项目五井控装置操作与维护

单击此处编辑母版标题样式,钻井作业电子教案,学习情境四 井 控,天津石油职业技术学院,徐建功,2017,年,7,月,能力目标,学会根据地层压力监测数据及时发现异常压力，及时调整，恢复井底压力与地层压力的 平衡；学会漏失实验法实测地层破裂压力，合理确定钻井液密度的上限值； 学会根据溢流的现象及时发现溢流，并会在不同工况下完成关井工作，准确录取 数据和计算； 学会司钻法压井法及 工程师法压井法，并会调节节流阀保持井底压力不变； 学会井控设备的组装、试压和基本维护。,知识目标,记住地下各种压力的概念及相互关系； 记住井底压力与地层的压力平衡条件； 记住地层压力预测和监测的方法、原理； 记住漏失实验法实测地层破裂压力的方法及数据采集；记住溢流发生的原因现象，及早发现溢流并正确关井，并会录取数 据和计算数据； 记住常规压井方法、原理，了解非常规压井方法； 记住井喷失控的处理方法； 记住井控设备的基本组成、型号、结构原理、检查维护内容。,一、井控设备概述,二、井口防喷器,三、控制装置,四、节流压井管汇,五、钻具内防喷工具,六、监控装置,七、设备的安装与试压以及常规活动检查,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,一、井控设备概述,（一）井控设备的定义,指实施油气井压力控制所需的一整套专用设备、专,用工具和仪表仪器,，,是井控技术中不可缺的组成部,分,。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,一、井控设备概述,（二）井控设备应具有的功能,1.,及时发现溢流。在钻井中对地层压力、地层流体、钻,井主要参数钻、井液参数等进行准确地监测和预报；,2.,溢流、井喷时，能迅速关闭井口，密封钻具内外压力,.,3.,井中流体可控制的排放。泵入压井液使之在维持稳定,的井底压力条件下重建井底与地层之间的压力平衡。,4.,允许向钻杆内或环空泵入钻井液、压井液或其他流体,.,5.,必要时能将钻具强行下入井中或从井中起出钻具。,6.,设备操作方便，对操作人员安全、同时灵活可靠。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（三）井控设备的组成,在钻井以及井下作业过程中，油、气井口所安装的部件自下而上的顺次通常为：套管头、四通、闸板防喷器、环形防喷器、防溢管等。,套管头安装在套管上，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出的钻井液流入震动筛。,由于油气井本身情况各不相同，井口所装防喷器的类型、数量与上述情况并不一定一致。井口所装防喷器的类型、数量、压力等级、通径大小是由很多因素决定的。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（三）井控设备的组成,1.,钻井井口装置：防喷器、防喷器控制系统、四通、套,管头等。,2.,井控管汇：节流、压井、防喷管汇、放喷管线、反循,环管线、点火装置等 ；,3.,井控检测仪器：钻井液返出量、钻井液总量、钻井参,数监测和报警仪器等；,4.,钻井液加重,、,除气和灌注装置：液气分离器,、,除气器,、,加重装置、起钻自动灌浆装置等；,5.,失控处理或特殊作业装置,：,不压井起下钻加压装置,、,旋,转防喷器、旋转控制头,、,井下安全阀,、,灭火设备、切割、拆装井口工具等。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,井场布置图,以液压防喷器为主的井口装置,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,防喷器远程控制台,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,二、井口防喷器,（一）防喷器类型,闸板防喷器、环形防喷器,（万能、多功能、球形防喷,器）和旋转防喷器等几种,.,根据所钻地层和钻井工艺,的要求，也可将几个防喷,器组合同时使用。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,井口防喷器组,万能防喷器,闸板防喷器,（一）防喷器类型,1.,闸板防喷器,1,）分类,（,1,）按每套装闸板数量：单、双和三闸板防喷器；,（,2,）按闸板开关方式：液压、手动闸板防喷器；,（,3,）按闸板锁紧方式：手动、液压锁紧闸板防喷器；,（,4,）按闸板形状：全封、半封、剪切,、,变径闸板防喷器,.,（,5,）侧门开关方式,：,旋转,、,直线运动式侧门闸板防喷器,；,（,6,）闸板加工工艺：,RSC,型 （铸造结构），,RSF,型（锻,造结构）和,RSH,型（手动结构）。,国内主要用单闸板防喷器与双闸板防喷器，其中双闸板,防喷器应用更为普遍。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,2,）结构,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。