钻井井控系统简介
钻井井控装置PPT课件
侧门铰链连接 密封表面拉伤，密 修复密封表面，
处漏油
封圈损坏
更换密封圈
钻井井控装置
常见故障及处理方法
故障现象 闸板关闭后 封不住压
液控油路正 常，不能液 压开井
产生原因
排除方法
闸板密封胶芯损 更换闸板密封 坏，壳体闸板腔 胶芯，修复密 上部密封面损坏 封面
闸板被泥砂卡住 清除泥砂，加 大液控压力
钻井井控装置
开关侧门注意事 项
侧门不应同时打开。 侧门没充分旋开或没紧固前，都不许进行液 压动作。 旋动侧门时，液控压力油应处于卸压状态。 侧门打开后，液动伸缩闸板时、须挡住侧门。
钻井井控装置
侧门的旋开角度
钻井井控装置
闸板防喷器的机械锁紧装置
• 闸板防喷器机械锁紧装置的作用 1、当闸板防喷器液动关井后，采用机械的方法将 闸板固定住，然后将压力油卸掉，以免长期关井蹩 漏油管，并防止“开井失控”的误操作事故。 2、闸板防喷器关井时，一旦液控系统发生故障， 可以手动操作实现闸板关井动作。
钻井井控装置
闸板防喷器的手动锁紧与解锁
液压关井后，手动顺时针方向同时旋转两个手 轮，使锁紧轴从活塞内伸出，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，再回旋手轮1/4~1/2圈。（顺旋， 到位，回旋） 解锁方法相反（逆旋，到位，回旋 ）
钻井井控装置
闸板防喷器的关井操作步骤
液压关井，在远程控制台上操作；使蓄能器装 置上控制该闸板防喷器的三位四通换向阀手柄 扳到关位。 手动锁紧；顺时针旋转两操作杆手轮，到位后 回旋1/4~1/2圈。 液控压力油卸压，在远程控制台上操作；使蓄 能器装置上控制该闸板防喷器的三位四通换向 阀手柄处于中位。
井控设备介绍
FFZ75-3.5分流器
FFZ75-3.5分流器井控设备配置：
FFZ75-3.5分流器 大四通 底法兰 900级球阀
分流器连接示意图
十一.远程控制装置、带压作业装置
1.我厂在生产防喷器组的同时，还 为其配做各种远程控制装置(远程控制 台，司钻台)。主要型号有： FK50-2 FKQ125-3 FKQ240-3 FKQ320-4 FKQ480-5 FKQ640-6 FKQ800-8 以及一些客户定制的非标远程控制 装置。
全封等。
2FZ18-70液动双闸板防喷器
方案1
方案2
井控设备配置如下： 溢流管 FH18-35/70环形防喷器 2FZ18-70液动双闸板防喷器 FS18-70四通 18-70底法兰 80/65-70节流/压井管汇 液动平板阀 控制装置 远程控制台：FKQ320-5 (可配司钻台) 节控箱：JYK-70(B) (用于液动节流阀) 闸板规格有：2 7/8、3 1/2、4 1/2、
1/2、5、5 1/2、7、6 5/8、5-5 1/2、 全封以及Φ12电缆闸板。
升降式节流管汇
方案2
四.35-35井控设备
井控设备配置如下： 溢流管 FH35-35环形防喷器 2FZ35-35液动双闸板防喷器 FS35-35四通 35-35底法兰 103/65-35节流/压井管汇 液动平板阀 控制装置 远程控制台：FKQ480-6 (可配司钻台) 节控箱：JYK-35(B) （用于液动节流阀） 闸板规格有：2 3/8、-2 液控台
九.54-14井控设备
井控设备配置如下： 溢流管 FH54-14环形防喷器 2FZ54-14液动双闸板防喷器 FS54-14四通 54-14底法兰 103/65-35节流/压井管汇 液动平板阀 控制装置 远程控制台：FKQ800-5(可配司钻台) 节控箱：JYK-35(B) (用于液动节流阀) 闸板规格有：3 1/2、5、5 1/2、10 3/4、
井控系统的原理及应用
井控系统的原理及应用1. 什么是井控系统井控系统，又称为井下深度控制系统或井下自动化控制系统，是一种用于监控和控制石油钻井过程中井下状态的技术系统。
它旨在确保井下操作安全、高效，并帮助钻井工程师实时了解井深、井压、井温等关键参数。
2. 井控系统的原理井控系统的原理基于传感器、控制器和执行器之间的相互配合。
传感器可以检测井下的物理量，例如井深、井压、井温等，传输这些数据并转化为控制器可以理解的信号。
控制器根据预设的参数和逻辑进行数据处理，并做出决策。
执行器则根据控制器的指令实施相应的操作，例如控制钻井液流量、井口阀门开关等。
3. 井控系统的应用3.1 安全保障井控系统在钻井过程中起到了非常重要的安全保障作用。
它可以及时探测到高压、高温或其他异常情况，并向钻井工程师发出警报。
一旦发生情况，井控系统能够自动关闭井口阀门，停止钻井操作，保护人员安全。
3.2 提高钻井效率井控系统可以实时监测井下参数，并根据预设的钻井方案进行控制。
它能够自动调整钻井液流量、钻头转速等参数，以提高钻井效率。
同时，井控系统还能够进行数据记录和分析，为后续钻井工作提供参考和优化方案。
3.3 降低操作风险传统的钻井操作需要人工干预和判断，风险较高。
