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1、井控设备技术,李太忠,第二章 环型防喷器,目 录,第三章 闸板防喷器,第四章 旋转防喷器,第五章 控制装置,第六章 节流与压井管汇,第七章 设备的安装与试压以及常规活动检查,第八章 钻具内防喷工具,第九章 钻井液气体分离器与自动灌注装置,第一章 井控设备概述,在钻井作业过程中，为防止地层流体侵入井内，应始终保持井内钻井液液柱压力略大于地层压力。但在实际钻井作业时，常常因各种因素的影响使井内钻井液液柱压力小于地层压力，使井内压力平衡关系遭到破坏，而导致井喷的产生，结果造成人身伤亡，钻机损坏，油层损害等。,第一章 井控设备概述,钻井施工作业时，需要一定的技术、设备，实施监测控制，防止井喷产生。一旦
2、发生井喷能及时准确控制井口，实施压井作业，重新恢复对油气井的压力控制。有时井口设施损坏严重，油气井失去压力控制，需采取抢险作业。完成上述工作所使用的设备，通称为井控设备。所谓的井控设备即用于实施油气井压力控制技术的一整套专用设备，仪表与工具的总称。 因此了解井控设备的性能，正确安装维护，使井控设备发挥应有的功能，是搞好油气井压力控制的重要保证。,第一章 井控设备概述,井控设备应具有下述功能 1、预防井喷。 2、及时发现溢流。 3、迅速控制井喷。 4、处理复杂情况。,第一章 井控设备概述,1、井口防喷器组：环形防喷器、闸板防喷器、四通等； 2、控制系统：储能器装置、遥控装置、辅助遥控装置； 3、
3、节流管汇、压井管汇； 4、内防喷工具：方钻杆球阀、回压阀、投入式单向阀等； 5、加重装置：重晶石粉混合漏斗装置；重晶石粉气动力下料装置； 6、起钻灌注钻井液装置； 7、钻井液气体分离器； 8、监测仪表：液体罐液面监测仪、甲烷、硫化氢等检测器； 9、特殊作业设备：不压井起下钻装置、清障、灭火设备等。,第一章 井控设备概述,液压防喷器的特点 1、关井动作迅速 2、操作方便 3、安全可靠 4、现场维修方便,第一章 井控设备概述,液压防喷器的最大工作压力与公称通经 1、液压防喷器的最大工作压力是指防喷器安装在井口投入工作时所能承受的最大井口压力。共分5级，即：14MPa、21MPa、35MPa、70M
4、Pa、105MPa。 2、液压防喷器的公称通经是指防喷器的上下垂直通孔直径。共分9种，即：180mm、230mm、280mm、346mm、426mm、476mm、528mm、540mm、680mm,第一章 井控设备概述,液压防喷器的型号 单闸板防喷器 FZ公称通径一最大工作压力； 双闸板防喷器 2FZ公称通径一最大工作压力； 三闸板防喷器 3FZ公称通径一最大工作压力； 环形防喷器 FH公称通径一最大工作压力； 例如，公称通径230mm，最大工作压力21MPa的单闸板防喷器，型号为FZ2321；公称通径346mm，最大工作压力35MPa的双闸板防喷器，型号为2FZ3535；公称通径280mm，
5、最大工作压力35MPa的环形防喷器，型号为FH2835。,第一章 井控设备概述,井口防喷器的组合 在钻井过程中，通常，油气井口所安装的部件自下而上的顺次为：套管头、四通、双闸板防喷器、环形防喷器、防溢管。 套管头装在套管上，用以承受井口防喷器组件的全部重量。 四通两翼连接节流与压井管汇。 防溢管则导引自井筒返回的钻井液流入震动筛。,第一章 井控设备概述,第二章 环型防喷器,目 录,第三章 闸板防喷器,第四章 旋转防喷器,第五章 控制装置,第六章 节流与压井管汇,第七章 设备的安装与试压以及常规活动检查,第八章 钻具内防喷工具,第九章 钻井液气体分离器与自动灌注装置,第一章 井控设备概述,一、环