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,3,）闸板的类型及使用特点,闸板按结构分：单面闸板和双面闸板两种，单面闸板又分为组合胶芯式和整体胶芯式两类。,按闸板作用分：全封闸板（也称盲眼闸板用于关闭空井）、半封闸板（也称管子闸板，用于密封钻杆或套管与井眼的环空 ）、剪切闸板（用于处理某些特殊情况，比如钻具内失控，可以剪断钻具并全封井口） 、变径闸板（适用于几个不同尺寸的钻具，特别适用于组合钻具及六角形方钻杆）。,单面半封闸板,单面全封闸板,双面半封闸板,剪切闸板,变径闸板,全封闸板图,半封闸板图,4,）闸板防喷器的功能,（,1,）空井时，用全封闸板可封整个井口（也叫封零）。,（,2,）井内有钻具时，用半封闸板封环空。（注意,：,闸板 尺寸必须与钻具尺寸相一致）。,（,3,）有的半封闸板允许承重，可用以悬挂钻具,。,（此时,对防喷器性能要求较高，国产的一般无此功能）。,（,4,）变径闸板可封闭不同规格的管柱与套间的环空。,（,5,）特殊情况下,，,用剪切闸板可剪切井中钻具达到全封,井口的目的。,（,6,）壳体的旁侧孔，在封闭情况下可连接,管线,，,循环钻井井液、放喷、泄压、,压井等作业，有时可代替四通。,（,7,）可用以长期封井。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,闸板,:,开井,液压油经开启油口,壳体油路,铰链座,侧门油路,液压油缸开启腔。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,闸板防喷器封空井,全封闸板防喷器的关井动作,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,闸板防喷器封钻杆,半封闸板防喷器的关井动作,电缆防喷器外形,电缆防喷器封井原理,悬挂闸板,剪切密封闸板,电缆防喷器,在测井或电缆补孔时发生井喷，首先应关闭抱电缆的悬挂闸板。,电缆防喷器,然后关闭剪切闸板，在剪断电缆的同时封闭井口。,关井顺序绝对不能错，否则电缆将会落井。,电缆防喷器操作错误的后果,悬挂闸板,剪切密封闸板,5,）闸板防喷器工作原理,（,1,）闸板开关动作原理,闸板开关由液控系统换向阀控制。一般在,3,5s,内可完成开、关动作。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,5,）闸板防喷器工作原理,（,2,）闸板的密封原理,闸板的四处密封,：,前密封：闸板胶芯前部与钻具间密封,;,顶密封：闸板顶部与壳体的密封；,侧密封：侧门与壳体之间的密封；,轴密封：侧门腔与活塞杆之间的密封,.,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,闸板前密封,闸板顶密封,（,2,）闸板的密封原理,为了保证使闸板防喷器的封井效果，以下四处密封必须可靠：,前密封,闸板前部装有前部橡胶，依靠活塞推力，前部橡胶抱紧管子实现密封。当前部橡胶严重磨损或撕裂时，高压井液会于此处刺漏而使封井失效。,顶密封,闸板上平面装有顶部橡胶，在井内高压井液作用下，顶部橡胶紧压壳体凸缘，使井液不致从顶部通孔溢出。,侧密封,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，使井液不致从此处泄漏。该密封圈并不磨损，但在长期使用中会老化变质，故应按规定使用期限，定期更换。,轴间的密封,侧门腔与闸板轴之间的环形空间装有密封圈，防止高压井液与液压油窜漏。一旦高压井液冲破橡胶密封圈，井液将进入油缸与液控管路，使液压油遭到污染并损伤液控阀件。闸板防喷器工作时，闸板轴做往复运动，密封圈不可避免地会受到磨损，久之易导致密封失效。在封井情况下密封圈失效时，为了紧急恢复其密封效能，此处又附设有二次密封装置。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（,2,）闸板的密封原理,闸板密封的过程（两步）：,一是在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紧壳体上密封面，形成可靠的密封，即井压助封作用,.,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（,2,）闸板的密封原理,闸板防喷器的关井、开井动作是靠液压实现的。关井时，来自控制系统装置的高压液压油进入两侧油缸的关井油腔，推动活塞与活塞杆，使左右闸板总成沿着闸板室内导向筋限定的轨道，分别向井眼中心移动，同时，开井油腔里的液压油在活塞推动下，经液控管路流回控制系统装置油箱，实现关井。开井动作时，高压液压油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，同时，关井油腔里的液压油则经液控管路流回控制系统装置油箱，从而实现开井,。,井内压力作用在闸板底部,，推举闸板，使闸板顶部与壳体凸缘贴紧。显然，井内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。当井内压力很低时，闸板顶部的密封效果并不十分可靠，可能有井液溢漏。为此，在现场对闸板防喷器进行试压检查时，需进行低压试验，检查闸板顶部与壳体凸缘的密封情况。