而井控系统的应用能够减少人工操作的风险，降低人员伤亡和设备损坏的可能性。
同时，井控系统还能够提供实时的井下状态信息，帮助钻井工程师进行决策和调整。
3.4 远程监控和控制井控系统可以与远程监控中心相连，实现对井下状态的远程监控和控制。
远程监控中心可以通过互联网接收井下的数据，并根据需要发出指令远程控制井下设备。
这种方式可以大大提高钻井作业的效率和灵活性，减少人员的巡查和干预。
4. 井控系统的发展趋势随着科技的发展和应用需求的不断提高，井控系统也在不断发展和完善。
以下是一些井控系统的发展方向： - 传感器技术：通过引入新的传感器技术，提高井下参数的检测精度和实时性，减少误差和故障的发生。
- 数据处理和分析：利用人工智能和大数据分析等技术，对井下数据进行更深入的处理和分析，为钻井工程师提供更多有用的信息和建议。
井控技术及其设备管理
井控技术及其设备管理1. 什么是井控技术？井控技术（Well Control Technology）是石油钻井作业中的一项关键技术，旨在维持井口的气、水或油压平衡，以防止井漏失控、井喷或井口失效等潜在的安全问题。
井控技术涉及到井口压力控制、井筒流体工程、防漏缓钻技术以及相应的设备管理等方面，是石油钻井作业中不可或缺的一环。
2. 井控技术的重要性井控技术的重要性在于确保钻井作业的安全与效率。
井漏失控、井喷等意外事故不仅可能造成人员伤亡和环境污染，还会给石油公司带来巨大的经济损失。
因此，通过有效的井控技术可以降低事故发生的概率，保障钻井作业的顺利进行。
3. 井控技术的关键要点3.1 井口压力控制井口压力控制是井控技术的核心内容之一。
通过调节井口压力，使其与井底压力保持平衡，可以防止井口周围的地层发生破裂，从而防止井漏失控或井喷。
常用的井口压力控制方法包括使用防喷器、顶驱系统、口头控制阀等设备，以及调整钻井液的密度等措施。
3.2 井筒流体工程井筒流体工程是指通过调节钻井液的组成和性质，控制井筒内的流体力学行为，以保持井筒的稳定。
井筒流体工程的关键任务之一是控制钻井液的循环速度和压力梯度，确保井筒内的压力与地层压力保持平衡，并避免井漏失控的风险。
3.3 防漏缓钻技术防漏缓钻技术是指在钻井作业中采用一系列措施，以防止地层流体从井壁渗漏进入钻井井筒，导致井漏失控或井喷。
常用的防漏缓钻技术包括井壁强化、环空注浆、井衬套等措施，可以有效地提高井壁的强度和密封性，减少漏失的风险。
4. 井控设备管理井控设备管理是井控技术的关键环节之一。
合理、有效地管理和维护各种井控设备可以确保其正常运行，提高技术操作的安全性和可靠性。
4.1 设备选型和采购设备选型和采购是井控设备管理的起始阶段，关乎井控系统的整体性能。
在选型和采购过程中，需要充分考虑井控设备的可靠性、技术指标、供应商信誉等因素，并进行合理的投资与成本控制。
4.2 设备安装和调试设备安装和调试是确保井控设备正常运行的关键步骤。
自动化智能化石油钻井系统
五、实现自动化智能化钻井系统的地面关键设备—智能司钻控制系统 1、智能司钻控制系统技术方案 智能司钻控制系统是基于神经网络控制技术，现场总线技术，信息网络技术集成于一 体的全数字化、智能化、网络化、可视化、高度集成化的控制系统。
随钻测量数据实时与钻时预测数据进行比较和修正，使钻井专家系统模型更加科学和合 理。
钻井信息化：钻井现场的钻井工程数据、井眼轨迹数据、随钻测井数据、录井数据、设 备运行以及故障信息、井场视频信息等通过无线网络（如卫星网、ＧＳＭ网络）实时传送到 公司总部，现场工程师和总部的地质师、地球物理师、油藏工程师、设备工程师，可随时参 与和协同工作，设计井眼轨道、调整钻井措施、确定完井策略等提出专家会诊决策指令意见， 反馈到钻井队，实现实时最优化钻井施工，还可使钻井和油藏地质人员“透视”地下三维图 像实时监督正钻井和待钻井的井眼轨迹。
井身结构及随钻轨迹控制：采用钻柱下部组装的随钻测井工具和各类传感器，如地层 电阻率ρ、岩性特征测量探头伽玛γ、中子-密度探头 N-D、声波探头 S、核磁共振探头 NR、 地层空隙压力 P、井斜角θ、方位角α和导向工具面的工具面角ω、钻头井底钻压 pb、井底 转数 n、井底扭矩 Tb、钻柱不同截面处的测力传感器等等，采集并经过处理后准确得到真实 的地层剖面完整资料。主要可包括地层岩性和密度、储层特性及标志层、气顶、油层、夹层、 油底等岩性及其深度、地层流体深度和流体压力、流体性质、实钻三维井身轨迹、钻柱及其 各组配件与钻头的实时工况、井下钻井动态工况等，这些数据与地震、SWD、测井、工程录 井等方法及数据库中的信息，运用软件进行综合分析与整合集成，解释处理得出待钻井段优 化的技术参数及决策，并与设计井身结构地质和工程模型时刻比较，使井下执行工具准确动 作。
2024版石油钻井八大系统(PPT课件)
