课件四 压井与内防喷工具
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✓ 最佳工况应该是旋塞两端压力相等时打开，因此，在带 压情况下，必须先注平衡压，再用旋塞扳手打开旋塞
➢ 钻具内发生井喷时的关闭作业 ✓ 随着旋塞的关闭所需扭矩增加，应采用专用工具实施强 行关闭。如果无法完全关闭，应迅速打开旋塞，防止旋塞刺 坏。
第二部分 内防喷工具
正确使用内防喷工具
• 旋塞 – 使用中，防止旋塞处于半开和半关状态 – 准确记录使用时间及受力状态，确定合理的使用时间
• 浮阀 – 每次起钻后，对阀芯进行检查，发现损坏及时更换，浮阀本体 寿命可达800h，而阀芯寿命只有300h左右，所以按1：3配套 – 控压钻井时，旋塞+浮阀配套使用，安装在起钻至套管鞋相对 位置处 – 采用精细控压钻水平井时，在近钻头处使用双芯结构浮阀
1.现场对内防喷工具维护保养不到位
在对现场井控装备检查过程中发现 ，许多井队对于内防喷工具台账记录混 乱、保养维护记录不清晰；内防喷工具 长时间不清理会造成泥浆凝固，会严重 影响使用性能。
内腔严重锈蚀
第二部分 内防喷工具
2.现场人员对内防喷工具使用不正确
备用旋塞开关处于半开半 关状态，极易进入泥浆凝固以至 于备用旋塞活动不灵活；箭型回 压阀的顶开装置未打开；顶开装 置的顶开杆倒装。
第一部分 概述
临界流速
由图可知： 1.可压缩流体的速度随压力的降低而增加。 2.高气/液比率比低气/液比率更容易发生冲蚀。 3.固相的存在导致了系统的冲蚀变得不可预测。 对地面设备的测试表明，放喷管线、节流管汇、带有弯头的 旋转接头和短半径弯接头在大约40ft/s的速度下，甚至压力高达 15000psi时可保持完好6个月。 进一步测试表明：除速度之外，管线的磨损是由冲击角或钻 井液固相的冲击角和管线的强度、延展性和固相的硬度等决定。 在这些实验中，最大的磨损速度发生在冲击角在40Ο-50Ο的时候 。
第一部分 概述 第二部分 内防喷工具应用 第三部分 案例分享
第二部分 内防喷工具
防止钻具内出现井喷失控的措施
✓ 保持钻台面附近有旋塞，出现高压时，及时关闭旋塞 ✓ 提高地面循环系统的承压能力 ✓ 钻开目的层时，换装承压能力高的泥浆泵保险销子 ✓ 防喷器组配套使用剪切闸板
使用中存在问题
第二部分 内防喷工具
第一部分 概述
腐蚀
腐蚀：多数腐蚀过程需要大量时间，通常在井控操作中不明 显。然而，井控操作中有两种基本的腐蚀因素必须考虑：硫化氢 和二氧化碳。
1. 硫化氢容易导致钻杆在井口附近断裂。硫化氢对钢材的腐 蚀作用已在NACE中有描述。NACE手册中对油田管材的使用限制做 了规定，手册的可信度非常高。在美国南部的井喷中，当地面温 度降到200ΟF（93℃）以下时才考虑硫化氢的腐蚀问题。在整个 井喷过程中，地面温度通过调节流速使之保持在200ΟF以上。就 没有硫化氢的腐蚀问题发生。
干裂的泥浆颗粒
第二部分 内防喷工具
3.钻机安装不正，井口偏斜幅度大, 旋塞承受的交变应力
如果现场存在上述情况 ，则会造成整个井口震荡幅 度较大，钻具摆幅增大，势 必会加大方钻杆上部接头处 的承受力，过早引起上旋塞 产生交变应力疲劳发生刺漏 。
交变应力疲劳
第二部分 内防喷工具
4.钻井参数或钻井组合选择不合理
S1— 平均液体相对密度； T — 操作温度，o R;
z — 气体压缩系数；
c— 经验常数，非连续工作c=125，连续工作c=100；
ρ— 操作温度下气体/液体混合密度，lb/ft3；
R— 气体/液体比率，标准条件下，ft3/bbl；
Sg— 气体相对密度； A — 需要的最小过流面积，in2/（1000bbl/d）
钻具组合对于浮阀起着至关 重要的总用，如果安装浮阀部位 形成一个瓶颈段，在钻进过程中 交变应力就会集中在浮阀上，加 快疲劳破坏 。
浮阀公接头断裂 哈15-2井 浮阀
第二部分 内防喷工具
正确使用内防喷工具
正确选用：降低井控风险，保障安全作业 例如：对于泥浆钻井，可以选用性能稳定的浮阀； 对于空气钻井，可以选用密封良好的箭型
根据流体连续性原理，流体存在流量守恒定律，即流速和截 面积的乘积为恒定值，即为VA=恒定。所以流体在管内流动时截面 积大处流速小，截面积小处流速大。
