法(SY/T10041—ISO1219液压系统和元件ISO13628-8/APIRP17H石油天然气工业水下采油系统的设计和操作第8部分：水下生产系统上的遥控运载工具接口“IEC60529外壳防护等级美国船级社规则：CDS钻井系统规范ANSIY3210液压气动图形符号ASMEB311动力管道ASMEB313工艺管道ASME锅炉及压力容器规范AWSA24-86焊接及无损检测符号AWSD11钢结构焊接规范NACERP0176与采油相关的海上钢结构腐蚀控制其他标准：BS-PD5500非燃式熔化焊接锅炉规范(英国设计规程)DOTSpec3AA2015焊接、切割和钎焊AD-Merkblaetter压力容器建造规范(德国设计规程)·*NEMA250最大电压1000V的电器装置防护壳3术语、定义与缩略语下列术语、定义与缩略语适用于本标准。一种预充了惰性气体或不起反应的气体的压力容器，用于在压力下储存液压液以控制防喷器。蓄能器组accumulatorbank通过一个公用管汇把多个蓄能器组在一起的总成蓄能器预充压力accumulatorprecharge**原文引用标准“NEMA4X”,经查“NEMA4X”不是标准代号，因此应为“NEMA250”。3对蓄能器预先充入一定压力的惰性气体，当液压液被泵入蓄能器时气体进一步压缩，从而储存潜在的能量。声控系统acousticcontrolsystem利用带编码的声控信号进行通讯的水下控制系统，通常用在带有关键控制功能的紧急备用系统气泵或气动泵airpump/air-poweredpump气体驱动的液压活塞泵。环形防喷器annularBOP以环形胶芯为密封元件，通过液压推动活塞来挤压环形胶芯，密封井内不同尺寸和形状的管柱之间环形空间的装置。当井口无管柱时，也可全封井口。待命arm实现关键功能的操作。备用backup在原有元件或系统失效时使用的一种元件或系统。全封闸板防喷器blindramBOP一种带有密封闸板副的防喷器，在无钻杆时用来封闭井口。三位控制阀的中位。井喷blowout井内高压流体不受控制的流动。防喷器BOP(blowoutpreventer)一种能封住井口并控制井内井液的装置。防喷器关井比(闸板防喷器)BOPclosingratio(ramBOP)一个无量纲的系数，等于活塞工作面积除以闸板活塞杆的面积。防喷器控制系统BOPcontrolsystem操作防喷器组开关的控制设备，它由泵、阀、蓄能器、液箱和混合设备、管汇、管线、软管、控制面板以及液压系统所必备的其他部件组成。防喷器组BOPstack井控设备的组合，包括防喷器、四通、阀和井口连接器。防喷器组最大额定井筒压力BOPstackmaximumratedwellborepressure4防喷器组中闸板防喷器所能承受的压力额定值。注：如果出现多个闸板防喷器有不同的额定压力时，防喷器组的最大额定井筒压力等于闸板防喷器中最低额定压力。当防喷器组中不含有闸板防喷器时，防喷器组的最大额定井筒压力等于防喷器中最低额定压力。中央控制台(CCU)centralcontrolunit(CCU)控制和监控系统功能和通讯的中央控制站。只允许流体单向通过的阀。节流管线chokeline连接在防喷器下部的高压管线，用于井控操作时使井内流体流至节流管汇。节流和压井阀chokeandkillvalves连接在防喷器的下部且作为防喷器组的一个部件的阀，可实现井口节流或压井操作。关闭装置(关闭系统)closingunit(closingsystem)采购物品commodityitem控制系统制造厂购买的用于钻井井口控制设备控制系统结构中的产品。具有一定压力的液压油、水基液或气体，通过它们对控制阀进行先导操作或直接操作功能元件控制软管束controlhosebundle一组被捆成一束并带有保护套的软管，用它来实现先导、输送及控制功能。控制管线controlline用于输送控制液的柔性软管或硬管线。控制管汇controlmanifold由转阀、调压阀、压力表和管线组成的组件，用来调节压力以及控制液压动力液的流向，从而实现系统的各种功能.控制面板controlpanel装有开关、按钮、指示灯、阀、压力表、仪表的面板总成，供控制及监视系统之用。控制板的类型又分为分流器面板、钻台面板、主控面板，以及小型或辅助控制遥控面板。所有这些面板都远离主液压管汇，根据动力的不同分为气动、电动或液动。1)分流器面板：用于操作分流器和管路系统的面板。2)司钻控制台(钻台面板):安装在钻台上靠近司钻位置的防喷器控制面板。3)主控面板(液动或电动):安装在紧靠主动力液源处，其所有的控制功能可以通过此面板进行操作，包括所有的调压阀、压力表、仪表、声音报警和可视报警54)小型或辅助遥控面板(队长面板):作为紧急情况时备用的一种安装在较远位置的具有全部或部分操作功能的面板。控制盒controlpod装有各种阀和调压阀的盒子，其对控制信号做出回应，引导动力液通过指定的端口来操作功能元安装在液压管汇上的阀，用以引导动力液通往指定的功能元件(如环形防喷器的关闭腔),同时对功能元件的反相进行排空(如环形防喷器开启腔)。水下控制箱内的先导阀，用以引导动力液实现某一操作功能。用于特殊目的的元件或系统。解除关键功能的操作。1)将LMRP连接器从其心轴上拆下。2)将防喷器组连接器从井口拆下。分离式液压控制系统discretehydrauliccontrolsystem使用控制软管传送液压信号以激活先导阀来操作指定功能元件的系统。一个安装在井口或隔水管顶部的装置，用来关闭垂直流道并引导井液(一般为浅层气)流进排出管线，从而使井液远离钻机。动态定位浮式平台出现非预期的侧向移动，移离了相对于井口的预定的位置，这种移动通常是由于失去定位控制或推动力而引起的。由于动态定位浮式平台的主推动力或定位推进力使其出现非预期的侧向移动。“浸式”传感器“dunking”transducer一种便携式水下测声仪。通过计算机处理来控制驱动推进器以保持浮式平台定位在某一位置。6电动泵electricpump电力驱动的液压泵，通常是一种三柱塞泵(三缸泵)。电液(EH)控制系统electro-hydraulic(EH)controlsystem利用铠装水下控制电缆将指令信号传给电磁阀，电磁阀再依次激活先导阀控制各个功能的系统。注：每个功能使用一对电缆线。工厂验收试验factoryacceptancetesting制造厂对特定产品进行的试验，以确认产品的性能符合规范的要求。防喷器、节流阀、压井阀或其他部件在某个方向的动作(例如，关闭全封闸板是一个功能，打开全封闸板又是另一个功能)。软管束hosebundle见324。