石油钻井八大系统(PPT课件)目录CATALOGUE•钻井系统概述•八大系统详解•钻井设备介绍•钻井技术探讨•现场操作与安全管理•未来发展趋势预测01CATALOGUE钻井系统概述钻井定义与分类钻井定义利用机械设备，将地层钻成具有一定深度和直径的圆柱形孔眼的工程作业。
钻井分类根据钻井目的和方式不同，可分为地质勘探井、工业油气井、水文地质井、地热井等。
钻井工艺流程包括井场平整、设备安装调试、钻具组合等。
使用钻头破碎岩石，形成井眼。
在井眼内下入套管，并注入水泥浆封固套管与井壁之间的环形空间。
包括井口装置安装、试油测试等作业，最终完成钻井工程。
钻前准备钻进固井完井提供钻进所需的旋转动力和起升动力，是整个钻井系统的核心。
钻机钻具泥浆系统包括钻头、钻铤、钻杆等，用于传递扭矩、破碎岩石并引导井眼轨迹。
由泥浆泵、泥浆池、泥浆净化设备等组成，用于循环泥浆以冷却钻头、携带岩屑并维持井壁稳定。
030201固控系统动力系统控制系统安全防护系统01020304通过振动筛、除砂器、除泥器等设备对泥浆进行净化处理，保证泥浆性能稳定。
为钻机提供动力，包括柴油机、电动机等。
对钻机各部件进行集中控制，实现自动化或半自动化操作。
包括防喷器、防火器材等，确保钻井作业安全进行。
02CATALOGUE八大系统详解钻头、钻柱、转盘、驱动装置等组成提供钻头的旋转动力，破碎岩石，形成井眼功能旋转速度控制、扭矩控制、防卡钻技术等关键技术旋转系统循环系统组成泥浆泵、泥浆管线、泥浆池、钻头等功能循环钻井液，携带岩屑，冷却钻头，稳定井壁关键技术泥浆性能控制、循环压力控制、防漏防喷技术等柴油机、电动机、发电机、传动装置等组成提供钻井所需的动力，驱动各系统运转功能动力匹配技术、节能技术、排放控制技术等关键技术组成天车、游车、大钩、绞车等功能起升和下放钻具，控制钻压，实现钻进和起下钻作业关键技术起升力控制、防碰防顿技术、自动化控制技术等功能控制各系统的运行，实现钻井过程的自动化和智能化组成司钻控制台、电气控制系统、液压控制系统等关键技术控制系统集成技术、故障诊断技术、远程监控技术等03关键技术传动效率控制技术、减振降噪技术、可靠性设计等01组成变速箱、传动轴、万向节等02功能传递动力和扭矩，实现各系统的协同工作1 2 3井口装置、防喷器、压井管汇等组成控制井口压力，防止井喷和井漏，确保钻井安全功能井控装置设计技术、井控工艺技术、应急处理技术等关键技术组成振动筛、除砂器、除泥器、离心机等功能清除钻井液中的固相颗粒，维护钻井液性能，提高钻井效率关键技术固控设备选型技术、固控工艺流程设计技术、固控效果评价技术等03CATALOGUE钻井设备介绍钻机类型及特点陆地钻机适用于陆地石油钻井，稳定性好，移动方便。
井控设备概述
井控设备概述1. 引言井控设备是石油、天然气和其他能源领域的关键设备之一。
它们在井口和井筒中起着关键作用，以确保油井和气井的安全和高效运行。
井控设备旨在监测和控制井底的压力、温度和流量等参数，以确保井筒内的石油和天然气得以高效地生产和提取。
2. 井控设备的功能井控设备具有以下主要功能：2.1 压力监测和控制井控设备通过监测井底的压力变化，以及与地面控制系统的通信，实现对井口和井筒内压力的监测和控制。
这对于确保井口周围环境的安全以及油气的顺利提取至关重要。
2.2 温度监测和控制井控设备还能够监测井底的温度变化，并通过相应的控制系统对温度进行调节。
这对于保护井筒和井口的机械设备以及油气的高效生产具有重要作用。
2.3 流量监测和控制井控设备能够实时监测井底油气的流量，并与地面系统进行数据传输和控制。
这对于确保油井和气井的生产量达到设计要求，并进行相应调控非常重要。
2.4 防喷器控制井控设备中的防喷器控制系统能够监测井底的压力变化，并在发生井喷等危险情况时自动启动防喷器来保护工作人员的安全。
2.5 远程监控和操作井控设备通常配备有远程监控和操作系统，以便工作人员可以远程监测和操作井口和井筒内的设备。
这对于提高工作人员的工作效率和安全性非常重要。
3. 井控设备的类型井控设备按照其在井筒内的位置和功能可以分为以下几类：3.1 井口控制设备井口控制设备包括防喷器、压力传感器、温度传感器等。
它们安装在井口附近，用于监测和控制井口的压力、温度和流量等参数。
3.2 井筒控制设备井筒控制设备包括动作控制阀、流量计等。
它们安装在井筒内部，通过监测和控制井筒内油气的流量、压力和温度等参数，以保证油井和气井的正常生产。
3.3 地面控制系统地面控制系统包括监测仪表、控制面板和远程操作界面等。
它们用于监测和控制井口和井筒内的井控设备，并与地面工作人员进行数据传输和控制。
4. 井控设备的重要性井控设备在石油和天然气生产过程中起着关键作用，具有以下重要性：4.1 提高生产效率井控设备能够实时监测和控制井底的参数，以保证油气的高效提取和生产。
钻井井控概述及压力
1 井喷失控的原因
．
7）井口不 8）井控设 安装防喷器 备的安装及 试压不合格
9）井身结构 设计不合理
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1 井喷失控的原因
