节流压井管汇在井控技术中的作用

力 , Pjz为加重液柱压力 ,欲重
建近平衡压力关系 : Pjz = P″j
(略大于 P′d ) , 必须提高 Py , 1 —关井立压 Pl ;
消除 Pt 、Pl 。设井垂深 h , 钻 井液密度ρ,则 Py ∝ hρ,因为 h 是常量 ,所以要提高 Py ,只 能提高ρ压井 ,替出被污染钻
2 —关井套压 Pt ; 3 —表层套管 ; 4 —钻柱 ; 5 —井壁 ; 6 —钻头 ;
2007 年 第 36 卷 石 油 矿 场 机 械 第 6 期 第 56 页 OIL FIELD EQUIPMENT 2007 ,36( 6) :56～57 文章编号 : 100123482 (2007) 0620056202
第 36 卷 第 6 期 张玉英 ,等 :节流压井管汇在井控技术中的作用
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应处于正确开关状态 ,3 # 、4 # 、5 # 、7 # 、12 # 、16 # 、21 # 手动平板阀常闭 ,其余平板阀常开 (冬季 ,1 # 、2 # 、5 # 、 7 # 、12 # 、16 # 、21 # 手动平板阀和 19 # 液动平板阀常 闭 ,其余手动平板阀常开) ;节流阀半开半闭 。平板阀 关闭到位回转1 / 4 ～1 / 2 圈 ,阀板处于浮动状态 。
图 1 Ⅰ类节流压井管汇组成
压井管汇安装在井架大门左侧 。4 # 平板阀与 左侧防喷管线连接 ;压井作业时 ,压井管线接泥浆泵 或压裂车 ;7 # 平板阀连接放喷管线 。
节流压井管汇安装后 ,阀门按图 1 要求挂牌编 号标识 ,关井 、压井时便于指挥 。正常钻进时 ,阀门
收稿日期 :2006210212 作者简介 :张玉英 (19612) ,男 ,山东鱼台人 ,高级工程师 ,硕士 ,在读博士研究生 ,现主要从事钻井工具的研制与开发工作 。
空井压井 ,全封闸板全封井口 ,钻井液无法正常 循环 ,打开 4 # 手动平板阀 (冬季 ,打开 2 # 手动平板 阀) ,通过压井管汇将加重钻井液泵入井内 ,进行压 井作业 。
4 作用
利用节流管汇节流放喷 ,控制关井套压 、立压 , 保护钻井液循环沿程承压组件 。全封井口时 ,通过 压井管汇泵入加重钻井液 ,制止溢流 。
Py 为钻井液柱压力 ,忽 略循环压耗 ,正常钻进时 ,钻
井液柱与地层之间保持近平
衡压力关系 : Py = Pj (略大于 Pd ) 。井口产生 Pt 、Pl , 井底 和地层压力改变为 P′j 、P′d ,环 空液柱压力和钻柱内液柱压
力分别为 Ph 、Pz , 则 Pt + Ph = Pl + Pz = P′j = P′d ,原来近 平衡压力关系遭到破坏 。 P″j 为恢复钻进需要 的井底压
板阀接泥浆回收管线 ; 5 # 平板阀接 75 m 长放喷管 线 ,若油气井含 H2 S ,管线长度 100 m 。
1 —环形防喷器 ; 2 —双闸板防喷器 ; 3 —井口四通 ; 4 —20 # 手动平板阀 ; 5 —左侧防喷管线 ; 6 —4 # 手动 平板阀 ;7 —放喷管线 ;8 —7 # 手动平板阀 ;9 —四通 ; 10 —8 # 手 动 平 板 阀 ; 11 —压 井 管 线 ; 12 —单 流 阀 ; 13 —2 # 手动平板阀 ;14 —套管头 ;15 —套管 ;16 —1 # 手动平板阀 ;17 —19 # 液动平板阀 ;18 —右侧防喷管 线 ;19 —3 # 手动平板阀 ; 20 —18 # 手动节流阀 ; 21 — 16 # 手动平板阀 ; 22 —14 # 手动平板阀 ; 23 —11 # 手 动平板阀 ;24 —9 # 手动平板阀 ;25 —缓冲管 ;26 —5 # 手动平板阀 ; 27 —放喷管线 ; 28 —12 # 手动平板阀 ; 29 —五通 ; 30 —10 # 手动平板阀 ; 31 —22 # 可调节流 阀 ;32 —21 # 手动平板阀 ; 33 —6 # 手动平板阀 ; 34 — 泥浆回收管线 ; 35 —15 # 手动平板阀 ; 36 —13 # 手动 平板阀 ;37 —17 # 液动节流阀 ;38 —气动阀位变送器