,井内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柱，这就是井压对闸板前部的助封作用。当闸板关井后，井内压力愈高，井压对闸板前部的助封作用愈大，闸板前部橡胶对管子封得愈紧。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,井压助封,在闸板关井动作过程中，由于井压对闸板前部的助封作用，关井油腔里液压油的油压值并不需要太高，油压通常调定为,10,5MPa,就足够了。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（,3,）,自动清砂，自动对中,闸板室底部有两条向井眼倾斜的清砂槽，当闸板开关时，遗留在闸板室底部的泥砂，被闸板排入清砂槽滑落井内。闸板防喷器的这种自动清砂作用防止了闸板的堵塞，减少了闸板的运动阻力与磨损。,在井内有钻具的情况下使用闸板防喷器关井时，由于钻具通常并不处于井眼正中心，常偏于一方，因此闸板有可能被钻具卡住而无法实现封井。为解决井内钻具的对中问题，闸板压块的前方设有突出的导向块与相应的凹槽。当闸板向井眼中心运动时，导向块可迫使钻具移向井眼中心，顺利实现封井。关井后，导向块进入另一压块的凹槽内。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,自动清砂,自动对中,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（,4,）闸板防喷器的侧门开关,闸板防喷器的侧门有两种形式，即旋转式侧门和平移式侧门。当拆换闸板；拆换活塞杆密封盘根；检查闸板以及清洗闸板腔室时，需要打开侧门进行操作。,平移式侧门,旋转式侧门,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（,5,）机械锁紧装置,锁紧装置由锁紧轴、操纵杆、手轮、万向接头等组成。,作用,：,1,、液压封井后，锁紧活塞，使液压系统卸压，保持长时间封井；,2,、当液压控制系统失效后，可以手动封井。,操作要点：,1,、液压封井后，顺时针旋转锁紧轴，锁紧轴退出，实现机械锁紧；,2,、在未封井情况下，顺时针旋转锁紧轴，实现手动封井；,3,、在锁紧情况下要液压开井，必须先逆时针旋转锁紧轴解锁。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,锁紧装置由锁紧轴、操纵杆、手轮、万向接头等组成。如图所示。锁紧轴与活塞以左旋梯形螺纹（反扣）连接。平时锁紧轴旋入活塞，随活塞运动，并不影响液压关井与开井动作。锁紧轴外端以万向接头连接操纵杆，操纵杆伸出井架底座以外其端部装有手轮。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,闸板的锁紧与解锁,闸板锁紧的方法是：顺时针旋转两个手轮，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盘为止，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。,需打开闸板时，首先应使闸板解锁，然后才能液压开井。闸板解锁的方法是逆时针同时旋转两个手轮，直到手轮转够解锁的圈数。,为了确保锁紧轴伸出到位，手轮必须转够应旋的圈数。手轮应旋的圈数，各闸板防喷器是不同的，井队人员应熟知所用防喷器手轮应旋圈数，此外还应在手轮处挂牌标明。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,液压自动锁紧,液压自动锁紧装置是通过装于主活塞内的锁紧活塞和装于活塞径向四个扇形槽内的四个锁紧块来实现的。当液压油作用于关闭腔时，同时推动主活塞和锁紧活塞向闸板关闭方向运动，由于锁紧块内外圆周上都带有一定角度的斜面，内斜面与锁紧活塞斜面相接触，使得锁紧块在锁紧活塞的推动下始终有向径向外部运动的趋势。一旦主活塞到达关闭位置后，锁紧块在锁紧活塞的径向力作用下向外运动,7mm,而坐于液缸台阶上，实现完全锁紧。液压油泄压后仅靠锁紧活塞弹簧力的作用，仍能保证可靠的锁紧状态。打开闸板时，液压油作用于开启腔，首先使锁紧活塞向外运动。锁紧块外圈斜面与液缸台阶斜面产生使锁紧块向内收缩的分力使锁紧块实现解锁，然后主活塞带动闸板轴及闸板实现开启动作。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（,6,）闸板防喷器的关井和开井操作,闸板防喷器封井时，其关井操作步骤应按下述顺序进行,1,正常液压关井,（,1,）遥控操作：在司钻控制台上同时将,气源总阀,扳至开位，所关防喷器的,换向阀,扳至关位，两阀同时作用的时间不少于,5,秒钟；,（,2,）远程操作：将远程控制台上控制该防喷器的,换向阀,手柄迅速扳至关位。,（,3,）需要长时间关井时，顺时针旋转两操纵杆手轮，将闸板锁住，被迫停转后在回旋,1/4-1/2,圈。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,2,正常液压开井,（,1,）手动解锁：逆时针旋转两操纵杆手轮，使,锁紧轴,缩回到位后再回旋,1/41/2,圈。