．
10）空井时 间过长，又 无人观察井 口。
11）地质设计 未能提供准确 的地层孔隙压 力资料。
当班柴油机司机停了带泵的柴油机，但是，由于带动绞车和转盘 的主柴油机在一个中间平台上，井喷喷势加剧后难以接近，未能 停止，喷出的气体可能被柴油机排气管的火花点燃。 或者，由于井口喷势剧烈，气体裹带地层泥砂打击井架底座产生 的火花点燃了喷出的天然气。
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目
第一章 第 二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
录
绪论 井下各种压力的概念及其相互关系 地层压力检测 地层破裂压力 井控设计 溢流的原因、预防与检验 井内气体的膨胀和运移 井底常压法压井 特殊压井
强。10时55分，机泵房先爆燃，保温棚被炸飞，铁板及支架飞出，火焰
高达100m，井场设备全部烧毁。造成轻重伤员17人，其中1人抢救无效死 亡，1人失踪。2000年12月30日抢装井口成功，历时11天的大火终于被制
服。
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事故主要原因：
测井时间长、仪器被卡是一个主要原因 该井从2000年12月8日完钻，一直到17日发现溢流，其间 历时9天5小时10分，从井深3551m到油层底部4229m井段一直 没有建立过循环，加之在处理测井仪器事故过程中，穿心打 捞失误，导致1160m电缆落井；在后面的打捞中捞矛下的过深， 导致了后两次井内产生抽吸，使得泥浆液柱压力最终低于地 层压力。
钻井井控系统简介
井口防喷器的常规安装
控制装置：
（1）地面控制装置通常安装在距井口30米以远 处，通过控制管线与井口防喷器装置连接，实 现远程控制；
（2）司钻控制台通常安装在钻台上司钻操作区 内，通过控制管线操作地面控制装置，实现对 地面井口防喷器装置的控制；
（3）辅助控制台通常安装在值班室，通过控制 管线操作地面控制装置，实现对地面井口防喷 器装置的控制。
慨述
迅速控制井喷、溢流、井涌，井喷发生后，迅速 关井，实施压井作业，对油气井重新建立压力控 制；
处理复杂情况。在油气井失控的情况下，进行灭 火抢险等处理作业。
因此，井控设备是对油气井实施压力控制，对事 故进行预防、监测、控制、处理的关键手段；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。
井控设备配置图
第一部分：防喷器组
井口防喷器组 Blowout preventer stack
环形防喷器 Annular BOP
单闸板防喷器 Single-Ram BOP
双闸板防喷器 Double-Ram BOP
钻井四通 Drilling spool
旋转防喷器 rotating control devices
环形防喷器的正确使用
在井内有钻具发生井喷时，可先用环形防喷器控制井口， 但不能用作长时间封闭。一则胶芯易过早损坏，二则无 锁紧装置。非特殊情况下，不用于封闭空井，开或关的 状态应在司钻台及远程控制台处挂牌标明；
用本防喷器进行不压井起下钻作业，必须使用带18°接 头的钻具。过接头时的起下钻速度不得大于1米/秒，井 压应小于14Mpa，并应适当降低控制压力。所有钻具上 的橡胶护套(胶皮护箍)应全部卸掉；
井口防喷器的常规安装
井控设备概述
五、组合胶芯环形防喷器
美国卡麦隆D型环形防喷器为组合胶芯形防喷器，其胶芯 与油缸均为组合结构，顶盖与壳体为快松盖连接方式， 活塞断面为例“T“字形，推盘用内六解螺钉固定在活 塞筒体的底部。
封井时，活塞在油压作用下向上移动，依靠推盘推举外 胶芯；外胶芯被迫向中心变形挤压内胶芯；内胶芯在 我芯的包围挤压作用下向中以收拢变形，支承筋则转 动相应角度并向中以平移；于是内胶芯的橡胶迅速向 中心集聚，从而实现封井。开井时，活塞向下移动， 内外胶芯依靠自弹性恢复开井状态。
a. 半球形胶芯：
b. 不易翻胶：
c. 漏斗效应：
d. 橡胶储备量大：
e. 井压助封：
f.胶芯寿命长：FH23－35环形防喷器试验表明， 在胶芯关闭31／2″钻杆通过18º／35º斜坡接头 1000个循环，通过钻杆3000m（包括接头）， 并经历耐久性试验380次，开关性能试验201次。 密封效果仍很稳定。因此，可以完成深井的封 井起下钻作业而无需更换胶芯。
对于生产油井，预期井口最高压力是以井 喷时井筒内仍留有一半钻井液液柱估算 的，即
预期井口最高压力＝地层压力一半井深钻 井液液柱压力
对于探井、高压井，预期井口最高压力是 以井筒内已无钻井液，井筒完全掏空的 条件估算的，即
预期井口最高压力＝预计地层压力
