井控设备和安装、试压

井控设备的安装、试压、使用及管理本节内容结合《SY/T6426-2005钻井井控技术规程》来讲一、井控设备的安装4井控装置的安装、试压、使用和管理4.1井控装置的安装对于井控装置的安装标准，经油田有关部门进行安全评估后，在确保钻井安全的情况下，对本标准的相关条款可作适当调整。4.1.1钻井井口装置钻井井口装置包括防喷器、防喷器控制系统、四通及套管头等。4.1.1.1防喷器安装、校正和固定应符合SY/T5964中的相应规定。4.1.1.2具有手动锁紧机构的闸板防喷器应装齐手动操作杆，靠手轮端应支撑牢固，其中心与锁紧轴之间的夹角不大于30°。挂牌标明开、关方向和到底的圈数。4.1.1.3防喷器远程控制台安装要求：a）安装在面对井架大门左侧、距井口不少于25m的专用活动房内，距放喷管线或压井管线应有1m以上距离，并在周围留有宽度不少于2m的人行通道，周围10m内不得堆放易燃、易爆、腐蚀物品；b）管排架与防喷管线及放喷管线的距离不少于1m，车辆跨越处应装过桥盖板；不允许在管排架上堆放杂物和以其作为电焊接地线或在其上进行焊割作业；c）总气源应与司钻控制台气源分开连接，并配置气源排水分离器；严禁强行弯曲和压折气管束；d）电源应从配电板总开关处直接引出，并用单独的开关控制；e）蓄能器完好，压力达到规定值，并始终处于工作压力状态。4.1.1.4四通的配置及安装应符合SY/T5964中的相应规定。4.1.1.5套管头的安装应符合SY/T5964中的相应规定。4.1.2井控管汇井控管汇包括节流管汇、压井管汇、防喷管线和放喷管线。4.1.2.1钻井液回收管线、防喷管线和放喷管线应使用经探伤合格的管材。防喷管线应采用螺纹与标准法兰连接，不允许现场焊接。4.1.2.2钻井液回收管线出口应接至钻井液罐并固定牢靠，转弯处应使用角度大于120°的铸（锻）钢弯头，其通径不小于78mm。4.1.2.3放喷管线安装要求：a）放喷管线至少应有两条，其通径不小于78mm；b）放喷管线不允许在现场焊接；c）布局要考虑当地季节风向、居民区、道路、油罐区、电力线及各种设施等情况；d）两条管线走向一致时，应保持大于0.3m的距离，并分别固定；e）管线尽量平直引出，如因地形限制需要转弯，转弯处应使用角度大于120°的铸（锻）钢弯头；f）管线出口应接至距井口75m以上的安全地带，距各种设施不小于50m；g）管线每隔10m—15m、转弯处、出口处用水泥基墩加地脚螺栓或地锚或预制基墩固定牢靠，悬空处要支撑牢固；若跨越10m宽以上的河沟、水塘等障碍，应架设金属过桥支撑；h）水泥基墩的预埋地脚螺栓直径不小于20mm，长度大于0.5m。4.1.2.4井控管汇所配置的平板阀应符合SY/T5127中的相应规定。4.1.2.5防喷器四通两翼应各装两个闸阀，紧靠四通的闸阀应处于常开状态。4.1.3钻具内防喷工具钻具内防喷工具包括上部和下部方钻杆旋塞阀、钻具止回阀和防喷钻杆。4.1.3.1钻具内防喷工具的额定工作压力应不小于井口防喷器额定工作压力。4.1.3.2应使用方钻杆旋塞阀，并定期活动；钻台上配备与钻具尺寸相符的钻具止回阀或旋塞阀。4.1.3.3钻台上准备一根防喷钻杆单根（带与钻铤连接螺纹相符合的配合接头和钻具止回阀）。4.1.4井控监测仪器及钻井液净化、加重和灌注装置4.1.4.1应配备钻井液循环池液面监测与报警装置。4.1.4.2按设计要求配齐钻井液净化装置，探井、气井及气油比高的油井还应配备钻井液气体分离器和除气器，并将液气分离器排气管线（按设计通径）接出井口50m以上。其详细的规定在SY/T5964—2003《钻井井控装置组合配套、安装调试与维护》中规定得较详细，但从历次井控检查的结果及井喷和失控事故原因来看，井控装置的安装主要存在以下一些问题：1、井控装置压力等级不配套某油气田某1井1995年发生井喷失控后在处理过程中才发现防喷器组合为70MPa压力等级，而防喷管线的内控闸门却是35MPa压力等级。