,（,2,）遥控操作：在司钻控制台上同时将气源总阀和所关防喷器的换向阀扳至开位，两阀同时作用的时间不少于,5,秒钟；,（,3,）远程操作：将远程控制台上控制该防喷器的换向阀手柄迅速扳至开位。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,3,闸板防喷器的手动关井,如果需要关井，而又恰逢液控装置失效而又来不及修复时，可以利用手动机械锁紧装置进行手动关井。,（,1,）将远程控制台上控制该防喷器的换向阀手柄迅速扳至关位。,（,2,）手动关井,顺时针旋转两操纵杆手轮，将闸板推向井眼中心，手轮旋转到位后再回旋,1/41/2,圈。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,手动关井操作的实质即手动锁紧操作。然而应特别注意的是：在手动关井前应首先使蓄能器装置上控制闸板防喷器的换向阀处于关位。这样做的目的是使开井油腔里的液压油直通油箱。手动关井后应及时抢修液控装置。,液控失效实施手动关井，当压井作业完毕，需要打开防喷器时，必须利用已修复的液控装置，液压开井，手动锁紧装置的结构只能允许手动关井却不能实现手动开井。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,6,）合理使用,（,1,）使用前的准备工作, 检查防喷器是否安装正确：有箭头标识；, 检查液控系统管路的连接是否畅通，接头处是否渗漏；, 检查油路连接管线是否与防喷器所标示的开关一致。, 检查手动锁紧机构是否连接好，灵活好用，记下转圈数,，,挂牌标明。, 对井口装置全面试压，试压后对各连接螺栓再次紧固。, 检查所装闸板芯子尺寸与井下管具尺寸是否一致。, 检查各放喷、压井、节流管汇是否联接好。, 检查二次密封脂是否已装好。, 所装闸板在井场至少应有一付备用。, 保证密封垫清洁，无损伤，涂防锈油，严禁用钢丝刷清,理垫环槽。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,6,）合理使用,（,2,）使用方法, 专人负责，使用者要做到三懂四会（懂工作原理,、,懂性能,、,懂工艺流程； 会操作、会维护、会保养、会排除故障）；,半封闸板芯子的尺寸必须与所用井内管柱本体的尺寸相对应。井中 有管柱时切忌用全封闸板封井。半封闸板封井后不能转动井内管柱或上提管柱。半封闸板不准在空井条件下试开关。,需长时间封井，应用手动锁紧装置锁定闸板，然后将远程控制台上的换向阀手柄扳至 “中” 位，使液压系统卸压，也为下次开井做好准备；并在控制台 上挂牌说明，以防误操作；闸板在手动锁紧操作时，两手轮必须顺时针旋转到位，再回转,1/41/2,圈；长期封井后，在开井以前应首先将闸板解锁,， 然后再用液压开井。未解锁不许液压开井；未液压开井不许上提管柱。,进入油气层后，每天应开关闸板一次，检查开关是否灵 活，手动锁紧是否有效、好用。每次起完管具后还应做全封闸板开关试验，井内有管柱时严禁关闭全封闸板；,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,不允许用打开闸板的方法泄压，以免损坏胶芯。每次打开闸板前应检查手动锁紧装置是否解锁。打开后要检查闸板是否处于全开位置，以免管具损坏闸板；,不允许侧门在未上紧侧门螺栓的情况下开、关闸板，以免损坏闸板、闸板轴或铰链；,为保护井口，不论防喷器是否 固定在套管头法兰上，均不允许将两侧侧门同时打开；上紧法兰螺栓用力要均匀，按对角方向依次上紧；,防喷器使用完毕，应使闸板处于全开位置，以便检修；,闸板在手动解锁操作时，两手轮必须逆时针旋转到位，再回转,1/41/2,圈；,配装有环形防喷器的井口防喷器组，在发生溢流关井时必须按以下顺序操作：,首先，,利用环形防喷器,封井，,短时阻断液流,。,然后，再用闸板防喷器,封井，,防止高速流体刺坏闸板密封,。再,后，及时打开环形防喷器；最后用闸板防喷器长期封井。,（一）防喷器类型,2.,环形防喷器,环形防喷器，俗称多效能防喷器、万能防喷器等。它具有承压高、密封可靠、操作方便、开关迅速等优点，特别适用于密封各种形状和不同尺寸的管柱，也可全封闭井口。,（,1,）环形防喷器的用途,环形防喷器通常与闸板防喷器配套使用，也可单独使用。它能完成以下作业：,1.,当井内有钻杆、油管或套管时，能用一种胶芯封闭各种不同尺寸的环形空间；,2.,当井内无管柱时，能全封闭井口；,3.,在进行钻井、井下作业、取芯、测井等作业中发生溢流时，能封闭井内管具、取芯工具、电缆及钢丝绳等与井筒所形成的环形空间；,4.,在使用调压阀或缓冲蓄能器控制的情况下，能通过,18,无细扣对焊钻杆接头，强行起下钻具。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（,2,）环形防喷器的结构,环形防喷器主要由壳体、顶盖、胶芯、防尘圈及活塞五大件组成，如图所示。