海洋钻井隔水导管上的辅助管线，用于在水上和水下防喷器组之间输送控制液。液力连接器hydraulicconnector一种液压操作的机械连接器，用来将防喷器组连接到井口或者将LMRP连接到防喷器组水下测声仪hydrophone可将声能转换成电信号，或者将电信号转换成声能的仪器，用它来监听并传递声音控制阀的阀芯在换向过程中，因其入口与出口出现短时连通而流失控制液。跨接线jumper用于将两个部件，如软管卷筒接线盒与控制管汇之间，连接在一起的一段软管或电缆接线盒(J-box)(电气)junctionbox(J-box)(electrical)用于接线和安装系统操作所需电器元件的盒子。接线板(J-box)(液压或气动)junctionbox(J-box)(hydraulicorpneumatic)是一种用螺钉固定的平板，带有多个插入式接头，可快速将多头软管束连接到其他控制盒、软管卷筒或管汇上。连接钻井泵至防喷器下部的高压管线，在实施井控操作时，可在防喷器关闭的情况下通过它将液体泵人井内或环空中。7水下隔水管总成(LMRP)LMRP(lowermarineriserpackage)水下防喷器组的上半部分，由液压连接器、环形防喷器、柔性或球形接头、隔水管接头、柔性节流和压井管线、水下控制盒组成。注：LMRP与水下防喷器组的下部相连。限位开关limitswitch可以指示设备运动或位置的一种液压、气动或电动开关。集管路、阀和接头于一体的总成，源于一处或多处的流体通过它可流向不同的系统或元件混合系统mixingsystem将水、水基可溶性润滑剂、乙二醇按一定比例混合后输送到液箱的系统，复合控制系统(MUX)multiplex(MUX)controlsystem利用铠装水下控制电缆或光缆传输控制指令以操作各种功能的系统注：电磁阀依次激活控制功能元件的先导操作阀。固定在水下隔水管总成上的控制盒，不能单独收回。计算机显示的一种方式，通过显示屏的切换可实现多个显示界面(非同时显示),以增加信息量专门用于先导控制的控制液。管子闸板防喷器piperamBOP通过液压推动活塞和管子闸板，向内移动，封住管柱之间的环形空间的防喷器。尺寸与管子外径相配合，能环抱管子以封闭管柱环形空间的闸板副见3.28。出现在计算机屏幕上的一种显示或控制，通过该对话框可更多地进入各种控制项目。作为一种补8充显示，它可显示各种数据、信息或附加的操作要求。这些显示信息既可以是操作者向控制系统发出指令的结果，也可以是系统报警信息。可供人类消费的纯净水源。动力液powerfluid带压流体，用于直接对功能部件进行操作。工艺评定记录(procedurequalficationrecord)的缩写。偏压控制系统pressurebiasedcontrolsystem一种专用的液压控制系统，在先导控制管线上采用某种方式使其保持在高压状态(低于控制阀压力),以此缩短液压信号的传送时间。压力容器pressurevessel对于防喷器控制系统，它是一种能承受内部流体压力的容器。对新设计的或重新设计的控制系统或元件(样机)进行试验的程序，以确认其符合设计规范。闸板防喷器ramBOP以闸板为密封部件来封住井筒内压力的防喷器。能在3min内提供满足功能需求液量的蓄能器。它包括专用剪切蓄能器(水上和水下)、紧急系统蓄能器、自动剪切蓄能器、某些声学和特殊用途蓄能器。设计设备时，所规定的能在正常工作条件下长期安全运行的最大压力。反应时间reactiontime从指令发出到功能结束的实际时间。遥控状况的显示。卷筒(软管或电缆)reel(hoseorcable)9通常是由电力驱动的卷筒，用以贮存、放送和回收管缆，该管缆可以是控制软管束或电缆。调压阀(压力)regulator(pressure)一种将上游提供的压力减小到期望(调定)压力的液压元件。注：调压阀可以手动也可以遥控操作，压力值调定后，可稳定在调定的输出压力上，除非重新设定压力值。可靠性分析reliabilityanalysis钻井井口控制设备控制系统是按照客户的要求设计的，在指定一个特别复杂的控制系统(例如使用深水的部件)时，买方可先规定一个正式的可靠性分析等级。其目的之一是识别出不可接受的失效概率。作为设计过程的一部分，失效分析可以帮助避免单点失效模式以及确定易损件。GB/T20172为选用适当的程序进行系统可靠性分析提供了指南。安装在液压或气动系统的管路上，当管路中的压力超出预定值时自动打开卸压的元件。见3.27。用来盛放防喷器控制系统液体的储存箱。响应时间responsetime启动控制面板上的某一功能到功能完成后所发生的时间。在不收回水下隔水管总成或防喷器组的情况下，通过电缆、钻杆或其他方式可正常工作或收回的水下控制盒。将排出液返回到液箱的液压控制回路。刚性管rigidconduit液压管道隔水管连接器(水下隔水管总成连接器)riserconnector(LMRPconnector'用于将水下隔水管总成连接到下部防喷器组上方的液压操作式连接器。换向阀selectorvalve三位换向控制阀，在中位时输入口和操作口均封闭。可以被用作一个以上用途的元件或系统。剪切闸板防喷器[全封(剪切)闸板]shearramBOP(blind/shearrams)带有一副剪切闸板的防喷器，它可剪断管柱实现全封。套管剪切闸板是针对所剪切的套管专门设计的，它不能封住井口。缠缆轮sheave截面设计成可将一定尺寸的绳子、电缆、电线或软管束按某一弯曲半径缠绕在其圆周上的轮子或滚筒，该截面的形状通常用来改变缠缆方向和支撑管缆。带有两个或两个以上进口而只有一个出口的阀。电磁阀solenoidvalve一种利用电磁线圈操作的阀，用于液压或气动系统的功能或信号控制。排出液spentfluid当进行功能元件的操作时，从反向功能控制口排出的液压控制液。储存的液压液体积storedhydraulicfluidvolume蓄能器系统从系统额定压力降到预充压力时所排出的液体体积。直通操作straight-throughfunction先导信号不经过控制盒中的先导阀进行直接操作的一种水下功能。系统额定压力systemratedworkingpressure设计系统时，所规定的蓄能器组的最大设计压力。试验压力testpressure为验证元件或系统的结构和承压的整体性能，对其试验时所达到的压力值。制造厂对产品的代表性样品(样机)进行的试验，用以鉴定产品符合设计要求。以此证明其他具有相同设计、原材料和加工(工艺)的产品也同样符合要求。控制管缆umbilical用于控制水下功能元件的控制软管束或电缆。可用液量usablehydraulicfluid蓄能器系统从系统额定压力降到最小操作压力时所排出的液体体积。