钻 井 井 控 装 置(课件)

钻井井控装置（闸板封井器）井控设备概述井控设备作为钻井工程的手段、已发展成一套完整的井控设备系统。井控设备为安全钻井提供了保障，保护了钻井人员、钻井设备以及油气井的生产安全。为此，钻井人员对井控设备必须具有一定的基础知识和正确而熟练的操作技能。使井控设备发挥应有的功能，确保钻井作业安全、优质与高速，使我国的石油与天然气工业获得更大的发展。一、井控设备概述什么叫井控装备？井控装备是指实施油气井压力控制技术所需的专用设备、仪表和工具的统称。二、井控装备的功能(1)预防井喷。保持井筒内泥浆静液柱压力始终略大于地层压力，防止井喷条件的形成。(2)及时发现溢流。对油气井进行监测，以便尽早发现井喷预兆，尽早采取控制措施。三、井控设备的组成井控设备的组成(1)井口防喷器组。(2)控制装置。(3)节流与压井管汇。(4)钻具内防喷工具。井控设备的组成(5)加重钻井液装置。(6)起钻灌泥浆装置。(7)钻井液气体分离器。(8)监测仪表。液压防喷器的特点关井动作迅速操作方便安全可靠现场维修方便四、液压防喷器的工作压力与公称通径按照中华人民共和国石油与天然气行业标准SY5053-91《液压防喷器》规定,我国液压防喷器的最大工作压力共分为5级。即14MPa、21MPa、35MPa、70MPa、105MPa。四、液压防喷器的工作压力与公称通径我国液压防喷器常用的公称通径尺寸有：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″)。其中现场常用的有230mm、280mm、346mm、540mm。五、液压防喷器组合的选用•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、通径尺寸、组合形式及控制系统的控制点数等。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。六、液压防喷器的型号我国液压防喷器的型号规定：型号的字头为汉语拼音字母组成，公称通径的单位为厘米并取其圆整值，最大工作压力的单位以MPa表示。即:六、液压防喷器的型号单闸板防喷器FZ公称通径—最大工作压力双闸板防喷器2FZ公称通径—最大工作压力三闸板防喷器3FZ公称通径—最大工作压力环形防喷器FH公称通径—最大工作压力第一章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。闸板防喷器的功用4、有些闸板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。闸板防喷器的类型根据所配置的闸板数量分为：1、单闸板防喷器2、双闸板防喷器3、三闸板防喷器闸板防喷器的侧孔闸板防喷器的类型按闸板形状：全封半封闸板防喷器的类型按闸板作用：剪切变径闸板防喷器的结构概况闸板防喷器的结构概况手动锁紧式闸板防喷器的工作原理液压动作闸板前部与管子的密封闸板顶部与壳体的密封壳体与侧门之间的密封图侧门腔与活塞杆间的密封闸板防喷器闸板的特点井压助封:井液压力作用在闸板的底部，推举闸板，使闸板顶部与壳体凸缘贴紧。显然，井液压力愈高闸板顶部与壳体的密封效果愈好，这就是所谓井压对闸板顶部的助封作用。闸板防喷器闸板的特点井压助封:在关井动作过程中，闸板前部有井压所形成的阻力，与此同时其后部也有井压所形成的。推力与阻力并不相等，如果不考虑关井过程中的各种摩擦素损耗，只要油缸活塞上受液压油的作用力超过等量井压，活塞就可以将闸板推向井眼中心。闸板受油压推力与前进阻力的关系当p井为14MPa时，p油为2.8MPa；当p井为21MPa时，p油为4.2MPa；当p井为35MPa时，p油为7.0MPa。由此看来，闸板防喷器关井所需要的液控压力油与所对抗的井压并不相等而是成正比，关井所需要的液控压力油一般情况下都不超过10.5MPa。闸板防喷器闸板的特点自动清沙闸板室底部有两条向井眼倾斜的清砂槽，当闸板开关动作时，遗留在闸板室底部的泥砂被闸板排入清砂槽并滑落井内。闸板防喷器闸板的特点自动对中在使用半封闸板时，闸板压块的前方，制有突出的导向块与相应的凹槽，当闸板向井眼中心运动时，导向块迫使钻具居中，实现顺利关井。