第一部分 概述
目前，国内没有流体磨损方面手册。APR RP14E提供了井喷 条件下与装备冲蚀有关问题分析。给出了流体临界速度公式：
式中 Ve— 流体冲蚀速度，ft/s; p — 操作压力,psi；
正确保养：提高内防喷工具寿命，减少更换频率、节约成本 例如：利用废柴油润滑阀腔，阻止泥浆颗粒凝固
正确安装：减少应力集中，提高使用寿命 例如：在钻柱瓶颈段尽量勿装内防喷工具，改善内防喷工具
工作环境
第二部分 内防喷工具
正确使用内防喷工具
旋塞
➢ 送井前，必须经过密封试压和带压开关试验。 ➢ 到井后，应进行外观检查、开关试验和试压检查。 ➢ 带压条件下的打开作业
第一部分 概述
冲蚀
4.流体中固相对井控系统的损坏非常严重。 5.地层中固相颗粒通常是造成冲蚀的主要因素。但是钻井液 中固相也具有冲蚀作用。重晶石具有冲蚀作用，铁矿粉的冲蚀作 用比重晶石还强。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ因为冲蚀是速度的函数，它首先发生在井控系统内。通常， 溢流流体流经管道的弯头处是最容易发生冲蚀的地方。无论在哪 里，弯头处都是最容易发生冲蚀的地方。在井喷条件下，应该重 点监测所有管线转弯处的壁厚，包扣井下管柱。壁厚测试在钻井 上非常简单实用。
课件四 压井与内防喷工 具
2020年5月17日星期日
第一部分 概述 第二部分 内防喷工具应用 第三部分 案例分享
冲蚀
第一部分 概述
冲蚀：井控系统的冲蚀是经常遇到的严重问题。在日常钻井 循环出溢流物和气体时，由于溢流速度小且井控系统与流体的接 触时间短，冲蚀通常不严重。在高溢流速度情况下，冲蚀就会加 剧。许多井喷事故中，干气没有严重的冲蚀作用。
2. 二氧化碳的腐蚀所需要的时间比硫化氢要长的多，它通常 是非常突然的。所需的环境不像硫化氢那样可以预测。
第一部分 概述
螺纹连接
对于排污管线连接、洒水装置和家庭用水管线采用螺纹连接 是可以的，但在井控系统中就不能用螺纹连接。井控作业要求一 定要“高标准、笔直和齐平”，而螺纹连接不属于此。螺纹一般 是“V”型扣型，应力集中部位在“V”型底部，管线在加工完螺 纹后变薄，如果管子之间连接没有完全啮合，将是最薄弱地方。
➢ 钻具内发生井喷时的关闭作业 ✓ 随着旋塞的关闭所需扭矩增加，应采用专用工具实施强 行关闭。如果无法完全关闭，应迅速打开旋塞，防止旋塞刺 坏。
第二部分 内防喷工具
正确使用内防喷工具
• 旋塞 – 使用中，防止旋塞处于半开和半关状态 – 准确记录使用时间及受力状态，确定合理的使用时间
• 浮阀 – 每次起钻后，对阀芯进行检查，发现损坏及时更换，浮阀本体 寿命可达800h，而阀芯寿命只有300h左右，所以按1：3配套 – 控压钻井时，旋塞+浮阀配套使用，安装在起钻至套管鞋相对 位置处 – 采用精细控压钻水平井时，在近钻头处使用双芯结构浮阀
1.现场对内防喷工具维护保养不到位
在对现场井控装备检查过程中发现 ，许多井队对于内防喷工具台账记录混 乱、保养维护记录不清晰；内防喷工具 长时间不清理会造成泥浆凝固，会严重 影响使用性能。
内腔严重锈蚀
第二部分 内防喷工具
2.现场人员对内防喷工具使用不正确
备用旋塞开关处于半开半 关状态，极易进入泥浆凝固以至 于备用旋塞活动不灵活；箭型回 压阀的顶开装置未打开；顶开装 置的顶开杆倒装。
第一部分 概述
临界流速
由图可知： 1.可压缩流体的速度随压力的降低而增加。 2.高气/液比率比低气/液比率更容易发生冲蚀。 3.固相的存在导致了系统的冲蚀变得不可预测。 对地面设备的测试表明，放喷管线、节流管汇、带有弯头的 旋转接头和短半径弯接头在大约40ft/s的速度下，甚至压力高达 15000psi时可保持完好6个月。 进一步测试表明：除速度之外，管线的磨损是由冲击角或钻 井液固相的冲击角和管线的强度、延展性和固相的硬度等决定。 在这些实验中，最大的磨损速度发生在冲击角在40Ο-50Ο的时候 。
第一部分 概述 第二部分 内防喷工具应用 第三部分 案例分享
第二部分 内防喷工具
防止钻具内出现井喷失控的措施
✓ 保持钻台面附近有旋塞，出现高压时，及时关闭旋塞 ✓ 提高地面循环系统的承压能力 ✓ 钻开目的层时，换装承压能力高的泥浆泵保险销子 ✓ 防喷器组配套使用剪切闸板