排放位置ventposition将排出液排放到周围的环境中或返回油箱时控制阀芯所处的位置。一种将排出液就近排放到海里或空气中的液压或气动控制管路。容积率(VE)volumetricefficiency(VE)瓶内可用液体的体积与总气体体积的比值，这一比值取决于设计条件和计算方法(见钻机偏移井口周围一定的区域时，应启动一些特殊的程序来分离钻井隔水导管或者拆卸连接螺纹，以避免由于位移过大而产生的危险。水基液压液water-basedhydraulicfluid含有润滑、防泡沫、防冻、防锈、防菌添加剂的以水为主体的混合控制液。将防喷器组连接到水下井口上的液压操作式连接器。焊接工艺规范(weldingprocedurespecification)的缩写。4控制系统设计要求4.1概述控制系统制造厂为石油钻机设计和提供的如第1章所列的井控系统以及相关的附属设备，应不低为了达到设计目的所选用的材料，应不低于本标准的要求。4.2设计评审在按照销售订单制造设备或发出库存设备前，设备制造厂的技术主管应确认其设计满足本标准中的所有要求，设计评审要着重考虑以下因素。4.2.1使用条件制造厂应确定以下几点：a)尺寸和容积要求。b)系统额定压力。c)温度等级：控制系统的设计应满足在预期的环境温度下工作，或者将工作环境温度控制在设d)环境温度范围的分级见表1。1)陆地。2)海上：ii)水下。f)井控设备的技术条件：附录A和附录B是一张由采购方使用并提供的描述防喷器组和其他井控设备的信息清单，以便正确设计控制系统。表1环境温度分级表华氏温度，F摄氏温度，℃高低高低热带亚热带暖温带寒温带-3()极地重要使用场合可控环境4.2.2设计数据手册的要求制造厂应将每一型号产品的设计数据手册在该型号最后一台交货后保存不少于10年。设计数据手册应包括目录，并且以有序易懂的方式编排。下面是一个设计数据手册内容的实例：a)标题页。b)前言。d)典型尺寸和容量计算。e)系统额定压力。f)温度等级和各个子系统的环境等级。g)符合标准的图纸和计算书h)消耗品清单。1)适用的标准及规范清单。j)设备安装位置说明。4.2.3蓄能器系统计算容积对蓄能器的功能要求是能提供足够的可用液量和压力来操作井控设备，并能提供足够的剩余压力来保持密封性能。尺寸计算方法只是一个保守的计算准则，不应作为现场使用性能的依据。蓄能器要求的最小容积设计系数F、和F,在采用不同的计算方法时其值是不同的。控制系统阀件内泄漏也作为容积设计系数的一部分考虑，而不需要单独考虑。可按照表2中所列出的计算方法计算出水上和水下成组安装的蓄能器组的蓄能器容积(BV)来保证。成组安装的蓄能器可作为水下防喷器组的主要液压动力源，但非特定要求。对于水上或成组安装的蓄能器组的功能液量要求(FVR)按下式取VEv和VE,中的最小值进行FVR=BV·(VEv或VEp)对同时具有水上和成组安装()蓄能器的系统的功能液量要求(FVR)按下式进行计算，取两者的最小值。FVR=(BV·VEv,sur+BVm·VEvsm)或(BVunf·VE,surf+BVm·VEpsm)*原文为20,疑有误。FVR—本标准5.1.3,5.1.4,5.2.3,5.2.4和5.5.3中的功能液量要求；BV——蓄能器容积VE容积率，可用流体的体积与蓄能器中气体体积的比值，根据设计条件和计算方法(方法A、方法B或方法C)得出，VE的计算方法见.1;VEy在容积极限情况下的VEVE,——在压力极限情况下的VE。蓄能器尺寸计算方法有四个影响条件：预充压力(条件0)、已充压力(条件1)、卸压到要求的最小操作压力(条件2)和完全卸荷(条件3)。条件0:预充压。蓄能器在初始压力和环境温度下只充进了预充气体。宜根据某一温度设定预充压力，且不超过蓄能器的工作压力。只要压力和液量的功能要求和最小设计系数得到满足，任何小于工作压力的蓄能器预充压力都可适用。注：应考虑到由于温度变化引起的压力波动，防止在环境温度升高时预充压力超过工作压力。例如，在38℃条件0时的温度；T₁为条件1时的温度)。V₀是蓄能器在正常的卸压、充压状态时的预充体积。条件1:已充压。除快速卸荷系统外，液体充压压力就是泵停止时的压力。如果蓄能器压力随着泵压(主蓄能器通常会这样的)而波动，快速卸荷蓄能器应使用泵的启动压力。比如对于压力为21MPa(3000psig)蓄能器系统，压力可能是19MPa(2700psig)。如果快速卸荷蓄能器被单向阀所隔离，那么蓄能器压力通常保持在“停泵压力”上，此时应使用停泵压力。例如，这种情况可能是针对专用的剪切线路或吸声蓄能器的。水深的压力补偿指的是控制系统液体的静液柱，已充气体的温度被假定为环境温度。对于一些特殊用途的蓄能器，设计时还应考虑到由于绝热收缩引起的气体温度变化。附录C中是一个常规的带有液压回路的实例。条件2:最小操作压力。这是对功能要求的最小操作压力，即压力极限情况。分流器操作中应考虑环形关闭压力；无论水上防喷器组还是水下防喷器组，都应考虑闸板关井比与闸板内径孔工作压力的比值；水下防喷器组应考虑到阀打开的压力；对于水上防喷器和水下防喷器的剪切回路，应考虑到剪切压力要求。其他最小操作压力要求可以由买方考虑或提出。一些蓄能器系统可能已经设计成可以满足多个最小压力条件的要求。例如，紧急系统所要求的管线剪切压力可能比连接器解锁功能要求的压力要高，对多个剪切动作依次进行时，最先剪切所要求的排液量最小，最后剪切所要求的压力最低，但此时所需的蓄能器排液量最大，蓄能器组应满足以上两个要求。在这种情况下的容积设计系数就是表2中所列出的压力极限系数F,。条件2中所指的压力不能低于周围的静水压力，也不能低于在全部排空情况下的预充压力。全部排空时可以是绝热的，且此时的温度和压力可能比最初预充时的条件3:完全卸荷。指尽可能多的排出液体，典型情况下是排空所有的液体，但是，在所有的液体被排放完之前，由于蓄能器压力等于水下静水压力而使排放受到限制。这种状况即为容积极限的情况，可获得的所有的液体体积是V₃-V₁(V₃为条件3时的气体体积，V₁为条件1时的气体体积)。在这种情况下的容积设计系数就是表2中所列出的容积极限系数Fv。注：对于成组安装的蓄能器组，存在预充压力低于海水静压力的可能性。在这种情况下，完全卸荷按照与条件2相似的情况进行计算。此时的最小操作压力为海水静压力，要用容积极限排放情况下的容积设计系数。例如，可能出现这种情况：对于一个207MPa(3000psi)的蓄能器，在水上38℃(100°F)时预充了207MPa[3000psig(30147psta)]压力，下放到工作水深为3048m(10000ft)、静水压力处时，水上预充压力为207MPa(3000psg)或515MPa(74647psta)。