闸板防喷器闸板的特点闸板的浮动和自进式密封：闸板总成与壳体放置闸板的体腔有一定的间隙，允许闸板在壳体腔内有上下浮动。平时闸板上部胶芯不接触顶部密封面。而在闸板关井时，闸板室底部高的支承筋和顶部密封面均一渐缓的斜坡，能保证在闸板到达密封部位之前，闸板与壳体之间有充分间隙。实现密封时闸板前端橡胶首先接触钻具，在活塞推力下，封紧钻具。拆换闸板的操作顺序1、使蓄能器装置上相应的换向阀手柄，从开位板到中位。2、拆下紧固螺栓，旋开侧门。3、液压关井，使闸板从侧门腔中伸出。4、拆下旧闸板，装上新闸板，新闸板装正、装平。5、液压开井，使闸板缩回侧门腔内。6、在蓄能器上操作，将相应换向阀手柄扳至中位。7、旋闭侧门，上紧螺栓。8、试压开关侧门注意事项侧门不应同时打开。侧门没充分旋开或没紧固前，都不许进行液压动作。旋动侧门时，液控压力油应处于卸压状态。侧门打开后，液动伸缩闸板时、须挡住侧门。侧门的旋开角度闸板防喷器的机械锁紧装置闸板防喷器机械锁紧装置的作用1、当闸板防喷器液动关井后，采用机械的方法将闸板固定住，然后将压力油卸掉，以免长期关井蹩漏油管，并防止“开井失控”的误操作事故。2、闸板防喷器关井时，一旦液控系统发生故障，可以手动操作实现闸板关井动作。闸板防喷器的手动锁紧与解锁液压关井后，手动顺时针方向同时旋转两个手轮，使锁紧轴从活塞内伸出，直到锁紧轴台肩紧贴止推轴承处的挡盘为止，这时手轮也被迫停止转动，再回旋手轮1/4~1/2圈。（顺旋，到位，回旋）解锁方法相反（逆旋，到位，回旋）闸板防喷器的关井操作步骤液压关井，在远程控制台上操作；使蓄能器装置上控制该闸板防喷器的三位四通换向阀手柄扳到关位。手动锁紧；顺时针旋转两操作杆手轮，到位后回旋1/4~1/2圈。液控压力油卸压，在远程控制台上操作；使蓄能器装置上控制该闸板防喷器的三位四通换向阀手柄处于中位。闸板防喷器的开井操作步骤手动解锁；逆时针旋转两操作杆手轮，到位后回旋1/4—1/2圈。液动开井，在远程控制台上操作；使蓄能器装置上控制该闸板防喷器的三位四通换向阀手柄处于开位。液控压力油卸压；在远程控制台上操作；使蓄能器装置上控制该闸板防喷器的三位四通换向阀手柄处于中位。闸板防喷器的手动关井闸板防喷器关井时，一但液控失效，可采用手动关井。其操作步骤是：首先将蓄能器装置上控制该闸板防喷器的三位四通换向阀手柄扳到关位。手动关井；顺时针旋转两操作杆手轮，到位后回旋1/4—1/2圈。操作蓄能器装置上三位四通换向阀手柄，使之处于中位活塞杆的二次密封装置活塞杆的二次密封装置，是为闸板防喷器活塞杆与侧门腔的一次密封失效后，采取紧急补救措施而设置的。活塞杆的二次密封装置活塞杆的二次密封使用注意事项预先填放好二次密封脂，专用扳手妥善保管。闸板防喷器投入工作时，应将观察孔处的螺堵卸下。挤注二次密封脂不可过量，以不滴液为准。闸板防喷器的合理使用1、半封闸板的尺寸应与所封管子外径相对应。2、井中有钻具时禁用全封闸板。3、长期封井，应采用手动锁紧并将压力油卸压。4、开井前，先解锁、后液动开井。5、手动锁紧或解锁时，两手轮必须转够圈数。6、液动开井后，要检查闸板是否全部打开。常见故障及处理方法故障现象产生原因排除方法井内介质从壳体与侧门连接处流出1、壳体与侧门之间密封圈损坏或连接螺栓未上紧2、壳体与侧门密封面有脏物或损坏1、更换损坏的密封圈2、紧固该部位全部连接螺栓，清除表面脏物修复损坏部位闸板移动方向与控制阀标示不符控制台与防喷器连接管线接错倒换防喷器的油路管线位置液控系统正常，但闸板关不到位闸板接触端有泥砂或其它物质淤积清洗闸板及侧门常见故障及处理方法故障现象产生原因排除方法井内介质窜到油缸内，使油中含水气活塞杆密封圈损坏，活塞杆变形或表面拉伤更换损伤的密封圈或修复损伤的活塞杆防喷器液动部分稳不住压防喷器油缸、活塞、活塞杆密封圈损坏或密封表面损伤更换各处密封圈修复密封表面或更换新件侧门铰链连接处漏油密封表面拉伤，密封圈损坏修复密封表面，更换密封圈常见故障及处理方法故障现象产生原因排除方法闸板关闭后封不住压闸板密封胶芯损坏，壳体闸板腔上部密封面损坏更换闸板密封胶芯，修复密封面液控油路正常，不能液压开井闸板被泥砂卡住清除泥砂，加大液控压力