因而，无论是关井、压井等作业，只能按井控设备承压能力为35MPa考虑。2、防喷器安装完毕后，未认真校正井口，转盘，天车中心（其偏心差应小于或等于10mm），造成钻井过程中防喷器、套管头严重偏磨。3、防喷器组合固定钢丝绳小于16mm，常用1/2″甚至3/8″钢丝绳。4、防喷器手动锁紧杆未装齐或锁紧杆与锁紧轴之间的夹角大于30°。5、防喷器组合太高，手动锁紧操作杆离地面距离大而无法操作。6、防喷器仅有一侧挂有手动锁紧操作开关方向和到底圈数的标牌。7、远控台紧靠放喷管线，距井口距离小于25m。8、司控台未固定。9、节流管汇和压井管汇法兰连接螺栓两端与螺帽未上平齐，有的螺栓明显偏短。10、放喷管线出口：一条接出井场离井口75m以远，而另一条（压井管汇侧）刚接至井场边；甚至刚连接到远控台旁。放喷管线出口对准公路、民居或在树林旁而无任何防火措施（如修燃烧坑池、防火墙等）。11、放喷管线转弯处铸（锻）钢弯头为90°。12、放喷管线悬空无支撑；转弯处仅一端固定；固定卡子和管线间用木棒、木块填塞。13、走向一致的两条放喷管线紧挨在一起，或间距小于0.3m。14、未配液气分离器。15、钻台上未准备防喷单根。16、液气分离器排出管线未按设计通径接出（大多为27/8″油管）；排出管线悬空无支撑；转弯处弯头为多段管子焊接而成；固定不牢固，甚至和放喷管线捆绑在一起；排出管出口距井口距离小于50m。二、井控设备的试压1、试压目的（1）检查及测试井口防喷器、井控管汇及地面循环系统的承压强度、连接质量和设备整体强度，以确保被试压设备在整个钻井过程中好用不漏；（2）检查及测试井口防喷器各个密封部件在溢流初期关井的情况下是否就能产生有效地密封，做到早期封井，以尽快平衡地层压力，制止进一步溢流。2、试压介质（1）防喷器组合在井控车间整体组装后，用清水进行试压，合格后方可送往井场。（2）防喷器组合在井上安装好后，应对钻井井口和井控管汇等用清水进行整体试压3、试压设备井口试压专用工具主要有：试压堵塞器、试压泵、试压三通。（1）试压堵塞器根据其结构和用途的不同，可将试压堵塞器分为皮碗试压器和塞型试压器。试压堵塞器主要用于在对堵塞器以上的井口防喷器组合、地面井控管汇及阀门组等设备进行试压时、起到将井口与井眼隔离的作用，以防试压时过大的井口压力将薄弱井段（如套管鞋处）压裂。1）皮碗试压器主要性能参数皮碗试压器主要性能参数规格参数名称177.8244.5339.7上下接头连接扣型NC38NC50NC50最大承载能力（N）114000024700002470000适应套管规格（mm）177.8244.5339.7皮碗有效承压面积（cm2）131.62284.16706.45额定密封压力（MPa）3535352)塞型试压器塞型试压器又称悬挂式堵塞器，其结构如图所示。它必须与相应的套管头联合配套使用。根据其结构外形的不同，又可将塞型堵塞器分为锥型试压器和台肩式试压器。塞型试压器的试压范围比皮碗试压器更为广泛，安全，既可以试半封闸板防喷器，又可以试全封闸板防喷器等诸多井控设备。（2）试压泵1）功用它为井口防喷器现场试压提供高压介质。其原理是利用压缩空气推动气马达活塞做上下往复运动，实现吸排液过程的装置。目前现场最典型的试压泵为QST系列气动试压泵。其输出压力与气源压力成正比，通过对气源压力的调整，便可得到所需的介质压力。当气源压力达到预定值时，气泵便停止泵压，这时输出压力就稳定在预调压力上。通过调节气泵进气量控制升压速度。因此，该装置具有介质输出压力可调、升压速度可控、体积小、排量大、操作简单、性能可靠、适应范围广等优点。2）型号表5－QST系列气动试压泵主要参数型号气泵配备气源压力（MPa）输出压力（MPa）QST281﹕400.728QST421﹕600.742QST701﹕401﹕1000.770QST1401﹕601﹕2000.7140QST2001﹕2000.72003）试压三通试压三通又称方钻杆旋塞阀试压短节。