排放液体时，气体绝热膨胀能够引起温度明显降低，此时气体压力暂时降低到低于海水静压力，直到气体温度足够高为止。MPa(psia)水上系统水上蓄能器组统水下系统的水上蓄能器组(包括任何成组安装的防喷器组)主液压源供给补充式成组安装的蓄能器快速卸荷系统(如自动剪切，紧急)专用剪切系统和一些吸声及专用蓄能器功能液量要求514.关闭个环形5151:需要两倍的553:操作所有的分流器功能模块采购者对容积和压力的指定要求。通常为100%功能和要求的压力乘以容积设计系数5231:关闭和打开一个环形防喷器和四个闸板防喷器。5232:在防喷器组中控制功能液量应满足关闭和打开一个环形防喷器及四个闸板防喷器。553:操作所有的分流器功能模块采购者指定的液量和压力要求。如果在没有额外的水下供给时，来自水上供给的流体可能要求满足关闭次数的要求购者指定的液量和压100%功能和要求的压力乘以容积设计系数方法A方法C方法A方法C方法B方法C方法B方法B方法C方法A方法B方法C理想气体，恒温真实气体，恒温(美国国家标准研究所(NIST)的数据)真实气体，绝热(美国国家标准研究所(NIST)的数据)对于容积极限情况下的容积设计系数Fv取15对于容积极限情况下的容积设计系数Fv取14对于容积极限情况下的容积设计系数Fy和压力极限情况下的容积设计系数F,都取11对于压力极限情况下的容积设计系数F₇取10对于压力极限情况下的容积设计系数F,取.1容积率计算在影响条件z时，液体排出量的容积率的计算依据以下公式进行：VE,=(V,-V₁)/(V₀·F)式中：V₀——条件0(预充压)时的气体体积；V₁—-条件1(已充压)时的气体体积；V,——在排出影响条件2(最小操作压力)或影响条件3(完全卸荷)时的气体体积；F——在某一影响条件时的容积设计系数，影响条件2(压力极限)时等于F,影响条件3(容积极限)时等于Fv。气体体积可用下面的公式来表示：m——气体的质量；SY/T5053.2—2007p——在条件z时的气体密度(压力和温度)。VE,=[(m/p)-(m/p₁)]/[(m/p₀)·F]=[(1/p)-(1/p₁)]/[(1/p₀)·F]=[(p/p)-(p₀/p₁)]/FP₀——预充时气体的密度(因为温度相对于最初的预充温度会产生变化，密度是可变的),对于用于补充水上主蓄能器液压源的成组安装的蓄能器，由于受海水水柱高度[通常为0.0101MPa/m(0445psi/ft)]的影响(有时是部分),预充压力会被调整；p——蓄能器在“停泵压力”时被全部充满，加上主液压供应管线上的蓄能器的压井液液柱[淡水通常为0.0098MPa/m(0.433psi/ft)]的静水压力，此时气体的密度。VE,=(p₀/p₂)-(p₀/p₁)/F,[o₂≥p₀]VEy=(p₀/p₃-p₀/p₁)/FvVEv=(1.0-p₀/p₁)/FvVEv=VE,=(1.0-po/p₁)/FvVEv=VEp=(p₀/p₂-p₀/p₁)/F,.2方法A[理想气体，恒温排放，压力低于34.6MPa(5015psia),容积极限排放时采用的容积设计系数为1.5,压力极限排放时采用的容积设计系数为1.0]形防喷器)来说，通常可预料到功能之间的延时，所以水上安装的蓄能器组通常能够满足绝热的要a)蓄能器操作压力较高[超过34.6MPa(5015psia)]。方法A的计算：该公式中使用了适当的容积设计系数，同时也要根据压力情况来修正，公认的理想绝热气体的密度与压力p成正比：p₂=k·p,VE,=(p₀/p₂-p₀/p₁)/10(p₂≥p₀)VEy=(10-p₀/p₁)/15k——常数；p₀——最佳的预充压力；p₀=1.0/(1.5/p₂-05/p₁)汪：如果p₁小于海水静水柱压力，那么p₂等于海水静水柱绝对压力(不等于po)且VEv=(p₀/p₂-p₁/p)/15。如果p₂小于海水静水柱压力，那么p₂等于海水静水柱绝对压力。使用这些容积率的蓄能器的容积计算见4.2.31。计算实例参见附录C。.3方法B[真实气体，恒温排放，压力高于34.6MPa(5015psia),容积极限排放时采用的容积设计系数为1.4,压力极限排放时采用的容积设计系数为1.0]方法B(真实气体，恒温排放)应用于压力超过346MPa(5015psia)的水上和水下的液压供给蓄能器的计算中。该计算方法可代替方法A,由于使用的容积极限的容积系数较低，该计算方法更为准确，计算出的所需蓄能器数量要少一些。方法B的计算：方法B的计算公式为：VEp=(p₀/p₂-p₀'p₁)/1.0(p₂≥p₀)VEv=(10-p₀/p₁)/1.4注：密度取决于以下压力情况：如果p小于海水静水柱压力，那么p₃等于海水静水柱的绝对压力(不等于po)且VEv=(a/p₃-A/p)/14。如果p₂小于海水静水柱压力，那么p₂等于海水静水柱的绝对压力。最佳的预充密度po=10/(1.4/p₂-04/p₁)。在恒温环境下时各种压力下的密度来源于美国国家标准技术研究所(NIST)的气体数据表(ht-tp://webbooknistgov/chemistry/fluid)。使用这些容积率的蓄能器的容积计算见42.3.1。计算实例参见附录C。.4方法C(真实气体，绝热排放，对于容积极限排放和压力极限排放时的容积设计系数均为1.1)方法C(真实气体，绝热排放)用于快速卸荷的蓄能器。快速卸荷的蓄能器的定义是指蓄能器在3mn内能够满足它们的功能液量要求。它包括专用于剪切的系统(水上和水下成组安装的)、紧急系统、自动剪切、吸声的以及专用的蓄能器。对不要求快速卸荷的系统，方法C也可代替方法A和方法B。注意：对于一个给定了容积、预充压力条件和全部充压条件的蓄能器，方法B和方法C具有相同存储量的液压流体。方法B和方法C的不同之处在于绝热排放和恒温排放，在较高压力比时绝热排放使气体降温更多。对一个蓄能器来说，当考虑到温度的影响时最佳的预充压力将会不同，从而导致蓄能器最佳计算结果将会不同。在随着排放而具有较低的温度和压力时，绝热排放后的预充压力会略高于要求的最小操作压力。对于方法C,绝热膨胀将用到排放压力温度的关系式。当蓄能器与外界环境发生热传递时，就有效压力而言，它将是守恒的；但是，这种热传导将会在一定的时间后发生，且这一时间不能准确地估定。对于承受主要液压源压力波动的蓄能器，设计的预充压力应为“泵的启动压力”。对于被单向阀将其与主要液压源压力波动相隔离的蓄能器，设计的预充压力应为“泵的关闭压力”。方法C的计算：方法C的计算公式为：VEp=(p₀/p₂-p/p₁)/11(o₂≥p₀)VEv=(10-o₁/p₁)/11源于等熵膨胀的p,的计算从p₁(o₁)降至p₂。