6、形防喷器的功用,1、当井内无钻具时，能全封闭井口； 2、在进行钻井、取芯、测井等作业过程中发生井喷时，能封闭方钻杆、钻杆，取芯工具、电缆及钢丝绳等与井筒所形成的环形空间。 3、在采用减压调压阀控制的情况下，能在封闭状态下通过18度对焊钻杆接头，强行起下钻具。,二、环形防喷器的类型 环形防喷器按胶芯形状结构不同可分为如下两种类型： 1、锥型胶芯环形防喷器； 2球型胶芯环形防喷器； 三、锥型胶芯环形防喷器 1、锥型胶芯环形防喷器结构。如图所示。,锥型胶芯环形防喷器结构图,四、球型胶芯环形防喷器,如图所示。,1、球型胶芯环形防喷器结构,球芯胶芯环形防喷器结构,五、环形防喷器的使用要求,为保护胶芯，延
7、长其使用寿命，减少胶芯的磨损，确保封井可靠，必须按下述各项要求操作使用环形防喷器。 1、在现场不做封零实验，但应按规定做封环空实验。 防喷器在井口安装后应做试压检查，钻入油气层后，按规定进行关开井活动检查。在做这些检查时，只做封环空实验。因为环形防喷器封零时胶芯磨损过多，将导致胶芯提前报废。,五、环形防喷器的使用要求,2、在封井状态，可慢速上下活动钻具，但不许转动钻具。 环形防喷器在封井工况下，允许钻具上下活动，但活动速度应缓慢，同时降低封井油压，尽可能地减少胶芯磨损，严禁转动钻具，否则钻具与胶芯摩擦发热，撕裂胶芯，导致井口失控。 3、不许用微开防喷器的办法泄降套压。严禁将环形防喷器当做刮泥器
8、使用。 4、封井强行起下钻作业时，只能通过具有18度坡度的对焊钻杆接头。,五、环形防喷器的使用要求,5、封井油压不应过大。液控油压最大不允许超过15MPa。通常，液控油压不超过10.5MPa。 环形防喷器胶芯的橡胶是硬橡胶，在活塞的强力挤压下，易老化变脆，弹性减弱，耐磨性降低。活塞对胶芯的挤压作用来自液控系统的压力，因此液控油压应加以限制。 6、不许长期关井作业 环形防喷器能适应井口的多种情况，迅速实现关井。却不利于长期关井。因为胶芯在长时间的挤压下，会加速橡胶老化变脆，降低使用寿命；环形防喷器无机械锁紧装置，在封井过程中必须始终保持高压油作用在活塞上，管路长期处于高压工况下，极易憋漏，进而导
9、致井口失控。,五、环形防喷器的使用要求,7、胶芯备件妥善保管。 环形防喷器的胶芯与其它橡胶制品一样，放置不用也会逐渐老化，倘若保管不善，也会降低其使用寿命，早期损坏。胶芯应放置在常温（27度以下）干燥的暗室内，切勿暴露在室外。经常检查，如发现有变脆、裂纹、弯曲不可使用。胶芯应远离产生电弧的电器设备，以防臭氧腐蚀，胶芯应单个平放，不应压挤叠堆，每个胶芯都应编号注册，注明出厂日期，按厂家规定有效年限，到期报废。 8、液压油应按期滤清与更换，保持清洁。 9、防喷器每次打开后，必须检查是否全开，以防挂坏胶芯。,第二章 环型防喷器,目 录,第三章 闸板防喷器,第四章 旋转防喷器,第五章 控制装置,第六章
10、 节流与压井管汇,第七章 设备的安装与试压以及常规活动检查,第八章 钻具内防喷工具,第九章 钻井液气体分离器与自动灌注装置,第一章 井控设备概述,一、闸板防喷器的功用,1、当井内有钻具时，可用与钻具尺寸相应的半封闸板封闭井口环形空间。 2、当井内无钻具时，可用全封闸板全封井口。 3、当井内有钻具，需将钻具剪断，并全封井口时，可用剪切闸板。剪切钻具，全封井口。 4、有些闸板防喷器的闸板允许承重，可悬挂钻具。 5、闸板防喷器壳体上有侧孔，在侧孔上连接管线，可代替节流管汇循环钻井液或放喷。,第三章 闸板防喷器,二、闸板防喷器的类型 闸板防喷器根据所能配置的闸板数量分为： 1、单闸板防喷器壳体只有一个
11、闸板室，只能安装一副闸板； 2、双闸板防喷器壳体有两个闸板室，可安装两副闸板 3、三闸板防喷器壳体有三个闸板室，可安装三副闸板,第三章 闸板防喷器,三、闸板防喷器的结构 闸板防喷器主要由壳体、侧门、油缸、活塞与活塞杆、锁紧轴、端盖、闸板等部件组成。（闸板防喷器壳体上端的连接有三种方式：丝扣连接、法兰连接、卡箍连接）。（闸板防喷器壳体下端的连接有三种形式：丝扣连接、法兰连接、卡箍连接）。,第三章 闸板防喷器,三、闸板防喷器的结构,第三章 闸板防喷器,四、 闸板防喷器工作原理,2、密封原理 闸板防喷器要有四处密封起作用才能有效封闭井口。 这四处密封是： (1)闸板前部与管子的密封闸板前部装有前部橡