使用中存在问题
第二部分 内防喷工具
第一部分 概述
腐蚀
腐蚀：多数腐蚀过程需要大量时间，通常在井控操作中不明 显。然而，井控操作中有两种基本的腐蚀因素必须考虑：硫化氢 和二氧化碳。
1. 硫化氢容易导致钻杆在井口附近断裂。硫化氢对钢材的腐 蚀作用已在NACE中有描述。NACE手册中对油田管材的使用限制做 了规定，手册的可信度非常高。在美国南部的井喷中，当地面温 度降到200ΟF（93℃）以下时才考虑硫化氢的腐蚀问题。在整个 井喷过程中，地面温度通过调节流速使之保持在200ΟF以上。就 没有硫化氢的腐蚀问题发生。
干裂的泥浆颗粒
第二部分 内防喷工具
3.钻机安装不正，井口偏斜幅度大, 旋塞承受的交变应力
如果现场存在上述情况 ，则会造成整个井口震荡幅 度较大，钻具摆幅增大，势 必会加大方钻杆上部接头处 的承受力，过早引起上旋塞 产生交变应力疲劳发生刺漏 。
交变应力疲劳
第二部分 内防喷工具
4.钻井参数或钻井组合选择不合理
S1— 平均液体相对密度； T — 操作温度，o R;
z — 气体压缩系数；
c— 经验常数，非连续工作c=125，连续工作c=100；
ρ— 操作温度下气体/液体混合密度，lb/ft3；
R— 气体/液体比率，标准条件下，ft3/bbl；
Sg— 气体相对密度； A — 需要的最小过流面积，in2/（1000bbl/d）
钻具组合对于浮阀起着至关 重要的总用，如果安装浮阀部位 形成一个瓶颈段，在钻进过程中 交变应力就会集中在浮阀上，加 快疲劳破坏 。
浮阀公接头断裂 哈15-2井 浮阀
第二部分 内防喷工具
正确使用内防喷工具
正确选用：降低井控风险，保障安全作业 例如：对于泥浆钻井，可以选用性能稳定的浮阀； 对于空气钻井，可以选用密封良好的箭型
根据流体连续性原理，流体存在流量守恒定律，即流速和截 面积的乘积为恒定值，即为VA=恒定。所以流体在管内流动时截面 积大处流速小，截面积小处流速大。
第一部分 概述
目前，国内没有流体磨损方面手册。APR RP14E提供了井喷 条件下与装备冲蚀有关问题分析。给出了流体临界速度公式：
式中 Ve— 流体冲蚀速度，ft/s; p — 操作压力,psi；
正确保养：提高内防喷工具寿命，减少更换频率、节约成本 例如：利用废柴油润滑阀腔，阻止泥浆颗粒凝固
正确安装：减少应力集中，提高使用寿命 例如：在钻柱瓶颈段尽量勿装内防喷工具，改善内防喷工具
工作环境
第二部分 内防喷工具
正确使用内防喷工具
旋塞
➢ 送井前，必须经过密封试压和带压开关试验。 ➢ 到井后，应进行外观检查、开关试验和试压检查。 ➢ 带压条件下的打开作业
第一部分 概述
冲蚀
4.流体中固相对井控系统的损坏非常严重。 5.地层中固相颗粒通常是造成冲蚀的主要因素。但是钻井液 中固相也具有冲蚀作用。重晶石具有冲蚀作用，铁矿粉的冲蚀作 用比重晶石还强。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ因为冲蚀是速度的函数，它首先发生在井控系统内。通常， 溢流流体流经管道的弯头处是最容易发生冲蚀的地方。无论在哪 里，弯头处都是最容易发生冲蚀的地方。在井喷条件下，应该重 点监测所有管线转弯处的壁厚，包扣井下管柱。壁厚测试在钻井 上非常简单实用。
课件四 压井与内防喷工 具
2020年5月17日星期日
第一部分 概述 第二部分 内防喷工具应用 第三部分 案例分享
冲蚀
第一部分 概述
冲蚀：井控系统的冲蚀是经常遇到的严重问题。在日常钻井 循环出溢流物和气体时，由于溢流速度小且井控系统与流体的接 触时间短，冲蚀通常不严重。在高溢流速度情况下，冲蚀就会加 剧。许多井喷事故中，干气没有严重的冲蚀作用。
2. 二氧化碳的腐蚀所需要的时间比硫化氢要长的多，它通常 是非常突然的。所需的环境不像硫化氢那样可以预测。
第一部分 概述
螺纹连接
对于排污管线连接、洒水装置和家庭用水管线采用螺纹连接 是可以的，但在井控系统中就不能用螺纹连接。井控作业要求一 定要“高标准、笔直和齐平”，而螺纹连接不属于此。螺纹一般 是“V”型扣型，应力集中部位在“V”型底部，管线在加工完螺 纹后变薄，如果管子之间连接没有完全啮合，将是最薄弱地方。