如果计算出的p₃小于海水静水柱压力，那么p;等于海水静水柱压力。针对这一新压力计算的p₃,VEv=(p₀/p₃-p₁/p₁)/11。最佳的预充密度p₀=p₂。最佳预充压力p等于已知密度p₀时的压力(使用NIST数据)。由于这一计算方法基于绝热膨胀条件，条件2和条件3时的密度和温度基于从条件1到有影响的[NIST的气体数据表格(http://webbooknistgov/chemistry/fluid)]压力条件时的等熵情况。对于这些要求快速卸荷(小于3min)的专用蓄能器，在条件1的密度和温度条件下进行容积计算时，应对下述两种情况进行处理：a)绝热压缩温度、海底环境温度时从排放条件时开始。b)海底环境温度下等温充压。p₁为条件1时(已全部充压)的压力，用以确定密度p₁;对于被主液压供应管线的单向阀隔离的蓄能器，为“停泵压力”加上控制液液柱[淡水通常为00101MPa/m(0443psi/ft)]的静水压力；对于主液压供应管线上的蓄能器，为“泵启动压力”加上控制液液柱[淡水通常为00101MPa/m(0443pst/ft)]的静水压力；对于快速卸荷的专用蓄能器，为充压压力。使用这些容积率的蓄能器的容积计算见4.23.1。储备的液压液体积储备的液压液体积将用来确定泵系统和油箱容积的计算。储备的液压液体积是指从预充条件到停泵压力时蓄能器里储存的液压液。4.2.4液箱及液箱的尺寸计算概述应根据本标准95的要求选择合适的控制液。水基液压液通常是饮用水与水溶性润滑油添加剂的混合液。当预计环境温度等于或低于冰点时，在水基液压液中加入足量的乙二醇或控制系统制造厂可以接受的其他添加剂，以防结冰。在注入液压液之前，液压液箱应清除所有的焊渣、铁屑、砂子以及其他污物。每个液箱应提供清洗口或清洗窗以便于打扫清洗。清洗孔直径不应小于102mm(41n)为了防止超压，每个液箱都应有适当的排气口，其允许的流量应超过输入的流量(对混合液箱还包括来自于蓄能器的流量)。排气孔自身不应产生机械堵塞或封盖。在计算液箱尺寸的要求中，应包括在系统正常操作过程中排回液箱的蓄能器的容量。液体返回式的液压液箱液压液箱的有效容积至少应是蓄能器系统储存液压液体积的两倍。如果安装了氮气(或其他惰性气体)备用系统，应安装足够尺寸的排气口，以防止在液压液返回或氮气返回过程中在液箱内产生高压。返回液箱式的液压系统不需要自动混合系统。可以用成批配制的混合液，也可用非混合的液压液。海上钻井设备控制系统应在每个独立的液箱(如424中所描述的)上安装一个声光报警装置来指示低液面，当主液箱液量达到其可用液量的30%～45%时报警装置发出报警。如果安装了报警装置，报警装置应在动力设备、司钻控制台和小型辅助遥控面板处发出声光警报。作为可选项，可以提供一个低液面的报警和停机，以便在气蚀发生前停泵。排放到环境中的液压液箱.1主混合液箱控制系统液箱的有效容积至少应等于所有蓄能器储备的液压液的体积。充液阀关闭后，液箱中液面以上宜有足够的空间，保证最大一组蓄能器向液箱排液时不发生外溢。.2润滑剂液箱应根据配制控制系统液压液所需的最大预期比例来确定润滑剂或添加剂液箱的尺寸。液箱内应存放足够的润滑剂或添加剂，以保证能配制至少10倍于蓄能器总动力液量的控制液。.3防冻液箱如果需要，应按控制液所处最低的预期环境温度确定乙二醇与水的预期的最大比例，并由此确定乙二醇液箱的大小。液箱内应有足够的乙二醇，以便至少能混合15倍于蓄能器总动力液的控制液。.4液压液混合系统液压液混合系统应设计成自动式混合系统，当混合液量达到上部液压液充液阀的关闭液面时，系统自动停止，当液面降低到充液阀关闭液面以下10%时，混合系统应自动重新启动。混合系统的混合比例应能够满足预定环境温度的防冻要求，其配液供给速度至少等于泵系统的排量。当水溶性润滑添加剂及乙二醇的配制比例超出制造厂推荐的范围时，自动混合系统宜具有手动可选功能，应提供自动混合系统的手动优先功能。.5液面报警每个独立的液箱都应安装声光报警装置来指示低液面。当液面降至液箱有效容积的50%～75%时，报警器发出报警。报警装置应在主控制台、司钻控制台和小型辅助遥控面板处发出声光警报。作为可选项，可以提供一个低液面的报警和停机，以便在气蚀发生前停泵。4.3设备设计规范4.3.1概述钻机的动力供应(电、压缩空气等)失灵时，不应立即导致井控设备的控制失灵。当泵的动力失去后，就要使用储存在蓄能器里的动力液。应按照本标准中的规定为遥控面板提供充足、有效的备用动力源。对于水下防喷器控制设备不允许因某一点的失效而导致两个控制盒同时失去控制。应至少提供两个控制台。液压控制管汇可以当作其中一个控制台。应至少有一个控制台具有全部水上和水下控制功能回路应是独立的，以保证某一元件失效或回路的泄漏不会导致其他功能的动水上和水下控制系统制造厂的设计和部件选择过程应确保其采购物品、供方材料以及制造厂自己的设备达到或高于相关工业标准和本标准的要求。买方应对下述项目提供完整的描述和功能说明：a)所控制的设备。b)使用条件。c)制造厂设计和制造涉及本标准的控制系统时所需要的其他细节。附录A和附录B是说明采购方所需控制功能的清单。附录A是供买方使用，用以详细说明水上控制系统操作和接口要求的表格；附录B也是供买方使用，详细说明水下控制系统操作和接口要求4.3.2液压控制管汇它是一种由液压控制阀、调压阀及压力表组成的总成，可以直接操纵系统功能。允许用手动方式把动力液压力调定在防喷器制造厂规定的额定值内。液压控制管汇直接显示压力源读数和调压后的压应备有一个通径至少等于控制管汇进液管通径的隔离阀，用以从备用压力源提供控制液。该阀不用时应堵上。至少应提供两个独立的液压控制回路(一般是管汇和环形防喷器调压回路)。通用压力控制管汇它包括一个共用的液压源、调压阀以及用以操纵闸板防喷器和节流、压井阀的控制阀。该回路应配有管汇调压旁通阀或以其他方式增加管汇压力，但该压力不能超过蓄能器系统的压力。管汇应设计成在紧急条件下能在系统额定压力下工作。环形防喷器控制管汇环形防喷器控制管汇的构成应包括一个专用的调压阀，把上游管汇压力降低到防喷器制造厂推荐的压力值。该调压阀对下游压力变化反应的灵敏度应足以保证调定压力的变化不大于±1MPa(±150pst)。环形防喷器调压阀应可遥控操作。在遥控失效时，应能直接进行手动操作关闭环形防喷器和保持调定的压力。液压控制管汇阀将控制阀手柄置于右侧(面对阀)为关闭防喷器、节流阀或压井阀，置于左侧为打开防喷器、节流阀或压井阀。控制阀的中位称为“封闭”或“排放”位置。在中位时.动力液被切断。四通阀的各个阀口可处于排放或封闭状态，这取决于阀的用途。对于特殊的控制系统，液压回路简图中应清晰地标明该控制阀在中位时各阀口的功能。