井下作业井控设备11

井下作业井控设备
井控装置在工艺上主要解决三个基本问题： 井控装置在工艺上主要解决三个基本问题： 一是密封问题：即在井下作业过程中， 一是密封问题：即在井下作业过程中，确保油管 及油套管环形空间不外泄。 及油套管环形空间不外泄。 二是加压问题：即在起下管柱作业时， 二是加压问题：即在起下管柱作业时，井内压力 对油管上顶力超过油管本身的重量时， 对油管上顶力超过油管本身的重量时，控制油管 上顶。 上顶。 三是节流压井问题：即在井下作业过程中， 三是节流压井问题：即在井下作业过程中，确保 在不同工况下可以成功实施压井措施。 在不同工况下可以成功实施压井措施。
• 6）更换胶芯时，要在胶芯与活塞锥面配 ）更换胶芯时， 合处涂些黄油。 合处涂些黄油。 • 7）环形防喷器尽量不用作长时间封井。 ）环形防喷器尽量不用作长时间封井。 • ８）封井液控油压不应过大，液控油压 封井液控油压不应过大， 最大不允许超过１５ＭＰａ。通常 １５ＭＰａ。通常， 最大不允许超过１５ＭＰａ。通常，封 井液控油压不应超过１０ １０.５ 井液控油压不应超过１０ ５ＭＰａ。 • ９）胶芯备件应妥善保管。 胶芯备件应妥善保管。
E.遇严重溢流或井喷时 用来配合防喷器及 遇严重溢流或井喷时,用来配合防喷器及 遇严重溢流或井喷时 节流管汇实现软关井。 节流管汇实现软关井。
1）锥型胶芯防喷器 ）
1） （1）锥型胶芯防喷器结构
锥型胶芯防喷器主要由壳体、 锥型胶芯防喷器主要由壳体、承 托胶芯的支持筒、活塞、胶芯、 托胶芯的支持筒、活塞、胶芯、顶 盖、防尘圈、螺栓、盖板、吊环、 防尘圈、螺栓、盖板、吊环、 挡圈、上接头、下接头组成。 挡圈、上接头、下接头组成。
防喷器的表示方式
防喷器：是井下作业井控必须配备的防喷装置， 防喷器：是井下作业井控必须配备的防喷装置，对预防 和处理井喷有非常重要的作用;是井口的密封工具 是井口的密封工具。 和处理井喷有非常重要的作用 是井口的密封工具。
表示工作压力MPa 表示工作压力 表示通径cm 表示通径 表示类型H、 、 表示类型 、Z、S F表示防喷器 表示防喷器 表示单、 表示单、双、三闸板数
• • 防喷设备选择及防喷器压力等级
• • 1 防喷设备选择主要考虑 ： • 压力级别、通径尺寸、组合形式。 压力级别、通径尺寸、组合形式。 • 2 中石油规定防喷器按额定工作压力分： 中石油规定防喷器按额定工作压力分： • 14MPa、21MPa、35MPa、70MPa、 、 、 、 、 105MPa五个 压力级别 。 五个 • 3 大庆油田使用的封井器的压力等级是 大庆油田使用的封井器的压力等级是7MPa。 。
井下作业井控设备
井控装置主要由检测设备、控制设备、 井控装置主要由检测设备、控制设备、处理 设备三部分组成： 设备三部分组成： 检测设备有 气体测量设备、液面测量仪、 检测设备有：气体测量设备、液面测量仪、 密度计、粘度计 。 密度计、 控制设备有 防喷器、 内防喷工具、 控制设备有：防喷器、 内防喷工具、采油 树。 处理设备有 节流管汇、压井管汇、除气器、 处理设备有：节流管汇、压井管汇、除气器、 地面加压及其它辅助设备等。 引流放喷装置 、地面加压及其它辅助设备等。
（3）锥形胶芯防喷器结构特点 ） A.胶芯 胶芯是环形防喷 胶芯:胶芯是环形防喷 胶芯 器的核心部件。 器的核心部件。 a .锥角小； 锥角小； 锥角小 b.强度高； 强度高； 强度高 c.井压助封； 井压助封； 井压助封 d.储胶量大 寿命长； 储胶量大,寿命长 储胶量大 寿命长； e.寿命可测； 寿命可测； 寿命可测 f.弹性恢复性好； 弹性恢复性好； 弹性恢复性好 g.更换胶芯容易 更换胶芯容易; 更换胶芯容易 h.胶芯存在老化现 胶芯存在老化现 象。
