井控技术培训----井控设备

井控设备井控设备是指实施油气井压力控制技的一整套专用设备、仪表和工具。井控设备井控设备的组成井口防喷器组控制设备井控管汇内防喷工具投入式止回阀旋塞阀加重钻井液、除气装置监测设备监测、报警通过对油气井准确的监测和预报及时发现井喷预兆，尽快采取控制措施防止井喷保持井筒内钻井静液柱压力始终略大于地层压力，防止液流及井喷条件的形成迅速控制井喷溢流或井喷发生后迅速关井控制井口，并实施循环排除溢流和压井作业，对油气井重新建立压力平衡；处理复杂情况在油气井失控的情况下进行灭火抢险等处理作业井控设备功用液压防喷器的特点关井动作迅速封井时间：闸板BOP：小于10S，环形BOP：30S以内（小于476mm）。操作方便液压传动执行，省力、简便。安全可靠壳体耐压能力高，密封抗磨耐用。配备手动锁紧装置，关闭状态下不自行打开现场维修方便易损密封件更换方便。液压防喷器的参数我国液压防喷器的最大工作压力共分为6级。即：14MPa、21MPa、35MPa、70MPa、105MPa、140MPa。1、最大工作压力：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。最大工作压力是防喷器的强度指标。单位：MPa2、公称通径液压防喷器的公称通径是防喷器的上下垂直通孔直径。公称通径是防喷器的尺寸指标。单位:cm、mm。公称通经我国液压防喷器常用的公称通径尺寸有10种：180mm(71/16″)、230mm(9″)、280mm(11″)、346mm(135/8″)、426mm(163/4″)、476mm(183/4″)、528mm(203/4″)、540mm(211/4″)、680mm(263/4″)、762mm。我国液压防喷器的系列公称通径最大工作压力MPammin18071/1621357010523092135701052801114213570105346135/8213570105426163/414213570476183/43570528203/421540211/41435680263/414211985年以后液压防喷器型号的字头仍为汉语拼音字母组成，公称通经以cm单位表示并取其圆整值，最大工作压力的单位则以MPa表示。液压防喷器的表示方法□□□□□-□□□最大工作压力,以MPa为单位公称通径，以cm为单位，取圆整值防喷器型号代码例：FH35-35表示通径为346mm压力级别为35MPa的环形防喷器例：2FZ28-70表示通径为280mm压力级别为70MPa的双闸板防喷器液压防喷器选用合理选用井控装置组合或配置是安全、顺利、高效钻井的重要环节。液压防喷器组合选择包括压力级别、公称通径、组合形式及控制系统的控制数量等。选择液压防喷器组合应考虑的因素主要有：井的类别、地层压力、套管尺寸、地层流体类型、人员技术状况、工艺技术要求、气候影响、交通条件、物资供应状况以及环境保护要求等。总之，应能实现平衡钻井，确保钻井安全和节省钻井费用。1、压力级别的选择液压防喷器的压力等级标志着防喷器的耐压能力。井口上所装设的防喷器其压力等级应大于可能出现的预期井口最高压力，确保封井可靠，不致因耐压不够而导致井口失控。API规定：对于生产井，预期井口最高压力是以井喷时井筒内仍保留有一半钻井液柱估算，即：对于探井，高压气井，预期井口最高压力是以井筒内无钻井液，井筒完全掏空的条件估算，即：maxpzpp2、通经尺寸的选择井口装置通径尺寸的选择，主要取决于所使用的套管尺寸，即必须略大于所使用的套管接箍的外径。3、组合配套型式选择井控装置组合配套型式选择原则：◆主要是根据钻井工艺、钻具结构以及设备的具体情况来决定◆设计压力等级◆井架底座高度制约环形防喷器因密封胶芯呈环状而得名，封井时环形胶芯被迫向井眼中心集聚、环抱钻具。其与闸板防喷器配套使用。其必须配套液压控制系统才能使用。环形防喷的功能(1)当井内无钻具时，环形防喷器可用以全封井口（简称封零）。(2)当井内有钻具、套管、电缆时，环形防喷器可用以封闭井口的环形空间。