应对各个阀和压力表的功能进行清晰的标志。全封和剪切闸板以及其他重要功能的控制阀，应安装不影响遥控操作的保护罩或其他保护措施。在本地操纵这些阀时，需要抬起护罩或慎重地按顺序操作。4.3.3遥控操作应能在司钻控制台上操作液压控制管汇上的所有功能。对海上装置：a)水上管汇控制阀的远程操作应有一个独立的先导控制源(气动或液压)。先导控制源的失效不应影响控制系统的手动操作。b)在钻机气源和电源都失效时，远程控制系统应具备至少操作两次所有的水面控制阀的功能。遥控面板应至少配备一个遥控面板，以确保至少可以在两处操纵所有关键的系统功能。应具备以下要求：a)控制面板上的全部控制元件要求双手操作，调压阀的控制可以没有此项要求。b)控制面板上的元件应有适当的间距，以防止误操作。c)所有模拟式圆形机械仪表的指示范围应大于或等于120°,显示的分辨率至少应为5%,在整个量程内系统精度应在±25%范围内。d)所有的压力读数应以兆帕(MPa)为单位，也可增加其他计量单位(如psi)。e)键盘、显示器、视频显示、字母数字显示等可用在控制和监控台上，但其安装位置应满足区域分级的要求。如果同时使用防喷器和分流器，整个防喷器组的状态和分流器的状态应能同时显示。操作任何功能都应具有权限并登录，并设计成双手操作模式。用于正常完成状态显示的对话框允许激活某些功能，但应避免使用菜单控制和页面切换来控制系统的状态。如果在一个控制站上使用多套显示面板，一个或多个显示面板的失效应被预测到。因此，每个控制站显示面板应具有同时显示整个防喷器组和分流器状态的能力。在这种失效情况下，可在没有问题的显示面板上进行页面切换。没有被用作其中一个控制站的辅助显示不应属于这些要求的范围。f)安装在控制面板表面上的控制系统元件和需要日常调整的元件，其接入的电源不应高于150V。g)对电压高于150V的元器件，应安装在需要利用工具方可触及的壳体里，应在壳体上安装高压警示标志。h)在控制面板的内部不应装有液压管线或液压元件，以防液压泄漏后导致所有或部分系统的电控元件无法工作。电液元件可安装在专用的接线箱内，避免液压泄漏流入到控制系统的其他部分，也不致造成短路而使系统电源失效或造成其他控制系统无法使用。1)除了以上提到的要求，所有裸露在SY/T10041和IEC60529界定的有害大气中的电气元件、面板等，应具有适合在危险区域安装使用的证书。J)司钻控制台应满足SY/T10010的要求。k)如果使用正压防爆系统，接线盒或控制面板在充气失效时都应在受影响的面板和司钻控制台上发出报警。在情况危急时，应提供相应的断电措施或将全部控制面板及接线盒隔离。1)为避免关键功能发生误操作，如剪切闸板、井口连接器、水下隔水管总成连接器和箱锁等，应使用一个透明安全盖或采用其他不妨碍功能状态可见性的防误操作措施。这些功能需要清楚地标志，且彼此之间要有视觉和感觉上的区别。m)在设计和连接控制面板时。应避免某一面板上的元件失灵而影响其他面板或管汇的操作及显n)安装在接线箱内的电液或电气装置，其泄油或排气应排放到箱体外。宜考虑到管汇的多次排放并确定排放管线尺寸，以避免对其他元件产生背压。o)遥控电路元件(包括连接器和电缆)的失效不应引起任何功能的误操作。p)控制系统共用的电路和元件(如控制电路、记忆电路、报警电路和电缆等)宜位于中央控制站上或接近控制管汇处，以避免当其中的一个控制面板失灵时影响到其他的控制面板。因此，所有的控制面板宜并联连接。控制台应易于司钻操作，在某些设备中液压管汇可以当作控制台。如果司钻控制台是遥控面板，那么面板布置应按防喷器组的实际布局排列，应具备以下要求：a)控制防喷器、节流阀、压井阀以及其他重要功能的液压操作。b)对于海上装置，显示控制阀的位置以及电泵的运转状况c)对于海上装置，应为遥控操作提供电动和气动备用动力。d)对环形防喷器调压阀的调节，以设定其压力。e)控制管汇调压旁通阀或跨阀，或代之对管汇调压阀压力调定进行远程控制。f)司钻控制台应配有显示装置以便读出以下数据：1)蓄能器压力。2)调压后的管汇压力。3)调压后的环形压力。4)钻机气压(只对气控面板)或低气源报警(电控面板)。g)此外，用于海上的司钻控制台应装有声、光报警用以显示以下情况：1)蓄能器压力低。2)钻机气源压力低，3)液箱液面低。4)备用动力源(如适用)。遥控方式的选择可以采用气动、液压、电气控、电液等方式从遥控面板上遥控液压控制管汇阀。遥控装置应设计为：在液压控制系统上手动操纵控制阀时，可取代由遥控装置原来设定的位置。设计者在设计遥控控制时，应考虑到软管的长度和尺寸、响应时间和温度(冰点)。遥控控制的电源应与主系统电源相隔离，以便当遥控控制电路出现故障时不会影响到其他控制阀的手动操作。4.3.4防喷器控制阀、接头、管线和管汇额定压力安装在控制系统或者子系统中的各种阀、接头和其他元件，如压力开关、变送器、传感器等，其额定压力至少应等于所在系统的额定压力。在·某些功能的操作要求允许使用子系统的额定压力而不一定是系统的额定压力。管路系统所有管路元件及螺纹连接的管接头应按公认的工业标准或国际标准来设计，并符合其公差要求。允许(但不限于)的连接型式可以采用美国国家标准的锥形管螺纹、汽车工程师学会(SAE)工业用O型密封圈端口连接和汽车工程师学会(SAE)的法兰连接。管子及接头应符合ANSIB313或其他等效的国际标准。如果使用焊接管件(见84),焊工应持有相应的资格证。控制系统与防喷器组间的所有刚性或柔性软管线，包括部端接头，应具有耐火特性，且其额定压力应至少等于所连接的系统或子系统的额定压力。控制系统的所有连接钢管、软管、连接件等宜加以保护，以防止在钻井作业、钻井设备的搬运及日常作业过程中受到损坏。当王电源中断时，电气控或电液控面板的电源应自动切换到备用电源上。如果主电源发生故障，备用电源应具备至少2h的远程控制能力。5控制系统应用的分类在：本章对第1章中的每种控制系统都做了详细介绍。5.1水上防喷器组控制系统安装在水面以上(包括陆地钻机、海上座底式轻便钻机和平台)的防喷器的控制系统统称水上防喷器控制系统，一般来用液体返回式的回路输送动力液。该防喷器控制系统一般包括以下部件：a)为泵系统提供足够控制液的存储设备(液箱)。b)为控制液加压的泵系统。c)储备压力控制液的蓄能器。d)调节压力并引导动力液操作系统功能元件(防喷器、节流阀和压井阀)的液压控制管汇e)在远距离处操纵液压控制管汇的控制面板。f)液压控制液。5.1.1响应时间就防喷器或阀的关闭这一功能而言，响应时间为从功能启动到功能结束之间所发生的时间。