井控设备操作

井控设备操作指导周永昌编重庆科技学院石油工程学院石油工程训练中心1井控设备操作第一次操作课1、井控实验场内井控设备的安装和布置：我校井控实验场的井控设备，基本与四川石油局现场钻高压油气井安装的设备相同。按中国石油天然气总公司颁布的标准，从下至上应是套管头（由于我校未钻模拟井，1984年安装时还未普遍使用套管头，因此用一块厚钢板焊上升高短节和底法兰代替套管头）下四通、上四通、双闸板防喷器、环行防喷器（环行防喷器上装溢流管，有的溢流管上还接一管线与立管相连作为起钻灌泥浆用）。下四通的左边防喷管线上安装压井管汇（以后另讲解操作），右边八号闸门出口安装节流管汇（以后另讲解操作），上四通左右两边各安装一条放喷管线。闸门的编号上四通左边放喷管线上为1号，接上四通左边的为2号，接上四通右边的为3号，右边放喷管线上为4号，下四通左边放喷管线上为5号，接下四通左边的为6号，接下四通右边的为7号，右边放喷管线上为8号（此闸门为液动平板阀由液压控制）。2、环行防喷器的结构及工作原理环行防喷器主要由六部分组成：壳体、支承筒、活塞、胶芯、防尘圈、顶盖。（1）、环行防喷器的壳体与支承筒及顶盖壳体下部台阶上用螺栓固定着支承筒，支承筒下部有若干个泄露孔。壳体中部钻有上下两个油孔，上部有一台阶。壳体底部法兰连接闸板防喷器或四通。顶部有的为丝扣与顶盖相连接，有的为栽丝与顶盖法兰相连接，有的为爪块连接。顶盖上部安装防溢管。（2）、环形防喷器的活塞及防尘圈锥形环形防喷器的活塞上部内腔呈倒截锥形。中部突肩装有二道活动唇形密封圈，分隔壳体中部上，下两个油孔。下部外径小于上部外径，下部外径上装有二道活动唇形密封圈密封壳体下部，与中部密封形成下油腔（关井油腔）。防尘圈（也称间隔环）上部突台阶坐在壳体内上部台阶上，在2内径上装有二道活动唇形密封圈，密封活塞上部外径；防尘圈外径装有一道固定密封圈（O形圈）密封壳体上部，与活动中部密封形成上油腔（开井油腔）。（3）、胶芯胶芯由12－30块支撑筋沿径向均匀分布与橡胶硫化而。支撑筋为铸钢件，支撑筋在胶芯中构成刚性骨架，承受径向与轴向负荷，同时控制胶芯均匀变形。胶芯外形呈截锥状，锥度40度。胶芯中部为垂直通孔，孔径略大于顶盖与壳体的通径，以免钻具挂伤胶芯。胶芯装在活塞上。（4）、工作原理环形防喷器的关井、开井是液压实现的。关井时，来自液控系统的压力油进入下油腔（关井油腔），推动活塞与胶芯迅速向上移动。由于胶芯受顶盖限制不能上移，在活塞内锥面被迫向井眼中心挤压、紧缩、环抱钻具，封闭井口的的环形空间。井内无钻具时胶芯向中心挤压、紧缩直至胶芯中空部位填满橡胶为止，从而全封井口。在关井动作时，上油腔里的液压油通过液控系统管线流回油箱。开井动作时，来自液控系统的压力油进入上油腔（开井油腔），推动活塞与胶芯迅速向下移动。活塞内锥面与胶芯的挤压力迅速消失，胶芯靠本身橡胶的弹性向外伸张，恢复原状，井口全开。在开井动作时，下油腔里的液压油通过液控系统管线流回油箱。锥形胶芯环形防喷器在关井动作时以及实现关井后井口高压流体作用在活塞底部有助于推动活塞向上移动，迫使胶芯向中心收拢，因此助长了胶芯的封井作用，这就是所谓的井压助封作用。所以井压愈高其助封作用愈大。要知，井压仅起“助”封作用而已，如想单凭井压而不用液抽油压封井是不可能的。封井后，可进行强行起、下钻作业，但只能通过180坡度的对焊钻杆接头。如果强行起、下钻一次后胶封就已被磨损报废状态，需要更换胶芯。更换胶芯一般都是再井内无钻具时更换，只要打开顶盖取出已磨损的胶芯，放在新胶3芯，紧固好顶盖即可。如果井内有钻具时，采用切割法更换胶芯，但是，更换是非常麻烦。球形胶心环形防喷器……。问题：①、在井口风喷漆组中，为什么环形防喷器总是安装在昀上部？②、锥形环形防喷器、秋形胶芯环形防喷器，从外观上如何区别？3、闸板防喷器闸板防喷器根据所配置的闸板数量可分为单闸板防喷器、双闸板防喷器、三闸板防喷器。我国各油田在用的只有单闸板防喷器和双闸板防喷器，其中双闸板防喷器应用更为普遍。