(3)环形防喷器，在封闭具有18º坡度的对焊钻杆时，可进行起下钻作业（又称强行起下钻作）。在有减压调压阀或缓冲储能器的配合使用下能进行强行起下钻具(速度0.2m/s、关井套压7MPa、活动钻具14MPa)环形防喷器的类型球形胶芯防喷器组合胶芯防喷器锥形胶芯防喷器锥形胶芯锥形环形防喷器的结构2020/2/25锥形胶芯环形防喷器工作原理关井：液压油—关闭腔—活塞上行—胶芯上行，在顶盖的限制下,胶芯向中心挤压、收缩—封住井口开井：液压油—开启腔—活塞下行—活塞对胶芯挤压力消除—胶芯在自身弹力的作用下恢复原状—把井打开。1.胶芯特点◆锥形胶芯◆储胶量大◆自动恢复原状◆胶芯更换容易无钻具时直接更换有钻具时切割更换锥形胶芯环形防喷器结构特点井内无钻具时2020/2/25空井时更换步骤1、关全封2、打开顶盖3、取出旧胶芯4、放入新胶芯5、紧固好顶盖6、开井有钻具时井内有钻具时更换步骤1、关管封2、开顶盖、吊起3、取出旧胶芯，切开4、切开新胶芯，套上钻具装入5、紧好顶盖6、开井备注：井内有钻具时割胶芯，应先用锋利的割胶刀（借助撬杠、肥皂水润滑刀刃，不能使用锯条或其它钝的切割工具）将新胶芯从一侧任意两个支撑筋之间割开，割面要求平整。同样将旧胶芯割开，掉出，换上新胶芯。2.活塞特点◆密封段长◆扶正效果好◆不易偏磨、拉缸◆高度较高3.井压助封在关井时及关井后，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从而助长了胶芯的封井作用。球形胶芯球形环形防喷器的结构球形环形防喷器的工作原理关井：液压油—关闭腔—活塞上行—胶芯上行，在顶盖的限制下，胶芯向中心挤压、收拢、变形—封住井口开井：液压油—开启腔—活塞下行—活塞对胶芯挤压力消除—胶芯在自身弹力的作用下恢复原状—把井打开。球形胶芯环形防喷器结构特点1.胶芯特点◆球形胶芯◆储胶量大◆自动恢复原状◆漏斗效应◆胶芯更换容易◆摩擦力小，操控油量大漏斗效应关井时，胶芯沿顶盖内腔自下而上，从外到内移动，造成胶芯上部集聚橡胶较多、中部较少、下部未挤向中心，形成倒置的漏斗状空间。井内高压作用于漏斗底部，加强井压助封；漏斗形状便于起下钻时通过钻杆接头，减少胶芯的磨损。2.活塞特点◆密封段短◆扶正效果较差◆易偏磨、拉缸◆高度较低3.井压助封井口高压流体作用在活塞下部环槽里，有助于推动活塞向上移动，迫使胶芯向中心收拢从而助长了胶芯的封井作用。组合胶芯环形防喷器结构快卸顶盖内胶芯外胶芯活塞推盘组合形胶芯环形防喷器特点◆内、外两层胶芯◆结构复杂◆新胶芯封零不理想◆整体体积小、重量轻◆不能用切割法换胶芯(有钻具时)◆内胶芯变形小，操控油量少◆纯橡胶外胶芯磨损小、寿命长组合形胶芯环形防喷器的胶芯开封环空封零内胶芯变形状况组合胶芯结构环形防喷器的比较机械结构简单简单复杂封零效果好好新芯不理想用后效果好现场胶芯更换无钻具直接更换有钻具切割更换无钻具直接更换有钻具切割更换无钻具直接更换有钻具无法更换胶芯寿命短长长开关一次需油量的比值2中等3最多1最少外形特征径向小、高度高径向大、高度低径向、高度均小重量轻稍重特轻防喷器类型(1)在井内有钻具时发生井喷，可先用环形防喷器控制井口，但尽量不用作长时间封闭，一则胶芯易过早损坏，二则无锁紧装置。在现场不做封零实验,但应按规定做封环空实验。(2)用环形防喷器进行不压井起下钻作业，必须使用带18°斜坡的钻具，过接头时起、下钻速度要慢，所有钻具上的橡胶接箍应全部卸掉；(3)环形防喷器处于关闭状态时，允许上下活动钻具，不许旋转和悬挂钻具环形防喷器的正确使用与管理(4)严禁用打开环形防喷器的办法来泄井内压力，以防刺坏胶芯。但允许钻井液有少量的渗漏，而起到延长胶芯使用寿命的目的；(5)每次开井后必须检查是否全开，以防挂坏胶芯；(6)进入目的层时，要求环形防喷器做到开关灵活、密封良好。每起下钻具一次，要试开关环形防喷器一次，检查封闭效果，发现胶芯失效，立即更换；(7)固井、堵漏等作业后，要将内腔冲洗干净，保持开关灵活(8)橡胶件的存放◆先使用存放时间较长的橡胶件。