水上防喷器控制系统应能在30s内关闭每个闸板防喷器；公称通径小于476.25mm(18341n)的环形防喷器的关闭时间应不超过30s,公称通径等于或大于476.25mm(1834in)时应不超过45s。节流阀和压井阀的响应时间(开或关)应不超过已知闸板防喷器响应时间中的最小值。关闭响应时间的测定为从任一控制板启动关闭动作开始，到防喷器或节流阀、压井阀关闭并封住为止。当调压阀出口压力恢复到其正常调定值时，可认为防喷器已经关闭。庄：如果需要确认密封性能，需在防喷器下部或在节流或压井阀进出口之间作压力侧试。响应时间是否符合标准，应通过制造厂的计算、模拟物理试验或与防喷器组连接试验来验证。5.1.2泵系统管汇泵组为控制系统的所有液压功能提供动力液。同一个泵组可同时为防喷器和分流器系统提供液压动力。管汇泵组至少应由两种泵系统组成，其动力源至少是两种相互独立的动力源。管汇泵组应满足以下要求：a)在不使用蓄能器组且一套泵系统或一套动力系统不工作时，余下的泵系统应能在2min内满足1)在空井时关闭一个环形防喷器(不包括分流器)。2)打开液动节流阀。3)提供的压力至少等于环形防喷器制造厂推荐的最小操作压力值或节流阀制造厂推荐的最小操作压力值，取两者的较大值。b)泵组的总排量应能在15mn内使整个蓄能器系统从预充压力升至控制系统的额定压力。独立动力源是指各个动力源之间不会因另一个泵系统的动力源的故障而受到影响。独立动力源实a)在所有的电动钻机上，可从其备用母线处向一个泵系统提供电源。b)对电动钻机，独立的电动机和电动机控制器构成了独立的电源，该电源由独立的母线或是能够以母线连接断路器方式隔离的母线提供。c)只有在空气压缩机是由一个不同的原动机提供动力，或者空气压缩机的电动机是由与泵的主动力供应系统相独立的、有单独的母线的系统提供动力，或有足够的空气贮量来满足上述的要求时，压缩空气才能作为一个独立的动力源。每套泵系统的输出压力至少应等于控制系统的额定压力。气动泵系统应具备气源压力在053MPa(75psi)的条件下，把蓄能器充压至系统额定压力的能力。每套泵系统至少应有两套限制泵输出压力的超压保护装置：a)一个装置用来限制泵的输出压力，使其不超过系统额定压力。b)另一个装置通常为溢流阀，溢流阀的设定压力应不高出系统额定压力的10%。,溢流阀和溢流管路的溢流能力应具备在泵的最大排量时其压力不超过系统额定压力的133%。应通过设计计算或试验的方式加以验证。泵系统的超压保护装置应直接安装在控制系统中通往蓄能器的供液管路上，该管路上不应装有影响其发挥作用的阀或其他类似装置。主液压源的溢流装置应能自动复位，爆破片或不复位的溢流阀将使压力调节能力完全失效。系统工作压力降至接近系统额定压力的90%时，主泵应能自动启动；升至系统额定压力的97%～100%之间时应自动停止。辅助泵的工作状况应与主泵相似，为了使主泵和辅助泵不同时启动，辅助泵的启动压力值可低一些。辅助泵的停泵压力不应低于系统额定压力的95%,而启泵压力不应低于系统额定压力的85%。5.1.3蓄能器及管汇蓄能器应满足第2章中相关引用标准的设计要求，并提供相应的证明文件，应符合本标准923的要求。蓄能器系统的设计应保证一个或一组蓄能器失效所造成的容量损失不大于蓄能器系统总容量的25%,蓄能器的类型包括囊式、活塞式和浮子式。可根据买方的要求及制造厂针对预期的使用环境的推荐意见选择蓄能器类型。每个蓄能器组上应安装压力隔离阀和卸荷阀，以便于检查预充压力或将控制液从蓄能器组蓄能器应预充氮气，不应用压缩空气或氧气来预充蓄能器。系统中蓄能器的预充压力用于推动储存在蓄能器中的液压液以操纵系统功能。预充的压力值随所操纵设备的使用要求和使用环境而变。预充压力不应超过蓄能器的额定压力。5.1.4蓄能器容积要求蓄能器最低的可用液量，应在泵不工作的情况下，满足下述两个要求：a)在井筒压力为零的情况下，从全开状态到完全关闭所需液量的100%为功能液量要求(FVR)。这些所需液量由防喷器制造厂给定，它包括关团一个环形防喷器和防喷器组中的所有闸板防喷器的液量，及打开防喷器组一侧的节流阀或压井阀的液量。蓄能器在容积极限排放情况下的容积设计系数应根据4231中选定的计算方法来确定。如果不止一个环形防喷器，设计时应按关闭液量要求最大的来计算。b)在排放完所要求的液量后，该液量已考虑了压力极限排放的容积设计系数，蓄能器中剩余液体的计算压力，应大于关闭一个环形防喷器、任一闸板防喷器(使用闸板防喷器关井比，不包括剪切闸板)及在防喷器组最大额定井筒压力下打开一侧的放喷阀并使其保持打开状态时所需的最小计算的操作压力。在压力极限排放情况下的容积设计系数应根据4231中选定的计算方法来确定。5.1.5先导系统要求如果防喷器控制系统使用先导液来进行控制管汇的远程操作，先导液蓄能器应满足如下要a)先导液蓄能器系统的最小功能液量要求(FVR)应等于先导操作液量的200%,以便安全地关闭防喷器组中所有防喷器。在容积极限排放情况下的容积设计系数应根据4231中选定的计算方法来确定。b)在压力极限排放情况下的容积设计系数应根据4231中选定的计算方法来确定。先导系统的预充压力应不低于要求的最低先导控制压力。最低先导控制压力应为以下两种情况的最大1)在系统额定压力下，操作安装在控制管汇中的任一先导阀所需的压力。2)控制安装在控制管汇中的任一先导操作的调压阀到最小安全操作压力时所需的压力，调压阀的最小安全操作压力由该阀的原始设备制造商和所操作的防喷器来决定先导液蓄能器应由专用的泵或主液压源来充压。如果使用专用的泵来充压，主蓄能器应作为备用动力源。先导液蓄能器应由主蓄能器系统来充液和补充，并用单向阀将其与主液压动力源隔开。如果要求的最小先导控制压力大于主液压动力源的预充压力，宜安装一个独立的泵。先导控制系统的预充压力应不低于要求的最小先导控制压力。5.2水下防喷器组控制系统(公共单元)注：本节的内容同时适用于水下防喷器组分离式液压控制系统和电一液(EH)复合式(MUX)控制系统。5.2.1响应时间水下防喷器组控制系统应设计成在允许的响应时间内，提供足够的控制液量和压力以操作选定的功能。控制系统对每一个闸板防喷器的关闭响应时间应不超过45s,对每一个环形防喷器的关闭响应时间应不超过60s,对每一个节流和压井阀的操作响应时间(开或关)应不超过已知闸板防喷器响应时间中的最小值，使水下隔水管总成连接器解锁的响应时间应不超过45s。响应时间的符合性应由制造厂通过计算、模拟物理试验或与防喷器组联机测试来验证。5.2.2泵系统管汇泵组为控制系统的所有液压功能提供动力液。同一个泵组可同时为防喷器和分流器系统提供液压动力。管汇泵组至少应由两种泵系统组成，其动力源至少是两种相互独立的动力源。泵组的总排量应能在15mn内使整个蓄能器系统从预充压力升至控制系统的额定压力。