在井口设备试压时，通过试压三通将试压泵与试压钻具相连，向井口泵入试压介质，从而实现对方钻杆旋塞阀、地面管汇和井口等设备进行试压的目的。4、试压程序(1)环形防喷器的试压程序1）对于公称尺寸小于或等于230mm(9″)的防喷器，应采用89mm(31/2″)的钻杆试压；对于公称尺寸大于或等于280mm(11″)的防喷器，应采用127mm(5″)的钻杆试压。2）试压时井口介质压力在不超过套管抗内压强度80%的前提下，为防喷器额定工作压力的70%。3）试压时液控油压为10.5MPa4）稳压时间不少于10min，密封部位无渗漏为合格。（2）闸板防喷器的试压程序1）低压试压①当井内有钻具时，关半封试压（闸板开口尺寸应与所用钻具本体的外径一致）；当井内无钻具时，关全封试压。②试压时井口介质压力为0.7MPa。③试压时液控油压为10.5MPa。④稳压时间不少于10min，密封部位无渗漏为合格。2）高压试压：①当井内有钻具时，关半封试压（闸板开口尺寸应与所用钻具本体的外径一致）；当井内无钻具时，关全封试压。②试压时井口介质压力为防喷器额定工作压力。③试压时液控油压为10.5MPa。⑷稳压时间不少于10min，密封部位无渗漏为合格3）剪切闸板试压剪切闸板除进行高、低压试压外，还必须进行剪切钻杆试验。剪切钻杆127mm(5″)，壁厚9.19mm，钢级G-105级，液控油压应在14-21MPa。除对以上设备施压外，还应对压井、节流管汇试额定工作压力，节流阀后的部件按较其额定工作压力低一个压力等级试压，放喷管线试压不低于10Mpa。试压部分，因各种原因更换部件或密封件后，都要作相应的试压。5、试压方法现场井控设备试压共有两种方法：提升皮碗试验器试压法和试压泵试压法。（1）提升皮碗试验器试压法1）将皮碗试验器接在钻杆下部，下入套管内；2）用清水灌满井口；3）关闭半封闸板防喷器或环形防喷器（注意：绝不能关闭全封闸板）；4）用钻机提升系统缓慢上提皮碗试验器，并观察套压表，提至所需试验压力，10分钟后检查各连接部位和密封部位是否有渗漏。（2）试压泵试压法1）将塞型试验器接在钻杆下部，坐入套管头内；2）用清水灌满井口；3）关闭半封闸板防喷器或环形防喷器（当钻具退出后，可关闭全封闸板试压）；4）用试压泵缓慢向井内打压，并观察套压表，泵至所需试验压力，10分钟后检查各连接部位和密封部位是否有渗漏。6、试压注意事项（1）用皮碗试验器试压时，作用于试验器舌部处的力，加上下部悬挂的钻柱重量，不得超过上部钻杆的安全负荷能力，否则会使钻杆断裂。（2）用皮碗试验器试压前，应检查并保证试压钻具水眼是否畅通无堵塞，以防上提钻具试压时套管内拔活塞，挤扁套管。4.2井控装置的试压4.2.1试压值4.2.1.1防喷器组应在井控车间按井场连接形式组装试压，环形防喷器（封闭钻杆，不试空井）、闸板防喷器和节流管汇、压井管汇、防喷管线试额定工作压力。4.2.1.2在井上安装好后，试验压力在不超过套管抗内压强度80%的前提下，环形防喷器封闭钻杆试验压力为额定工作压力的70%；闸板防喷器、方钻杆旋塞阀和压井管汇、防喷管线试验压力为额定工作压力；节流管汇按零部件额定工作压力分别试压；放喷管线试验压力不低于10MPa。(节流阀前试到额定工作压力，节流阀后的节流管汇密封试压，按较其额定工作压力低一个压力等级试压）4.2.1.3钻开油气层前及更换井控装置部件后，应采用堵塞器或试压塞按照4.2.1.2中的有关条件及要求试压。4.2.1.4防喷器控制系统用21MPa的油压作一次可靠性试压。4.2.2试压规则4.2.2.1除防喷器控制系统采用规定压力油试压外，其余井控装置试压介质均为清水。4.2.2.2试压稳压时间不少于10min,允许压降不大于0.7MPa，密封部位无渗漏为合格。三、井控设备的使用4.3井控装置的使用4.3.1环形防喷器不得长时间关井，非特殊情况不用来封闭空井。4.3.2在套压不超过7MPa情况下，用环形防喷器进行不压井起下钻作业时，应使用18°斜坡接头的钻具，起下钻速度不得大于0