钻进过程溢流关井后压井 ,打开内防喷工具 ,通 过钻柱水眼泵入加重钻井液 。若油气侵不严重 ,打 开 3 # 手动平板阀 (冬季 ,打开 1 # 手动平板阀 、19 # 液 动平板阀) , 调节 17 # 液动节流阀节流放喷 ; 如果 17 # 液动节流阀出现故障 ,关闭 13 # 、15 # 手动平板 阀 ,打开 21 # 手动平板阀 ,调节 22 # 可调节流阀 ,启 动备用支线节流放喷 。若钻井液严重污染 ,关井套 压 、立压很高 ,关闭 6 # 手动平板阀 ,打开 5 # 、12 # 手 动平板阀 ,或同时打开 4 # (冬季 ,打开 2 # 手动平板 阀) 、7 # 手动平板阀放喷 。若严重气侵 ,关闭 6 # 手 动平板阀 ,打开 16 # 手动平板阀 ,18 # 手动节流阀控 制的支线接泥浆/ 气体分离器 ,分离出的气体由管线 引出 ,远离井口 75 m ,利用点火装置燃烧 ,钻井液流 回钻井液净化系统 。待加重钻井液返出井口 ,停泵 , 观察套压 、立压 ,若均为零 ,表明压井成功 。
节流压井管汇在井控技术中的作用
张玉英 ,王永宏
(胜利石油管理局 渤海钻井管具公司 ,山东 东营 257200)
关键词 : 管汇 ;井控技术 ;作用 中图分类号 : TE934. 2 文献标识码 : B
井控的涵义是对油气井压力进行控制 ,使井底 压力略大于地层压力 ,既不出现井涌又不压漏地层 , 实现欠平衡压力钻井 。正常情况下 ,合理密度的钻 井液维系井底与地层间近平衡压力关系 。如果为提 高机械钻速降低钻井液密度 ;钻遇异常高压地层 ;起 钻太快产生过大抽吸压力或者起钻未及时灌满钻井 液 ,那么井内欠平衡压力关系被破坏 ,地层流体侵入 井眼 ,井口出现井涌甚至发生井喷 ,需用节流压井管 汇等装备关井 、压井 。目前 ,节流压井管汇已标准 化 ,常用的有 21 、35 、70 、105 M Pa 4 个压力级别 ,按 压力级别高低分为 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类 ,其中 70 M Pa 和 105 M Pa 节流压井管汇的结构采用同一种形式 ,属于 Ⅰ 类节流压井管汇 。随着油气井勘探领域扩大 ,超深 井 、气井增加 , Ⅰ类节流压井管汇使用愈来愈多 。
5 节流和压井原因分析
溢流关井 ,井口出现 Pt 、Pl ,如图 2 。侵入井内 的地层流体中气体滑脱上移 ,压力下降 ,体积膨胀 , 而环空和钻柱水眼容积限定 ,气体膨胀受到约束 ,
Pt 、Pl 继续上升 。 Pl 太高 ,蹩破水龙带 、立管和地面 管线 ; Pt 过大 ,损坏井百度文库装置 、套管和地层 ,因此 ,溢 流关井后节流放喷 。
井液 ,用加重液柱压力 ,压住 7 —井底压力 Pj ;
异常高压地层 ,制止溢流 ,使 8 —地层压力 Pq
Pt = Pl = 0 。故 压 井 作 业 是 图 2 溢流关井后井内
为了重建平衡 ,恢复钻进 。
压力测试位置
6 认识与建议
1) “硬关井”,节流管汇处于关闭状态 ,关防喷 器时 ,通道突然封闭 ,液流速度陡降 ,动能骤变并转 化为压力能 ,产生液击现象 ,损坏井控装置 、套管和 地层 。现场宜采用先开节流管汇 ,再关防喷器 ,后关 节流管汇的“软关井”方法 。
1 组成
节流 管 汇 由 3 # 、5 # 、6 # 、9 # 、10 # 、11 # 、12 # 、 13 # 、14 # 、15 # 、16 # 、21 # 手动平板阀 、17 # 液动节流 阀 、气动阀位变送器 、18 # 手动节流阀 、22 # 可调节流 阀 、缓冲管 、泥浆回收管线 、放喷管线 、五通及其上部 截止阀 、压力表和气动压力变送器组成 ,如图 1 。
2) 关井套压不允许超过井控装置额定工作压 力 、套管抗内压强度的 80 %和最下一层套管鞋处地 层破裂压力三者中的最小值 。井控装置和套管经过 设计满足强度指标 ,通常最下一层套管鞋处裸眼井 段最为薄弱 。因此 ,应控制关井套压不大于最下一 层套管鞋处地层破裂压力 。
3) 冬季 ,1 # 手动平板阀和 19 # 液动平板阀常 闭 。节流放喷时 ,19 # 液动平板阀通过节流液控箱 遥控打开 ,1 # 手动平板阀人工操作 。如果 1 # 手动 平板阀常开 ,或者设计为液动平板阀 ,二者都通过遥 控开 、关 ,不仅为关井赢得时间 ,而且增强井控操作 安全性 。
压井管汇由 4 # 、7 # 、8 # 手动平板阀 、23 # 单流 阀 、压井管线 、放喷管线 、四通及其上部截止阀和压 力表组成 。
2 现场安装
节流管汇安装在井架大门右侧 。3 # 平板阀与 右侧防喷管线连接 ;气动压力变送器与节流液控箱 的套压表连接 ; 17 # 液动节流阀和气动阀位变送器 分别通过油管线和气管线与节流液控箱连接 ;6 # 平
3 现场使用
3. 1 关井 钻井施工阶段不同 ,溢流时关井 、压井程序各
异 。钻进过程出现溢流 ,打开 3 # 手动平板阀 (冬季 , 打开 1 # 手动平板阀 ,用液压控制台的三位四通液转 阀打开 19 # 液动平板阀) ,关环形防喷器 、半封闸板 (空井关全封闸板) 、内防喷工具 (空井略) ,再关 17 # 液动节流阀 ,实现“软关井”。 3. 2 压井