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,环形防喷器,锥形防喷器,环形防喷器按胶芯的形状分：,锥型胶芯环形防喷器和球型胶芯环形防喷器,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,锥型胶芯环形防喷器,环形防喷器按胶芯的形状分：,锥型胶芯环形防喷器和球型胶芯环形防喷器,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,球型胶芯环形防喷器,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,球型胶芯,锥型胶芯,（,3,）环形防喷器的操作,1.,环形防喷器关井操作,需要关闭时：将远程台（或司控台）上对应的换向阀手柄搬到关位，高压油从壳体关闭油口进入活塞下部关闭腔，推动活塞上行，活塞推胶芯，由于顶盖的限制，胶芯不能上行，只能被挤向中心，贮备在胶芯支承筋之间的橡胶因支承筋互相靠拢而被挤向井口中心，直至抱紧钻具或全封闭井口，实现封井。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,环型防喷器封空井,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,环型防喷器封钻杆,2.,环形防喷器开井操作,需要打开时：将远程台（或司控台）上对应的换向阀手柄搬到开位，使高压油从壳体开启油口进入活塞上部的开启腔，推动活塞下行；关闭腔油泄压，作用在胶芯上的推挤力消除，胶芯在本身弹性力作用下逐渐复位，井口打开。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（,4,）环形防喷器的使用与维护,1.,在井内有管柱时发生溢流，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。非特殊情况，不用它封闭空井。,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。,3.,环形防喷器处于关闭状态时，允许上下缓慢活动钻具，但不许旋转和悬挂钻具。,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。,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。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（,5,）环形防喷器的故障分析,1.,防喷器封闭不平,环形防喷器支承盘靠拢仍封闭不严应更换胶芯。旧胶芯严重磨损，脱块应更换。,2.,防喷器关闭后打不开,检查管线是否接对，是否堵塞或破裂，回油滤清器是否太脏。,检查蓄能器压力油是否耗完，有无足够压缩空气。,检查换向阀是否卡死，气控换向阀操作时间太短（少于,5,秒）。,环形防喷器长时间关闭后，胶芯易产生永久变形、老化；或胶芯下有凝固水泥浆，应更换或清洗。,3.,防喷器开关不灵活,检查液压油是否进水太多，使阀芯生锈；低温下永在管线中结冰，堵塞管线，卡住阀芯。要放掉油箱底部的积水。,所有管线在连接前，均应用压缩空气吹扫，接头要清洗干净。,油路有漏油，防喷器长时间不活动，有脏物堵塞等，均会影响开关的灵活性。,控制系统有噪音，表明液压油中混有气体，应循环排气。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（一）防喷器类型,3.,旋转防喷器,旋转防喷器是用于负压、泡沫、空气等钻井的动密封装置。它与液压防喷器、钻具止回阀和不压井起下钻加压装置配套后，可安全地进行带压钻进与不压井起下钻作业。它对发现和保护低压油气层有着重要的作用。,（,1,）结构,旋转防喷器主要由旋转总成、壳体、,卡扣筒等组成，而旋转总成主要由,方瓦总成、中心管、轴承、组合密,封圈及胶芯等组成。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（,2,）原理,旋转防喷器是靠方钻杆传动动力而转动。卡瓦总成的内四方（六方）与方钻杆连接，外八方与中心管上部内八方连接，中心管外形空间装有轴承，下部与胶芯总成相连接。因此，方钻杆转动可带动旋转总成的转动部分与胶芯同步转动。旋转防喷器对胶芯的密封，一靠胶芯的预紧力（胶芯内径小于钻具外径），二靠井内油气压力对胶芯产生的助封力。这就使旋转防喷器具有既转动，又能同时密封钻具作用。,（,3,）旋转控制头,旋转控制头主要由旋转总成和壳体两大部分组成。旋转总成包括旋转补心和上、下部橡胶密封胶芯、轴承等部分。旋转总成和壳体用卡箍连接。,方钻杆通过旋转控制头上的旋转补心，带动中心管及上、下部橡胶密封胶芯与钻柱一起旋转。橡胶密封胶芯依靠自身的弹性变形和井压助封来对钻柱实施密封。必要时，可通过胶囊施加外力实现主动补偿密封。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,FX35-10,5/21-99,旋转防喷器,（二）钻井工艺对防喷器的要求,1,关井动作迅速,闸板防喷器关闭应能在等于或小于,10,秒内完成，对于公称通径小于,476mm,的环形防喷器，关闭时间不应超过,30,秒，对于公称通径等于或大于,476mm,的环形防喷器，关闭时间不应超过,45,秒。