双闸板防喷器通常安装一副全封闸板和一副半封闸板。三闸板防喷器，目前国内还未研制。⑴、闸板防喷器结构我校实验场安装了一台是具有矩形闸板室的双闸板防喷器，拆开了一台双闸板防喷器。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、铰链座、闸板等不见组成。闸板防喷器壳体由合金钢铸成。有上下垂直通孔与侧孔。壳体上方用双头螺栓连接环形防喷器或直接连接防溢管，壳体下方用双头螺栓连接四通。壳体内有上下两个闸板室，闸板室在垂直活塞杆的纵向截面上呈矩形，以容纳扁平的闸板。壳体两翼用螺栓固定有四个侧门。侧门由上下铰链座限定其位置，铰链座固定在壳体上。当卸掉侧门的紧固螺栓后，侧门可绕各自的上下铰链座旋转1200。油缸一端套在侧门凸缘上，另一端套在端盖上用螺栓固定在侧门上。油缸内的活塞与活塞杆为整体结构。活塞杆的前端呈T型与加班T腥槽配接。锁紧轴以左旋梯形罗纹（反扣）连接活塞与活塞杆。锁紧轴外端连接带手轮的操作杆。壳体侧孔上连接管线可用以代替节流管汇循环钻井液或放喷，但长期用将严重冲蚀壳体，影响壳体的耐压性能。所以，通常不使用侧孔节流或放喷，而是用钢板封闭。上绞链座制有三个导油孔道，经侧门埋藏油路与外露油管通向油缸的关井油腔：水平孔道以外露油管道通向与其相对称的上绞链座；垂直4壳体的孔道则以油管接头与控制系统的管路相连或以螺赛堵死。下绞链座也制有三个导油孔道，向上孔道经侧门埋藏油路与外露油管通向油缸的开井油腔；水平孔道以外露油管通向与其相对称的下绞链座，垂直壳体的孔道则以油管接头与控制系统的管路相连或以螺栓堵死。上述闸板防喷器的绞链座型式的油道为“下关、上开”。另有的闸板防喷器的绞链座型式的油道为“上关、下开”。我校实验场的就为“上关、下开”。闸板由闸板体、压块、橡胶胶芯组成，合称为闸板总成。闸板有单面用闸板两种类型。闸板胶芯磨损后可以更换。当钻杆尽寸改变时半封闸板就应更换。更换半封闸板尺寸时，双面用闸板可以只换胶芯与压块，不换闸板体；单面用闸板则需要换全套闸板总成。双面用闸板的胶芯其上下面是对称的，按以前的说法是使用中上平面磨损后，可以翻面翻面使用。经使用实践证明，当上平面磨损后，其前面同时磨损，下平面也被擦伤，因此双面用闸板的胶芯不能上下翻面，重复安装使用。（2）、闸板防喷器的工作原理闸板防喷器的关井、开井动作是由液压实现的。来自控制装置的压力油经下绞链座导油孔道进入两侧油缸的关井油腔，推动活塞与闸板迅速向井眼中心移动，实现关井。在关井动作时，开井油腔的液压油在活塞的推动下，经上绞链座导油孔道，再经液控管路流回远程台油箱。开井动作时，压力油经绞链座导油孔道进入两侧油缸的开井油腔，推动活塞与闸板迅速离开井眼中心，闸板缩入闸板室内。在开井动作时，关井油腔的液压油在活塞的推动下，经下绞链座导油孔道，再经液控管路流回远程台油箱。要使闸板防喷器实现可靠的封井效果，必须保证其四处有良好的密封，否则油气井是控制不住的。这四处密封是：①、闸板前部与管子的密封──用半封及全封胶芯作示范讲解。②、闸板顶部与壳体的密封──用胶芯与拆开的闸板防喷器的壳体作演示讲解。5③、侧门与壳体的密封──用拆开的闸板防喷器的壳体和侧门作演示讲解。④、侧门腔与活塞杆间的密封──用拆开的闸板防喷器的侧门腔内的密封作演示讲解。提问：闸板防喷器能否上下颠倒安装？为什么？如何判断闸板防喷器的上下端？闸板防喷器工作特点：井压助封──井液压力作用在闸板底部，推举闸板，使闸板顶部与壳体凸缘帖紧；井液压力也作用在闸板后部，向井眼中心推挤闸板，使前部橡胶紧抱井内管子，井液压力愈高闸板与壳体的密封效果愈好；对闸板前部的助封愈强。这就是助封作用。如井液压力很低时，闸板前部的密封效果并不十分可靠，可能有井液溢漏。因此，现场要常对闸板防喷器进行低压试验，检查闸板顶部与壳体凸缘的接触情况，在井压为2MPa条件，闸板顶部应基本不漏。（3）、更换闸板的操作顺序由于闸板的损坏或是钻杆尺寸的更换，常在井场进行拆换闸板作业。