根据我国油气田的地质情况以及多年的 钻探经验，井深不足2000m的浅井，预期 井口最高压力常低于14MPa，因此液压 防喷器的压力等级应选用14MPa。井深 2000mm～4000mm的中深井预期，预期 井口最高中压力常在21～35MPa范围内， 液压防喷器的压力等级应用21MPa或 35MPa。井深4000mm～7000mm的深井， 预期井口最高压力可能高达70MPa或更
① 先以10.5MPa的液控油压关闭防喷器。
井控技术与设备
井喷失控的原因 (8)对浅气层的危害性缺乏足够的认识。许多人认为浅气层浅，最多几百米深， 地层压力低，不会造成麻烦。而实际上，井越浅，平衡地层压力的钻井液柱 压力也越小，一旦失去平衡，浅层的油气上窜速度很快，很短井喷，关上井很容易在上 部浅层或表层套管鞋处憋漏。所以，浅气层的危害性必须引起人们的重视， 要从井身结构和一次控制上下工夫。 (9)地质设计未能提供准确的地层压力资料，造成使用的钻井液密度低于地层孔 隙压力。 (10)空井时间过长又无人观察井口。空井时间过长一般都是由于起完钻后检修设 备或是等技术措施。由于长时间空井不能循环修井液，造成井底侵入的气体 有足够的时间向上滑脱运移。当运移到井口时已来不及下钻，往往造成井喷 失控。 (11)钻遇漏失层段发生井漏未能及时处理或处理措施不当。发生井漏以后，井内 修井液柱压力降低，当液柱压力低于地层压力时就会发生井侵，井涌乃至井 喷。 (12)相邻注水井不停注或不减压。由于油田经过多年的开发注水，地层压力已不 是原始的地层压力，尤其是遇到高压封闭区块，它的压力往往大大高于原始 地层压力。如果邻近的注水井不停注，或是停注但不泄压，往往造成钻井或 修井的复杂情况发生。 (13)思想麻痹，违章操作。由于思想麻痹，违章操作而导致的井喷失控在这类事 故中占有相当大的比例，解决这个问题。主要要从严格管理和技术培训两个 方面入手，做好基础工作。
与井控相关的概念： 1.井侵：地层流体（油、气、水、砂）侵入 井内的现象。常见的有油侵、气侵、水侵。 2.溢流：当井侵发生后，井口返出的流量比 泵入的液量多，停泵后井口修井液自动外 溢的现象。 3.井涌：溢流进一步发展，修井液涌出井口 的现象。
与井控相关的概念： 4.井喷：是指地层流体（油、气、水）无控制的进入井筒， 并使井筒内的修井液喷出地面的现象。 井喷有地下井喷和地面井喷两种形式。 5.井喷失控：井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出现 敞喷的现象。 6.井喷失火: 井喷发生后。失去控制的地层流体在地面遇到 火源而着火的现象称为井喷失火。井喷失控和井喷失火是 钻井和大修及小修过程中最恶性的事故。 7.地下井喷:地层流体侵入井内后从井下流入其他地层的现象 称为地下井喷。地下井喷是无法控制的，地下井喷后的流 体可沿地层裂缝向上推进，从井场周围的松软地表向外喷 出，遇到火源后会使井场变成一片火海。
井控系统
220 第六部分 井控系统第一节 概述井控系统主要包括实施油气井压力控制技术的井口设备、专用工具和管汇。
井控系统必须能在钻进过程中对地层流体、钻井参数、井涌和井喷等进行准确和监测和预报，以便采取相应的工艺措施。
当发生井涌或井喷时，井控系统能快速控制井口、节制井筒流体的释放，并及时地泵入性能经调整的加重泥浆，恢复和重建井底压力平衡。
即使发生井喷失控乃至着火事故，井控系统也应具备有效处理事故的条件，并能进行不压井起下管柱等特殊作业。
井控系统应由以下几部分组成：1．以液压防喷器为主体的井口系统；2．以节流管汇为主的井控管汇；3．钻具内防喷工具（包括钻具回压阀、方钻杆上、下旋塞等）4．以监测和预报地层压力为主的井控仪器仪表；5．泥浆净化、泥浆加重、起下钻自动灌泥浆等设备；6．适于特殊作业和井喷失控后处理事故的专用设备和工具（包括自封头、不压井起下钻系统，灭火设备等）。
井控系统的组合根据地区、地下油气层压力不同而不同。
井控系统示意图如下，在本章中主要介绍防喷器、防喷器控制系统及井控管汇。
1.防喷器远程控制台2.防喷器液压管线3.防喷器管束4.压井管汇5.四通6.套管头7.方钻杆下旋塞8.旁通阀9.钻具止回阀10.手动阀11.液动闸阀12.套管压力表13.节流管汇14.放喷管汇15.泥浆气体分离器16.真空除气器17.泥浆池液面监测仪18.泥浆罐19.泥浆池液面监测装置传感器20.自动灌泥浆装置21.泥浆池液面报警器22.自灌装置报警箱23.节流管汇控制箱24.节流管汇控制管线25.压力传感器26.立管压力表27.防喷器司钻控制台28.方钻杆上旋塞29.溢流管30.万能防喷器31.双闸板防喷器32.单闸板防喷器图6-1 井控系统组合示意图第二节防喷器防喷器是井控系统的重要组成部分，防喷器组合型式主要根据被控压力级别和作业工况要求来选择。
防喷器压力级别主要分为14MPa、21～35MPa、70～105MPa三种，所选择的防喷器组合应符合SY/T5964-94标准规定要求。
钻井井控装置
179.4 (7 1/16)
＿ A1
228.6 (9)
＿ D
279.4 (11)