,2,操作方便,防喷器的关井操作必须方便，液压防喷器的关井操作可在多处位置进行，当司钻在钻台上不能操作时，就可迅速在蓄能器装置上操作，或使用辅助遥控装置关井。闸板防喷器还可以手动操作关井（但不能开井）。,3,密封安全可靠,要求防喷器的壳体必须要有足够的机械强度，且密封件密封必须安全可靠。,4,现场维修方便,当发现这些密封元件严重磨损后，在现场条件下要及时进行拆换，因此要求防喷器必须维修方便。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（三）井口防喷器组合,1.,防喷器的最大工作压力与公称通径,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。,最大工作压力是防喷器的强度指标。按标准我国液压防喷器的最大工作压力共分为,6,级，即：,14MPa,（,2000psi,）、,21MPa,（,3000psi,）、,35MPa,（,5000psi,）、,70MPa,（,10000psi,）、,105MPa,（,15000psi,）、,140 Mpa,（,20000psi,）。,2,）防喷器的公称通径是指防喷器的上下垂直通孔直径。该尺寸表明防喷器可以通过的最大钻头直径。,我国液压防喷器的公称通径共分为,11,种，即：,103.2,（,4,）,mm,、,180mm,（,7,）、,230mm,（,9,）、,280mm,（,11,）、,346mm,（,13,）、,426mm,（,16,）、,476mm,（,18,）、,528mm,（,20,）、,540mm,（,21,）、,680mm,（,26,）、,762.2,（,30,）,mm,。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,公称通径,3,）,防喷器公称通径的选择,液压防喷器的公称通径与套管头下的套管尺寸相匹配，能通过相应钻头与钻具，进行钻井作业，比套管尺寸大。,4,）,防喷器压力等级的选择,防喷器压力等级的选用应与裸眼井段中最高地层压力相匹配。同时综合考虑套管最小抗内压强度,80%,、套管鞋破裂压力、地层流体性质等因素。,2.,防喷器的型号表示如下：,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,3FZ,公称通径,最大工作压力；,球型胶芯环形防喷器,FH,公称通径,最大工作压力；,锥型胶芯环形防喷器,FHZ,公称通径,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,，最大工作压力,35MPa,的环形防喷器，型号为,FH2835,。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,旋转防喷器的型号,表示方法：,FX 23 7 / 14,静密封最大工作压力，,Mpa,动密封最大工作压力，,MPa,防喷器通径代号，,cm,旋转防喷器代号,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,3.,组合形式的选择,确定不同压力等级防喷器组合形式，应按照各油气田的井控实施细则和有关标准进行选择。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（,1,）防喷器公称通径的选择,液压防喷器的公称通径应与其套管头下的套管尺寸相匹配，以便通过相应钻头与井内工具，继续施工作业。,例如，井深,4000,7000m,的一口深井，井身结构常为表层套管,508mm,（,20,）；技术套管,339,7mm,（,13,）与,244,5mm,（,9,）；油气层套管,177,8mm,（,7,），所下套管相应的井口防喷器公称通径为：,表层套管,508mm,（,20,），配装防喷器公称通径,504mm,（,21,）；,技术套管,339,7mm,（,13 ,），配装防喷器公称通径,346mm,（,13 ,）；,技术套管,244,5mm,（,9 ,），配装防喷器公称通径,280mm,（,11,）；,油气层套管,177,8mm,（,7,），配装防喷器公称通径,280mm,（,11,）。,公称通径,230mm,（,9,）的防喷器，由于通径偏小，起下钻作业时钻具与防喷器相互碰挂，对钻具与防喷器双方都不利，因此在,177,8mm,（,7,）套管上仍常装公称通径,280mm,（,11,）的防喷器。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（,2,）防喷器压力等级的选择,防喷器压力等级的选用原则上应大于施工层位目前最高地层压力和所使用套管抗内压强度以及套管四通额定工作压力三者中的最小者。确保封井可靠，不致因耐压不够而导致井口失控。,（,3,）组合形式的选择,组合形式的选择即选择防喷器的类型和数量，不同压力级别的防喷器组合按集团公司,石油与天然气钻井井控规定,或各油气田井控实施细则的要求进行选择。