12、胶，依靠活塞推力抱紧管子实现密封。当前部橡胶严重磨损或撕裂时，高压钻井液会于此处刺漏而使封井失效。全封闸板则为闸板前部橡胶的相互密封。 (2)闸板顶部与壳体的密封闸板上平面装有顶部橡胶，在井口高压钻井液作用下，顶部橡胶紧压壳体凸缘，使井液不能从壳体顶部通孔溢出。 (3)侧门与壳体的密封侧门与壳体的接合面上装有密封圈，侧门紧固螺栓将密封圈压紧，使钻井液不能从该处泄漏。,第三章 闸板防喷器,四、 闸板防喷器工作原理,2、密封原理,(4)侧门腔与活塞杆间的密封侧门腔与活塞杆之间装有密封圈，该密封圈具有液压助封特点，防止高压钻井液与液压油窜漏。一旦高压钻井液冲破密封圈，钻井液将进入油缸与液控管路，使液
13、压油遭到污染，损伤液控阀件。闸板的密封过程分为两步：一 是液压油作用下闸板轴推动闸板前密封胶芯挤压变形密封前部，顶密封胶芯与壳体间过盈压缩（分体式闸板可挤压顶密封向上凸出）密封顶部，从而形成初始密封；二是在井内有压力时，井压从闸板后部推动闸板前密封进一步挤压变形，同时井压从下部推动闸板上浮贴壳体上密封面，从而形成可靠的密封，称为井压助封作用。,第三章 闸板防喷器,六、闸板防喷器的合理使用,1、更换闸板及注意事项,更换闸板示意图,第三章 闸板防喷器,六、闸板防喷器的合理使用,1、更换闸板及注意事项,(1)检查储能器装置上控制该闸板防喷器的换向阀手柄处于中位。 (2)拆下侧门固定螺栓，旋开侧门。
14、(3)液压关井，使闸板从侧门腔内伸出。 (4)拆下旧闸板，装上新闸板，闸板装正、装平。 (5)液压开井，使闸板缩入侧门腔内。 (6)在储能器装置上操作，将换向阀手柄扳回中位。 (7)关侧门，上紧固定螺栓。,第三章 闸板防喷器,六、闸板防喷器的合理使用,2、 侧门开关注意事项：,(1)侧门不应同时打开。 (2)侧门未充分旋开或未用螺栓固定前，都不许液压关、开井动作。如进行液压关井动作，由于侧门向外摆动，闸板必将顶撞壳体，造成事故。 (3)转动侧门时，液控压力油应处于泄压状态。液控压力油泄压的办法是： 在储能器装置上将控制闸板防喷器的换向阀手柄转至中位，储能器装置上换向阀由开位和关位转至中位时，一
15、则可以切断管路油源，二则可以使管路的油压泄压。 (4)侧门打开后，液动闸板时需挡住侧门。,第三章 闸板防喷器,六、闸板防喷器的合理使用,3、塞杆二次密封的使用要求,在封井工况下，如果观察孔有流体溢出，就表明密封圈已损坏，此时立即拆下六角螺塞，用专用扳手顺时针旋拧孔内螺钉，迫使棒状二次密封脂通过单向阀、隔离套径向孔进入密封圈的环隙，二次密封脂填补空隙后，就可使活塞杆的密封得以补救与恢复。,第三章 闸板防喷器,六、闸板防喷器的合理使用,3、塞杆二次密封的使用要求,活塞杆二次密封装置使用注意事项： (1)预先填放好二次密封脂，专用扳手妥为存放。 (2)闸板防喷器投入使用时，应卸下观察孔螺塞并经常观察
16、有否钻井液或油液流出。 (3)密封圈失效后压注二次密封脂不可过量，以观察孔不再泄漏为准。,第三章 闸板防喷器,六、闸板防喷器的合理使用,4、闸板防喷器的关开井操作（以手动闸板锁紧系统为例）,(1) 闸板防喷器的关井操作步骤 1) 液压关井在司钻控制台上操作空气换向阀关井。 2) 手动锁紧顺时针转动两侧锁紧手轮，到位后，再逆时针转动两手轮各1/81/4圈。 3) 液控压力油泄压在储能器装置上操作换向阀处于中位 手动锁紧的操作要领是顺旋，到位，回旋。为了确保锁紧轴伸出到位，手轮必须旋够圈数直到旋不动为止。手轮应旋的圈数，各闸板防喷器是不同的。手轮回旋1/8-1/4圈的目的是使锁紧轴与活塞连接的丝扣间留有适当间隙，既保证丝扣松动不致卡死，又可使下次手动解锁操作省力。液控压力油卸压时，需到储能器装置上操作，司钻控制台只能操作关、开井，不能操作液控管路泄压。,