＿ D
346.1 (13 5/8)
＿ A1
539.8 (21 1/4)
A2 ＿
35(5000)
A1
A1/D
D
D
＿
注：D型为球型胶芯防喷器；A型为锥型胶芯防喷器；A型分为A1型和A2型两种。
4.环形防喷器技术规范Ｃ
3. 国产环形防喷器规格
3.组合式胶芯环形防喷器
封井时，活塞在油压作用下向上移动，依 靠推盘推举外胶芯；外胶芯被迫向中心变 形挤压内胶芯，内胶芯在外胶芯的包围挤 压作用下向中心收拢变形，支承筋则转动 相应角度并向中心平移；于是内胶芯的橡 胶迅速向中心集聚，从而实现封井。 开井时，活塞向下移动，内外胶芯依靠自 身弹性恢复开井状态。
(三)环形防喷器工作原理
1．锥型胶芯环形防喷器 关井动作时，胶芯被挤压变形拥向井眼中 心，胶芯中的支承筋沿径向移向中心，筋 板间的部分橡胶也被挤向中心。 开井动作时，压力油推动活塞向下移动， 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。
2.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；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。 井压助封作用，井口高压流体作用在活塞上 部的环槽里，形成上举力，有助于活塞推举 胶芯封井。
2 额定连续旋转工作压力 3 额定间歇旋转压力
钻井井控装置多媒体
在钻井过程中，井控装置能够及 时有效地控制地层流体，防止井 喷事故的发生，保障钻井作业的 安全顺利进行。
分类与组成
分类
根据其功能和用途，钻井井控装置可 分为防喷器、节流管汇、压井管汇和 钻具内防喷器等。
组成
钻井井控装置主要由控制面板、液压 系统、传感器等部分组成，通过控制 系统实现对井口设备的远程控制和实 时监测。
钻井井控装置在天然气钻井领域的应用包括但不限于：防喷器、节流管汇、压井 管汇、放喷管线等。这些装置可以有效地控制井口压力，防止气体泄漏事故的发 生，保障天然气开采的安全。
其他领域应用
除了石油和天然气钻井领域，钻井井控装置还可以应用于其他领域，如煤层气开采、地热开发等。在 这些领域中，钻井井控装置可以用于控制井口压力、防止气体泄漏等，确保开采作业的安全和高效。
培训要求
对操作人员进行培训，使其熟悉井控 装置的原理、结构、操作和维护方法 ，确保设备的正确使用和维护。
井控装置在安装完成后应进行调试， 确保设备的各项性能指标符合要求。
03
钻井井控装置应用领域
石油钻井领域
石油钻井是钻井井控装置的主要应用领域之一。在石油钻井 过程中，钻井井控装置可以用于控制井口压力、防止井喷和 溢流等，确保钻井作业的安全和顺利进行。
02
钻井井控装置技术要求
性能要求
01
02
03
密封性能
井控装置应具有良好的密 封性能，确保在高压、高 温等恶劣环境下能够保持 可靠的密封效果。
耐压性能
井控装置应能够承受钻井 过程中的高压、冲击等作 用力，确保设备的安全性 和稳定性。
耐腐蚀性能
井控装置应具有良好的耐 腐蚀性能，能够适应钻井 过程中的各种化学介质和 环境条件。
井控设备组成及功用
井控管汇功用
汇集与分配流体
01
井控管汇能够将来自不同方向的流体汇集起来，并根据需要分
配到不同的设备和管线中。
调节流量和压力
02
通过调节井控管汇中的阀门和节流装置，可以控制流体的流量
和压力，保持井内压力平衡。
分离与净化流体
03
井控管汇中还可以设置分离和净化装置，对流体进行分离、除
杂和净化处理，提高流体质量。
工作原理介绍
液压传动原理
井控设备通过液压系统实现动力的传递和控制，利用液压油的压力 和流量来控制井口装置的动作。
密封原理
井控设备的密封性能至关重要，采用橡胶密封件、金属密封件等实 现不同压力和温度下的密封要求。
控制原理
通过电气控制系统或气动控制系统，实现对井口装置远程或自动化的 控制，提高操作便捷性和安全性。
发展历程及现状
发展历程
随着石油工业的不断发展，井控设备 经历了从简单到复杂、从手动到自动 的演变过程，技术水平和安全性能不 断提升。
现状
目前，国内外众多企业致力于井控设 备的研发和生产，形成了较为完善的 产品系列和技术标准，为油气田的安 全高效开发提供了有力保障。
重要性及意义
重要性
井控设备是保障油气田安全生产的关键设备之一，其性能和 质量直接关系到油气井的安全和作业人员的生命安全。
剪切闸板
在紧急情况下，可切断钻具，实现 井口安全密封。
控制系统
01
02
03
液压控制系统
通过控制液压油的压力和 流量，实现对防喷器的远 程操控。
控制台
集中控制井控设备的操作 平台，可实时监测井口压 力和温度等参数。
辅助控制装置
包括压力表、压力传感器 等，用于监测和控制井口 压力。
钻井八大件与钻井八大系统