◆存放地方尽可能凉爽。橡胶件不能存放在加热器，蒸汽管道，辐射器，或其他高温设备附近。◆橡胶件应远离电动机，开关，或其他高压电源设备。高压电源设备产生臭氧对橡胶件有影响。◆橡胶件应尽量在自由状态存放。◆保持存放地方干燥。（无水，油）◆如果橡胶件必须长时间存放，则可考虑放在密封环境中国产环形防喷器胶芯用丁睛橡胶硫化而成，适用于水基或油基泥浆，使用温度为-l0℃～100℃。若用于含硫化氢介质，其寿命要降低。引进的胶芯要严格按其适用条件使用。海德里尔和歇福尔两个厂家各类胶芯的适用条件分别列于下表。海德里尔胶芯适用条件材料顺色标志代号适用条件天然橡胶全黑R，NR水基泥致，-35℃以上丁睛橡胶红色条带S.NBR油基泥浆，-7℃一120℃氯丁橡胶绿色条带N.CR油基泥桨，-35℃以上歇福尔胶芯适用条件胶芯材科颜色标记系列编号第-个数字使用条件天然橡胶红色1或2低温水基泥浆;不压井起下钻中耐磨氯丁橡胶黑色3或4含硫化氢的水基泥桨，可在油基泥浆中用，但寿命比丁睛橡胶短丁睛橡胶务色5或6油基和水基泥浆;含硫化氢的油基泥桨故障判断及排除方法防喷器封闭不严（1）若新胶心，可多活动几次。旧的若支撑筋已靠拢仍封闭不严，则更换胶心。（2）对旧胶心有严重磨损、脱块，影响使用的，及时更换。（3）若打开过程中长时间未关闭使用胶芯，使杂物沉积于胶芯沟槽及其他部位。应清洗胶芯，并活动胶芯。防喷器关闭后打不开因为长期关井。或固井后胶芯下有水泥浆凝固而造成清洗。防喷器开关不灵活（1）管线连前，用压缩空气吹扫，接头要清洗干净。（2）油路有漏失，防喷器长时间不活动，赃物堵塞。闸板防喷器闸板防喷器的功用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的环形空间。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，迅速剪切钻具全封井口。4、有些闸板(专用)防喷器的闸板允许承重，可用于悬挂钻具。5、闸板防喷器的壳体上有侧孔，在侧孔上连接管线，可用以代替节流管汇，循环钻井液或放喷。6、使用变径闸板，可封闭一定范围内的不同管柱与井筒形成的环形空间。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、闸板等组成闸板防喷器的闸板闸板由闸板体、压块、橡胶胶芯等组成，有单面闸板与双面闸板两种类型。更换半封闸板尺寸时，双面闸板可以只换压块与胶芯，闸板体继续留用；单面闸板则需更换全套闸板总成。因为双面闸板的胶芯其上下面是对称的，在使用中当上平面磨损后其下平面也必将擦伤，因此双面闸板的胶芯并不能上下翻面，重复安装使用。全封半封剪切变径闸板分类剪切闸板可剪切钻杆、套管、油管、复合管柱和复合管缆。但大部分剪切闸板不能剪切柔性电缆、钢丝绳，剪切柔性电缆、钢丝绳需要特制的剪切闸板。使用剪切闸板注意事项：1.保证液控系统蓄能器组液压油压力保持在19～21MPa；2.现场剪切要考虑套压对闸板轴的反推力。3.要考虑下部半封闸板的悬挂能力和接头容放空间。剪切闸板试验：原华北油田钻井公司曾经在一次试验中用同1付剪切闸板剪切5inS-135钻杆达到19次，其中，包括剪切钻杆过渡带，每次进行剪切完成后均进行低压和额定工作压力试验，试验后闸板仍然完好。“剪切-全封”闸板与全封闸板的区别“剪切-全封”闸板与全封闸板是两个产品，只是目前使用的大部分剪切闸板具有全封功能。即要求剪切钻具后仍然要能够试压合格。一般情况不宜用剪切闸板代替全封闸板。使用变径闸板注意事项：1.变径闸板应分别进行其密封最大钻杆和最小钻杆试验；2.变径闸板不能通过手动关闭来实现封井的目的，只能通过液压关闭操作来实现。闸板防喷器的工作原理关井液压油经关闭油口—壳体油路—铰链座—侧门油路—液压油缸油路—缸盖油路—关闭腔—推动活塞与闸板关井开井液压油经开启油口—壳体油路—铰链座—侧门油路—开启腔—推动活塞闸板离开井眼中心—闸板缩入闸板室开井闸板防喷器的结构特点4.侧门腔与活塞杆3.侧