拆换闸板操作顺序如下：①、检查远程台上控制该闸板防喷器的三位四通换向阀，使其处于中位。②、拆下侧门禁固螺栓，旋开侧门。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，应装正装平。⑤、液压开井，使闸板缩入侧门腔内。⑥、在远程台上操作，将换向阀门手柄扳回中为。⑦、旋闭侧门，上紧螺栓。开关侧门注意事项：①、两边侧门不应同时打开。②、侧门未充分旋开或未用螺栓紧固前，都不许进行液压关、开井动作。③、旋动侧门时，液控压力油应处于卸压状态。即换向阀手柄应处于中为。④、侧门打开后，液动伸缩闸板时党组须挡住侧门。（4）、闸板防喷器的机械锁紧装置6①、设置目的防喷器液压关井后，采用机械方法将闸板固定住，然后将液控压力油的高压卸掉，以免长期关井鳖漏油管并防止“开井失控”的吴操作误操作事故。②、闸板的锁紧与解锁液压关井后，闸板应利用锁紧轴锁紧。闸板锁紧的方法是靠人力按顺时针方向同时旋转两边手轮，使锁紧轴从活塞中伸出，直到锁紧轴台肩紧贴止推轴承处的挡板为止，这时手轮也被迫停止转动。这样，闸板就由锁紧轴顶住（锁住），封井作用力由锁紧轴提供，而无需液控油压，达到长期关井目的。闸板手动锁紧后，压井作业完毕需打开闸板时，首先应使闸板解锁，即将锁紧轴重新缩入活塞杆中，然后才能液压开井。闸板解锁的方法是靠人力按逆时针方向同时旋转两边手轮，直到锁紧轴完全缩入活塞杆中，轴上台肩到位为止。这时手轮也被迫停止转动。这样闸板就部首锁紧轴限制。不管是闸板锁紧终了或是解锁终了，两边手轮都必须各回旋1/4~1/2圈。③、闸板防喷器的手动关井如果液控系统一旦发生故障，闸板防喷器就无法进行液压关井。这时可以利用机械锁紧装置进行手动关井。这时可以利用机械锁紧装置进行手动关井。其操作顺序如下：Ⅰ、将远程台上需关闸板的换向阀处于关位。Ⅱ、手动关井－顺时针旋转两边操纵杆手轮（应两边同时进行），将闸板推向井眼中心，手轮被迫停转后在逆时针旋转两手轮各1/4～1/2圈。Ⅲ、将远程台上所关闸板的换向阀处于中位。手动关井的结果也完成了“手动紧缩”操作。需要打开防喷器时，应先进行手动解锁，然后用液压油开井。手动机械紧缩装置只能用于手动关井，不能实现手动开井。④、闸板阀防喷器锁紧与解锁的判断国产旧型闸板防喷器的锁紧轴外露端有一端较光亮，在液压关井后，光亮部位外露较长为已锁紧；光亮部位缩入为未锁紧（已解锁）。国产新型闸板防喷器锁紧轴不与活塞连接，也不随活塞运动。锁紧轴与7端盖以右旋梯形螺纹连接，锁紧轴外端连接万向接头、操纵杆、手轮。活塞有双活塞杆。在液压关井后，将锁紧杆旋入端盖内顶住活塞杆时，是已经机械锁紧；当锁紧轴伸出端盖外未顶住活塞杆时，为机械锁紧（解锁）。另有液压锁紧装置机构，教材P131。⑤、活塞杆的二次密封装置闸板防喷器的侧门内腔与活塞杆之间装有密封装置以密封环形空间，保证防喷器正常工作。此处为双向密封圈的一次密封装置。由于防喷器开井、关井的长期使用，又疏于检修，密封圈严重磨损后就可能导致一次密封装置失效。如果在封井时密封圈损坏，尤其是封闭井液的密封圈损坏，将给封井时造成威胁。这时就不可能打开防喷器更换密封圈，而是需用二次密封装置来紧急补救一次密封的失效二次密封装置的结构及使用注意事项－用拆开的二次密封装置实物作示范操作讲解。⑥、启动控制系统作开、关防喷器演示；操作闸板防喷器手动锁紧装置，观察判断“锁紧”“解锁”工况。第二次操作课1、控制装置的组成液压防喷启防喷器都必须配置控制装置。防喷器的开关动作是通过操纵控制装置实现的；防喷器的开关动作所需压力油由控制装置提供。控制装置由蓄能器装置（常称远程台）、遥控装置（常称司钻台）、连接管线等组成。（1）、远程台的组成远程台有油箱、油泵（一台电动泵、二台气动泵）、蓄能器组、二个减压阀、四个三位四通换向阀及所连接的二位汽缸（根据所用控制装置的控制对象设置，三个、五个、七个等）、一个旁通阀及所连接的二位汽缸（北石场及上石一厂产远成台，是用1个三位四通换向阀作旁通阀）、二个溢流阀（安全阀）、一个泄压阀、三个油压压力