钻井八大件与钻井八大系统钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘1井架井架由井架的主体、人字架、天车台、二层台、工作梯、立管平台、钻台和井架底座等几个部分组成，主要用于安放和悬挂天车、游车、大钩、吊环、液气大钳、液压绷扣器、吊钳、吊卡等提升设备与工具。
2天车天车一般是多个滑轮装在同一根芯轴或两根轴心线一致的芯轴上。
现在的天车大都是滑轮通过滚柱轴承装在一根芯轴上。
芯轴一般是双支承的，轴的直径较大，芯轴的一端或两端有黄油嘴，芯轴里有润滑油道。
润滑脂从黄油嘴注入，以润滑轴承。
3游车游车的形状为流线型，以防起下时挂碰二层台上的外伸物。
同时，游车要保证一定的重量，以便它在空载运行时平稳而垂直地下落。
现在，钻机各型游车都是一根芯轴，滑轮在轴上排成一列，其结构与天车相似。
4大钩大钩是提升系统的重要设备，它的功用是在正常钻进时悬挂水龙头和钻具，在起下钻时悬挂吊环起下钻具，完成起吊重物、安放设备及起放井架等辅助工作。
目前使用的大钩有两大类。
一类是单独的大钩，其提环挂在游车的吊环上，可与游车分开拆装，如DG—130型大钩；另一类是将游车和大钩做成一个整体结构的游车大钩，如MC—400型游车大钩。
为防止水龙头提环从大钩中脱出，在钩口处装有安全锁体、滑块、拔块、弹簧座及弹簧等构成的安全锁紧装置。
为悬挂吊环和提放钻具，钩身压装轴及挂吊环轴用耳环闭锁，用止动板防止两支撑轴移动。
钩身与钩杆用轴销连接，钩身可绕轴销转一定角度。
5绞车绞车是构成提升系统的主要设备，是组成一部钻机的核心部件，是钻机的主要工作机械之一。
其功用是：提供几种不同的起升速度和起重量，满足起下钻具和下套管的需要；悬挂钻具，在钻进过程中送钻和控制钻压；利用绞车的猫头机构上、卸钻具螺纹；作为转盘的变速机构和中间传动机构；当采用整体起升式井架时用来起放井架；当绞车带捞砂滚筒时，还担负着提取岩心筒、试油等项工作；帮助安装钻台设备，完成其他辅助工作。
钻井井控系统方案
钻井井控系统方案1. 引言钻井井控系统是指在进行钻井作业时，通过各种监测和控制手段，对井口的各项参数进行实时监测和控制，从而确保钻井作业的安全和高效进行。
本文档将详细介绍钻井井控系统的方案，包括系统组成、功能模块、技术框架等内容。
2. 系统组成钻井井控系统主要由以下几个组成部分构成：2.1 传感器传感器是钻井井控系统的核心组成部分，用于实时监测井口的各项参数。
常见的传感器包括测压传感器、测流传感器、测温传感器、测井传感器等。
这些传感器可以通过有线或无线的方式与井控系统的数据采集模块进行连接，将采集到的数据传输给数据处理模块进行处理。
2.2 数据采集模块数据采集模块用于接收传感器采集到的数据，并将数据传输给数据处理模块进行处理。
数据采集模块通常包含数据接收器、数据转换器、数据存储器等组件，可以根据实际需求选择合适的硬件设备。
数据处理模块用于对传感器采集到的数据进行处理和分析，提取有用的信息，并根据预设的算法和规则进行决策。
数据处理模块通常包含数据处理器、算法模块、决策模块等组件，可以根据实际需求选择合适的软件和算法来实现。
2.4 控制器控制器用于根据数据处理模块的决策结果，控制钻井装置的运行状态。
控制器通常包含控制算法、执行机构、控制接口等部分，可以通过有线或无线方式与钻井装置进行连接和控制。
2.5 用户界面用户界面是钻井井控系统与操作人员进行交互的界面，用于显示实时数据、处理结果和操作控制钻井装置。
用户界面通常由计算机终端、显示屏、输入设备等组件构成。
3. 功能模块钻井井控系统的功能模块可以分为以下几个方面：3.1 实时监测钻井井控系统可以实时监测井口的压力、流量、温度等参数，并将监测结果传输给数据处理模块进行处理。
数据处理模块对传感器采集到的数据进行处理和分析，提取有用的信息，并根据预设的算法和规则进行决策。
3.3 自动控制钻井井控系统可以根据数据处理模块的决策结果，自动控制钻井装置的运行状态，包括控制钻井液泵、钻铤等设备的启停、调节等。
钻井系统简介
钻井系统简介钻井流体的重要性和它的属性泥浆，通常在钻井系统的设计和操作中扮演着重要的角色，它主要有以下几个作用：1．在钻井过程中带走切下来的岩屑。
2，防止在钻井过程中外部的油，气，和水进入井中。
3，冷却钻头和钻杆4，防止井口塌陷。
要达到以上的要求必须使泥浆的黏度，比重，强度，失水性满足钻井的要求。
通常的要求是：A，黏度足够低能够被泥浆泵容易泵送，足够高能够把岩石屑带回地表。
当黏度不满足上述要求时，可以通过稀释，机械分离，化学方法处理之。
B，比重需要足够的高以阻止流入物进入井中。
比重可以通过增加一些比重比较大的物质，如陶土等增加或者通过机械分离出一些比重比较大的物质，加水稀释来减小比重。
C，失水性，可以通过添加一些添加剂使失水达到最低水平。
泥浆循环系统：泥浆泵是整个钻井系统的心脏。
泥浆泵在很高的马力下从泥坑中吸入泥浆，泥浆被泵送到钻井平台上的立管中，经过软管进入TOP DRIVER ，钻杆，最后到达钻头。
在喷射状态下从钻头上的孔中喷出，携带被钻头切下的岩屑从环形空间返回地面。