当某一个泵系统或动力系统失效时，其余的泵系统应具备在30mn内把全部蓄能器从预充压力充压至系统额定压力独立动力源是指各个动力源之间不会因另一个泵系统的动力源的故障而受到影响。独立动力源实a)在所有电动钻机上，可从其备用母线处向一个泵系统提供电源。b)对电动钻机，独立的电动机和电动机控制器构成了独立的电源，该电源由独立的母线或是能够以母线连接断路器方式隔离的母线提供。c)只有在空气压缩机是由一个不同的原动机提供动力，或者空气压缩机的电动机是由与泵的主动力供应系统相独立的、有单独的母线的系统提供动力，或有足够的空气贮量来满足上述30min要求时，压缩空气才能作为一个独立的动力源。应为先导控制系统配备单独的蓄能器组，该蓄能器组可由专用的泵来充液。如果使用专门的先导泵，该泵可以是气动泵或电动泵。如果使用气动泵，该泵应具备气源压力在053MPa(75psi)的条件下，把蓄能器充压至系统额定压力的能力。如果先导泵不能工作，应有相应的措施将主蓄能器系统的压力液供给先导控制系统的蓄能器，另一种选择就是为先导系统配备备用泵。泵系统应具有自动启动和停止的功能。系统工作压力降至接近系统额定压力的90%时，主泵应能自动启动；升至系统额定压力的97%～100%之间时应自动停止。辅助泵的工作状况应与主泵相似，为了使主泵和辅助泵不同时启动，辅助泵的启动压力值可低一些。辅助泵的停泵压力不应低于系统额定压力的95%,而泵的启动压力不应低于系统额定压力的85%。超压保护的要求与本标准的5.12.3的规定相同。5.2.3水下系统的蓄能器要求及液量确定蕃能器容积要求在泵不工作的条件下，水下防喷器液压控制系统的最低可用液量应满足下述要求：a)在井筒压力为零的情况下，打开和关闭防喷器组中的闸板防喷器(最多四个闸板防喷器的最小累计操作容量要求)和一个液量要求最大的环形防喷器时，所要求的动力液量的100%为最低功能液量要求(FVR)。如果提供了闸板防喷器锁定装置，锁定所要求的液量也应包括其中。容积设计系数应根据中选定的计算方法来确定。对于与防喷器或分流器功能操作并不直接相关的先导控制功能，制造厂应确定所需的FVR。b)在考虑了根据压力极限排放所选计算方法的容积设计系数的情况下，打开和关闭四个闸板防喷器及一个环形防喷器之后，蓄能器中剩余的压力应高于计算的最小系统操作压力。计算的最小系统操作压力应高于下述压力的较大者：1)在防喷器组最大额定井筒压力下，关闭任一个闸板防喷器(不包括剪断钻杆)所需的最小计算操作压力(利用关闭比)。2)在防喷器组最大额定井筒压力下，打开防喷器组中任一节流阀或压井阀并使之保持开启状态所需的最小计算操作压力。3)环形防喷器在封闭钻柱中最小直径的钻杆时，推荐的最小公称压力。某些蓄能器可能安装在水下防喷器组上，以减小响应时间或作为备用动力液。这些成组安装的用于补充主液压源的蓄能器不属于快速卸荷的蓄能器，因此，其计算方法按方法A或方法B进行。先导系统要求.1先导式蓄能器系统的最小功能液量要求(FVR)应等于或大于关闭和打开一个环形防喷器和四个闸板防喷器所需的先导控制液量。在容积极限排放情况下的容积设计系数应根据4231中选定的计算方法来确定。.2对于带有液压先导控制管束控制的水下控制盒的系统，其可用液量(遥控先导阀的操作液量加上软管制造厂给出的软管因膨胀而增加的液量)应同时适合操作水下控制盒。.3对于带有用电遥控信号控制的水下控制盒的系统，对每个控制盒的先导式蓄能器的最小功能液量要求(FVR)为打开和关闭一个环形防喷器和四个闸板防喷器所需的液量.4在压力极限排放情况下的容积设计系数应根据4231中选定的计算方法来确定。先导系统的预充压力应不低于要求的最小先导控制压力。最小先导控制压力应为下述几种情况中的较大a)在系统额定压力下，操作任一安装在水下控制盒内的先导阀所需的压力。b)操作任一安装在水下控制盒中的先导调压阀时所需的最小安全操作压力，该压力根据调压阀的原始制造厂的给定值和所操作的防喷器来决定。c)操作偏压液压先导系统所需的最小先导控制压力。.5先导式蓄能器应由专用的泵或主液压源来充液。如果使用专用泵充液，主蓄能器应作为可选的备用动力源。先导式蓄能器应由主蓄能器系统来充液和补液，并用单向阀将其与主液压源隔离。如果要求的最小先导控制压力大于主液压源的预充压力，宜单独配备一台泵。水下液压源的隔离安装在水下的蓄能器应有一个安装在水下，但在水上控制的阀来隔离蓄能器，以使泵系统的压力可直接输送给所选定的防喷器组的某一功能元件。应采取某种措施来防止水下蓄能器组中储存的液体因意外而流回到水上。如果供给管线出现断裂，这一措施可防止备用动力液供应的失效。水下蓄能器的卸压当把一个充满压力的水下蓄能器从水下收回到水上时，如果没有及时排泄，其内部压力可能超过蓄能器的额定压力。应采取某种措施，在将蓄能器收回到水上之前或收回过程中允许排放或平衡水下蓄能器的压力。水下蓄能器预充气体的选择在可用液量受限的地方，特别是深水情况下，可用氦气代替氮气作为预充气体。对于希望增大可用动力液量或希望通过浮子增加浮动性的地方可用氦气。如果使用了氦气，应考虑氦气对盛装容器的特殊要求，其中包括密封的渗漏量、通过弹性体时的透气性以及在操作液体和排放时热传递(水化合物或冰的可能的形态)过程中气体的可溶性。5.2.4控制管汇概述控制管汇是由阀、压力表、调压阀和一个流量计组成的总成，用于控制与监测系统的所有功能元件。控制管汇包括一个动力液源和控制盒选择阀，对于分离式液压系统，还包括一个独立的先导液控制管汇，用以控制水下控制阀。先导控制管汇包括一些必需的阀，以便将先导控制信号传送给所有水下先导阀。当控制管汇上的阀动作时，先导控制信号被送到水下控制阀并使其动作，使动力液流动以操纵防喷器或其他功能。水上功能如果配备了如伸缩式接头封隔器、分流器、拉环或气动机械手等设备，应为水上控制的功能提供一个控制管汇。该子系统应采用液体返回液箱式液压系统。调压阀水上管汇调压阀采用液压调压阀向水下液压调压阀提供液压先导控制信号。应采取措施，以避免因钻机故障导致水下调压阀调定压力的失效或导致水下调压阀遥控操作的失效。应具有手动调节控制管汇中的水上调压阀的措施。控制管汇元件控制管汇应配备流量计，以测定从泵和水上蓄能器向水下供液的流量。控制管汇应配备压力表，以指示蓄能器压力、先导控制系统压力、主液压源水下供给压力、所有的水下调压阀先导控制压力、所有调压后的压力以及钻机的气源压力。控制管汇应包括一套声、光报警系统，以对蓄能器压力低、钻机的气源压力低、混合液箱液位低、主电源中断和先导控制压力低发控制管汇接口控制管汇接口的设计应保证全部控制信号和动力液源具有通往防喷器组功能元件梭阀的备用通道(