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,14MPa,型,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,21-35MPa,型,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,70MPa,型,4.,防喷器的使用原则,井内无钻具时，用全封闸板防喷器封井；,井内有钻具时，用半封闸板防喷器封井；,井内有不规则物体时，用环形防喷器封井；,在封井状态下又需要强行起下钻时，用环形防喷器封井。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,三、控制装置,1组成,防喷器液压控制系统主要由三大部分组成：,（,1,）司钻控制台,(,遥控装置,),位于钻台上司钻操作台后侧，主要有阀件、压力表及壳体；由司钻操作实现井喷控制；,（,2,）远程控制台（储能器装置）,安放在井架大门侧前方,25,米以远处，当无法用司钻控制台时，可用其控制井喷。主要由电动液压泵、气动液压泵、储能器、油箱、各种液压元件等组成。,（,3,）控制管汇,液压管汇排、气压管汇束。将远程控制台与井口装置联系起来、将司钻控制台与远程控制台联系起来。,现代的防喷器液压控制系统还增加了辅助控制台，安放在值班室内，用作应急遥控装置。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,地面防喷器控制装置组成与连接,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,2。,防喷器液压控制装置类型,按照远程控制台上主换向阀的遥控方式不同，防喷器液压控制系统的类型可分为三类：,液控液型,利用液压传动的方式来遥控主换向阀。由于遥控距离很长，液压阻力大，该法不太好。,气控液型,利用气压传动的方式来遥控主换向阀。由于气体流动阻力小，反应灵敏，使用安全，该方法很适合。陆地钻机大都用此法。,电控液型,利用电磁方式来控制主换向阀（主换向阀是电磁换向阀）。该方法要用电，因此防止电火花成为主要问题。海洋钻机采用较多。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,3,。工作原理,远控台是制备、储存与控制压力油的液压装置，由油泵、蓄能器、阀件、管线、油箱等元件组成。通过操作,换向阀（,5,个三位四通,O,型手动换向阀（钢球定位），可控制,5,个对象；,）,可以控制压力油输入防喷器油腔，直接使井口防喷器实现开关动作。遥控装置是使蓄能装置上的换向阀动作的遥控装置，间接操作井口防喷器的开关动作。辅助控制台置于井队值班室，与遥控装置其功用类似。,将远程控制台上电控箱的主令开关旋到“自动”位置时，整个系统便由液电自动开关控制，处于自动控制状态，使储能器压力始终保持在1921,MPa，,即如果系统压力低于19,MPa,时，液电自动开关将自动启动电动油泵，给储能器打压。当系统压力达到21,MPa,时，液电自动开关将自动切断电泵的电源，停止给储能器打压。当系统压力降至19,MPa,时，电动油泵会自动重新启动打压,.,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,控制系统代号说明,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,六、正常待命工况,（三源齐备、各阀到位）,1),“三源”：,油源、电源、气源,2),“开位阀”：,储能器钢瓶进出油阀、油泵上油,阀、高压截止阀、换向阀、,3),“关位阀”：,泄压阀、油路（或气路）旁通阀,气泵进气阀、,4),“自动位”：,电控箱旋钮、安全阀、自动压力,开关、气动压力变送器、减压调压阀,5）,“三个压力表”：,储能器、环封、闸板、,四、节流压井管汇,井控管汇是控制井内流体和井口压力、实施油气井压力控制技术的可靠而必要的设备，在钻井、井下作业以及相关作业施工中，一旦发生溢流或井喷，可通过井控管汇循环出被侵污的井内液体或泵入加重液体压井，以便恢复井底压力平衡。同时可利用节流管汇控制一定的井口回压来维持稳定的井底压力。压井管汇也可用于反循环压井。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,节流管汇是控制井内流体和井口压力、实施油气井压力控制技术的可靠而必要的设备，主要由节流阀、闸阀、管线、管子配件、压力表和控制箱等组成。见下图。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,节流阀的功能是通过节流阀的节流作用实施压井作业,控制井内流体的流出井口，控制井口回压（立压和套压），维持井底压力地层压力，并且保持不变，制止溢流；通过节流阀的泄压作用，降低井口压力,实现“软关井”； 通过放喷阀的大量泄流作用，将溢流物引出井场以外，防止井场着火和人员中毒，确保钻井安全。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,液动节流阀,手动节流阀,手动节流阀即用手动操纵机构代替了液缸及活塞，通过手轮转动带动阀芯上下移动改变阀芯与阀座间的相对位置，改变过流面积大小达到节流，结构见下图。与液动节流阀相比，仅不能遥控及不知阀的开关程度。,平板阀由阀体，阀盖，阀杆，阀板、阀座，尾杆，手轮及密封圈等组成。