当需要打开时，操纵液压系统， 当需要打开时，操纵液压系统，使压 力油从上面的接头进入上液缸， 力油从上面的接头进入上液缸，同时 下液缸回油，活塞下行， 下液缸回油，活塞下行，胶芯在弹性 作用下逐渐恢复原形，井口打开。 作用下逐渐恢复原形，井口打开。此 防喷器一般完成关井动作的时间不大 打开时间稍长。 于30s ，打开时间稍长。环形防喷器 尽量不用作长时间封井,封井液控油压 尽量不用作长时间封井 封井液控油压 不应过大， 不应过大，液控油压最大不允许超过 １５ＭＰａ 通常， ＭＰａ。 １５ＭＰａ。通常，封井液控油压不 应超过１０ ＭＰａ。 １０.５ 应超过１０ ５ＭＰａ。
三
环形防喷器的使用
• 1 在现场不做封零试验，但按规定做封 在现场不做封零试验， 环空实验。 环空实验。 • 2 环形防喷器处于封井状态时，只许上 环形防喷器处于封井状态时， 下活动钻具，而不许转动钻具。 下活动钻具，而不许转动钻具。 • 3 强行起下钻作业时，钻具接头通过胶 强行起下钻作业时， 芯时起下钻速度不得大于1m/s。 芯时起下钻速度不得大于 。 • 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。 内压力，以防刺坏胶芯。 • 5 开井后必须检查胶芯是否完全恢复原 形。
• B.活塞是环行防喷器的重要零件。 活塞是环行防喷器的重要零件。
• • • • • • • • a.活塞行程短，高度低，径向尺寸大； 活塞行程短，高度低，径向尺寸大； 活塞行程短 b.扶正性能差 在工作时易卡死 扶正性能差,在工作时易卡死 扶正性能差 在工作时易卡死; C.密封 密封 一处定密封,三处动密封 三处动密封。 一处定密封 三处动密封。 D.顶盖与壳体连接形式 顶盖与壳体连接形式: 顶盖与壳体连接形式 a.法兰连接 法兰连接 b.大丝扣连接 大丝扣连接 c.爪块连接 爪块连接
2）闸板防喷器的分类 ）
•
闸板防喷器按控制方式分为液控 闸板防喷器和手动闸板防喷器， 闸板防喷器和手动闸板防喷器，按 闸板数量分为单闸板防喷器、 闸板数量分为单闸板防喷器、双闸 板防喷器、三闸板防喷器。 板防喷器、三闸板防喷器。
解释防喷器的型号： 解释防喷器的型号：
• 1. 2FZ35－21 － • 双闸板防喷器通径 双闸板防喷器通径35cm,工作 工作 压力21MPa 压力 • 2. FH35－35 － • 环形防喷器通径 环形防喷器通径35cm,工作压 工作压 力35MPa
防喷器的类型
目前防喷器主要是液压防喷器。 目前防喷器主要是液压防喷器。根据密封方式的不同可分为 环型防喷器、闸板防喷器和旋转防喷器。 环型防喷器、闸板防喷器和旋转防喷器。 锥形胶芯防喷器 环形防喷器 防 喷 器 筒型胶芯防喷器 筒型胶芯防喷器 球形胶芯防喷器 液压闸板防喷器 闸板防喷器 手动闸板防喷器 单闸板防喷器 双闸板防喷器 旋转防喷器 三闸板防喷器
是对井喷事故进行预防、监测、控制、 是对井喷事故进行预防、监测、控制、处理的必备装 置。通过井控装置可以做到有控施工，既可以减少对 通过井控装置可以做到有控施工， 油气层的损害，又可以保护套管， 油气层的损害，又可以保护套管，防止井喷和井喷失 控，实现安全、优质、高效、低耗、环保作业。 实现安全、优质、高效、低耗、环保作业。
• B.活塞是环行防喷器的重要零件。 活塞是环行防喷器的重要零件。
• • • • • • • • • a.锥角小 关井省力； 锥角小,关井省力 锥角小 关井省力； b.扶正性能好 不能在工作时卡死 扶正性能好,不能在工作时卡死 扶正性能好 不能在工作时卡死; c.结构简单 拆装方便。 结构简单,拆装方便 结构简单 拆装方便。 C.密封 密封 一处定密封,三处动密封 三处动密封。 一处定密封 三处动密封。 D.顶盖与壳体连接形式 顶盖与壳体连接形式: 顶盖与壳体连接形式 a.法兰连接 法兰连接 b.大丝扣连接 大丝扣连接 c.爪块连接 爪块连接
闸板防喷器
闸板防喷器主要用途是在修井、试油、 闸板防喷器主要用途是在修井、试油、维护作业 等过程中控制井口压力， 等过程中控制井口压力，有效地防止井喷事故 发生，实现安全施工。具体可完成以下作业： 发生，实现安全施工。具体可完成以下作业： 1）功用 ①当井内有管柱时，配上相应规格 ） 当井内有管柱时， 闸板能封闭套管与油管柱间的环形空间； 闸板能封闭套管与油管柱间的环形空间； ②当井内无管柱时，配上全封闸板可全封闭 当井内无管柱时， 井筒； 井筒；