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,平板阀是指关闭件（闸板）沿介质通道中心线的垂直方向运动的阀门，由手轮（或液缸）操纵。平板阀是一种截止阀，只能处于全开或全关的位置，决不能处于半开半关位置，关到位后要回转圈，使板阀处于浮动状态。,注意；平板阀只能断流，不能节流，不能处在半开半关的位置，但手轮开（关）到位后，必须回旋,1 4-1 2,圈，决不能作节流阀使用，平时平板阀在管汇中处于关闭位置，严禁将平板阀打开少许用于泄压。同样，节流阀不能断流，它的开启度看套压，套压大则开，套压小则关，平时节流阀在管汇中处于半开半关状态。,（一）,节流管汇的功用,（,1,）压井时实施节流循环，利用节流管汇中节流阀的启闭控制井内流体的流出井口，控制井口回压（立压和套压），维持井底压力地层压力，并且保持不变，制止溢流。通常是控制钻井液流过节流阀来产生井内回压，并保证液柱压力略大于地层压力的条件下排除溢流和进行压井。,（,2,）起泄压作用，降低井口压力，实现“软关井”。,（,3,）起分流放喷作用，将溢流物引出井场以外，防止井场着火和人员中毒，确保钻井安全。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,节流管汇各阀编号示意图,（二）压井,管汇的功用,（,1,）当全封闸板关井时，通过压井管汇往井眼内强行泵入加重钻井液，实现反循环压井。,（,2,）发生井喷时，通过压井管汇往井眼内强行泵入清水，以防燃烧起火。,（,2,）发生井喷着火时，过压井管汇往井眼内强行泵注灭火剂，以助灭火。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,（三）节流与压井,管汇的组合形式,（,1,）节流管汇按压力等级分的几种组合形式：,14MPa,、,21MPa,、,70MPa,和,105MPa,等。,（,2,）压井管汇按压力等级分的几种组合形式：,14MPa,、,21MPa,、,70MPa,和,105MPa,等。,（,3,）液动节流管汇控制装置,液控箱,控制箱位于立管一侧，其面板上有立管压力表、管汇压力表、阀位开度表油压表、气压表、三位四通换向阀、调速阀等,5,表,2,阀,.,气压表显示输入液控箱的压缩空气压力值，起源来自钻机气控系统,.,油压表显示液控油压值、压力油由储能器提供,.,三位四通换向阀用于改变压力油的流动方向，遥控液动节流阀开大、关小或维持开度不变，从而控制关井套管压力与立管压力的降低、升高或稳定。,调速阀用于遥控液动节流阀开关动作的速度，从而控制关井套管压力与立管压力变化的快慢,。阀位开度表用于显示液动节流阀开启程度，操作时司钻只需在钻台上观察立管压力表与套管压力表的压力变化以及阀位开度表的指示情况，一手操作三位四通换向阀手柄，一手调节调速阀手轮，即可实施压井作业。,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,手动平板阀,液控箱,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,手动平板阀,液动平板阀,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,学习情境四 井 控,项目五 井口装置操作与维护,一、单项选择题（每题,4,个选项，只有,1,个是正确的，将正确的选项号填入括号内）,1,、实施油气井压力控制技术所需的专用设备、管汇、专用工具、仪器和仪表等统称为（,C,）。,A,、节流管汇,B,、防喷器,C,、井控设备,D,、内防喷工具,2,、下列关于井控设备的功能叙述正确的是（,C,）。,A,、关井动作迅速,B,、操作方便,C,、能够关闭井口，密封钻具内和环空的压力,D,、现场维修方便,3,、钻井作业中，（,B,）属于专用井口压力控制设备。,A,、钻井液罐液面监测仪,B,、防喷器,C,、起钻自动灌浆装置,D,、除气器,*,一、单项选择题（每题,4,个选项，只有,1,个是正确的，将正确的选项号填入括号内）,4,、下列井控设备中（,C,）属于常规井控作业设备。,A,、灭火设备,B,、井下安全阀,C,、起钻自动灌浆装置,D,、不压井起下钻及加压装置,5,、按行业标准规定，闸板防喷器关闭应能在等于或小于（,D,）秒内完成。,A,、,15B,、,20C,、,35D,、,10,6,、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（,D,）。,A,、地层压力,B,、立管压力,C,、液控压力,D,、井口压力,*,二、多项选择题（每题,4,个选项，将正确的选项号填入括号内）,1,、井控设备是对油气井实施压力控制，对事故进行,( ABCD ),的关键手段，是实现安全钻井的可靠保证，是钻井设备中必不可少的系统装备。,A,、预防,B,、监测,C,、控制,D,、处理,2,、为保障钻井作业的安全，防喷器必须满足的要求是（,ABCD,）,A,、关井动作迅速,B,、操作方便,C,、密封安全可靠,D,、现场维修方便,3,、选择防喷器的类型、数量、压力等级、通径大小主要是由（,ABD,）等因素决定的。,A,、套管尺寸,B,、地层压力,C,、生产厂家,D,、井眼类型,*,