在封井情况下， 在封井情况下，通过与四通旁侧出口相 连的压井、节流管汇进行井筒内液体循环、 连的压井、节流管汇进行井筒内液体循环、 节流放喷、压井、洗井等； 节流放喷、压井、洗井等； （４）与节流、压井管汇配合使用，可 与节流、压井管汇配合使用， 控制井底压力。实现近平衡修井。 控制井底压力。实现近平衡修井。 （ 5）封井后在两个单闸板防喷器的配 ） 合下，可进行强行起下钻作业。 合下，可进行强行起下钻作业。 （6）必要时用半封闸板能悬挂钻具。 ）必要时用半封闸板能悬挂钻具。
图2—1 锥型胶芯环形防喷器结构
（2）锥形胶芯防喷器工作原理 ） 工作原理： 工作原理 在使用时是靠液压操作 的，液压系统的压力油通过壳体上 的下接头进入液缸， 的下接头进入液缸，推动活塞向上 移动， 移动，由于活塞锥面的推动而挤压 胶芯，胶芯顶面有顶盖限制， 胶芯，胶芯顶面有顶盖限制，使胶 芯径向收缩紧抱钻具， 芯径向收缩紧抱钻具，或当井内无 钻具时完全将空间封死。 钻具时完全将空间封死。
பைடு நூலகம்
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（二） 球型胶芯防喷器
球型胶芯环形防喷器关井动作时，下油腔（关井油腔） 球型胶芯环形防喷器关井动作时，下油腔（关井油腔）里的压力油 推动活塞迅速向上移动，胶芯被迫沿顶盖球面内腔，自下而上； 推动活塞迅速向上移动，胶芯被迫沿顶盖球面内腔，自下而上；自外缘向中心挤 压、收拢、变形，从而实现封井。开井动作时，上油腔（开井油腔）里的压力油 收拢、变形，从而实现封井。开井动作时，上油腔（开井油腔） 推动活塞向下移动，胶芯所受挤压力消失，在橡胶弹力作用下迅速恢复原状， 推动活塞向下移动，胶芯所受挤压力消失，在橡胶弹力作用下迅速恢复原状，井 口打开。 口打开。
1）原理 ）
球型胶芯防喷器结构
2）结构 ）
球型胶芯防喷器原理
图2—2 球型胶芯环形防喷器结构
3）.球型胶芯防喷器结构特点 ） 球型胶芯防喷器结构特点
A.胶芯 胶芯是环形防喷器的核心部件。 胶芯:胶芯是环形防喷器的核心部件 胶芯 胶芯是环形防喷器的核心部件。 a .适应性好； 适应性好； 适应性好 b.不易翻胶，可承受高压； 不易翻胶， 不易翻胶 可承受高压； c.具有漏斗效应适用于强行起下管柱； 具有漏斗效应适用于强行起下管柱； 具有漏斗效应适用于强行起下管柱 d.储胶量更大 寿命更长； 储胶量更大,寿命更长 储胶量更大 寿命更长； e.关井防喷器耗油量大； 关井防喷器耗油量大； 关井防喷器耗油量大 f.弹性恢复性好； 弹性恢复性好； 弹性恢复性好 g.更换胶芯容易 更换胶芯容易; 更换胶芯容易 h.胶芯存在老化现象；加工复杂，成本较高。 胶芯存在老化现象； 胶芯存在老化现象 加工复杂，成本较高。
（一）环形防喷器 1.功用 功用 A.当井内有管柱时 能用一种胶芯封闭管柱与井口形 当井内有管柱时,能用一种胶芯封闭管柱与井口形 当井内有管柱时 成的环形空间。 成的环形空间。 B.空井时能全封井口。 空井时能全封井口。 空井时能全封井口 C.在进行钻铣、套磨、测井及打捞井下落物的过程 在进行钻铣、 在进行钻铣 套磨、 若发生溢流、井喷时，能封住方钻杆、电缆、 中，若发生溢流、井喷时，能封住方钻杆、电缆、 钢丝绳以及处理事故所用的工具与井口所形成的 空间。 空间。 D.能对管柱进行强行起下作业。 能对管柱进行强行起下作业。 能对管柱进行强行起下作业
井下作业井控设备
井下作业井控设备概述
井控设备是指为实施油、 井控设备是指为实施油、气、水井压力控制技术而设 置的一整套专用的设备、仪器、仪表和专用工具。 置的一整套专用的设备、仪器、仪表和专用工具。 井控设备应具有以下功用: 井控设备应具有以下功用 1 预防井喷。 预防井喷。 3 迅速控制井喷。 迅速控制井喷。 2 及时发现益流。 及时发现益流。 4 处理复杂情况。 处理复杂情况。