它们将会再经过油气分离器除去泥浆中带出的油气，振动筛除去里面的比较大的岩块，除沙器除去沙子，等一系列过程，直到泥浆再次回到泥坑。
在这个循环过程中，泥浆的一些特性会发生变化，泥浆然后被泥浆混合泵泵送到混合斗，在这里一些比重比较大的物质如陶土，重晶石等被添加到里面，或者通过机械分离的方法除去里面比重比较大的物质。
或者进入泥浆处理房添加一些添加剂，从而得起初的特性以便再次循环泥浆设备的操作特性和要求泥浆泵：高压高速多作用往复泵，泥浆泵可产生高达5000磅的压力使泥浆得以循环，排出总管的设计压力7500磅，在深水钻井中甚至达10000磅。
管子和管路附件一般要用SCH160或者XXHstrong类型，阀一般要用DEMCO或者CAMRON 1500# 等级的闸阀。
在泥浆泵的进出口装有空气室或压力波动缓冲装置（往复泵的特性要求），为了帮助泵吸入，在泥浆泵的前面装有增压泵。
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选择井控装置的原则
地层压力不高、井身结构简单、其它条件较好时，选择压 力级别较低、管汇简单、操作方便的单密封或双密封组合 的井控装置； 地层压力较高的井、深探井、工程试验井，可选择三密封 或四密封组合、压力级别较高、大型管汇的井控装置； 选择的井控装置的压力级别，必须能满足井控时的最大井 口压力。一般能承受相当于井涌时钻井液柱压力值的二分 之一作为选择基数； 所选择的井控装置的通径能通过拟定的最大工具。
闸板防喷器密封钻杆工作状况
主要结构、工作原理
闸板防喷器是安装在油气井井口上防止井喷的主要设备之 一，可单独使用，也可组合使用。 闸板防喷器主要由壳体、侧门、油缸、缸盖、活塞、 活塞杆、锁紧轴、密封件、闸板等组成。其工作原理是利 用液压推动活塞、活塞杆带动闸板关闭或打开，使闸板胶 芯受到挤压变形而起密封作用，从而达到封井、开井的目 的。 闸板密封特点 1. 上下浮动 2. 自动清砂及助封 3. 自动对中
基本慨况
液压防喷器的最大工作压力与公称通径：
最大工作压力分为：14Mpa、21Mpa、35Mpa、 70Mpa、105Mpa、140Mpa. 公称通径分为(括号内为简称)：180mm(18)、 230 mm(23)、280 mm(28)、346 mm(35)、 426 mm(43)、476 mm(48)、528 mm(53)、 540 mm(54)、680 mm(68). 示例：（1）FH35-35——即公称通径φ346 (简称35) ， 最大工作压力35Mpa的环形防喷器； （2）2FZ35-70——即公称通径φ346 (简称35) ， 最大工作压力70Mpa的双闸板防喷器。
工作原理
环形防喷器：当井下出现井漏或井喷时，通过 地面控制装置推动环形防喷器内部的活塞上行， 使球形密封胶芯变形，从而抱紧井筒中的钻具 形成密封，实现防喷的功能，若井筒中无钻具 时，则直接形成密封，实现防喷的功能。
球形环形防喷器工作状况
工作原理
闸板防喷器：通常装备有管子闸板和全封闸板， 若钻井设计需要，还可装备剪切全封闸板。当 井下出现井涌或井喷时，通过地面控制装置提 供的液压油推动闸板防喷器液缸中的活塞，使 左右闸板关闭实现密封，若井内无钻具则关闭 全封闸板密封空井筒；若井内有钻具则关闭与 钻具尺寸相应的管子闸板密封钻具与套管之间 的环形空间；若需要剪切井筒内的钻杆或油套 管，则关闭剪切全封闸板迅速剪断钻具并密封 空井筒。
井控系统采用标准
SY/T5127-2002《井控装置和采油树规范》 SY/T5053.1-2000《防喷器及控制装置 防喷器》 GB/T20174-2006《石油天然气工业钻井和采油设备 钻通设 备》 SY/T5053.2-2002《防喷器及控制装置 控制装置 》 SY/T5323-2005《节流和压井系统》 API Spec 6A《井控装置和采油树设备规范》 API Spec 16A《钻井通道设备规范》
井口防喷器组安装示意图
防溢管
防 溢管
环型防 喷器
单闸板 防喷器
环型防 喷器 单 闸板防 喷器
单闸板 剪切防喷 器
双闸板 防喷器
双 闸板防喷器
钻井四 通
钻 井四通
钻 井四通
井口防喷器组安装高度
特殊组合：一台FY35-35防溢管(按1.5米高计 算)，一台FH35-35环形防喷器，一台FZj35-70 单闸板剪切防喷器，一台FZ35-70单闸板防喷器， 一台2FZ35-70双闸板防喷器，一台FS35-70钻 井四通。 ①当双闸板防喷器是两端栽丝时，其组合安装 高度为：7030mm； ②当双闸板防喷器是上端栽丝下端法兰时，其 组合安装高度为：7360mm。
井口防喷器组安装高度
常用F35-70防喷器组：
常规组合：一台防溢管FY35-35(按1.5米高计 算)，一台FH35-35环形防喷器，一台FZ35-70 单闸板防喷器，一台2FZ35-70双闸板防喷器， 一台FS35-70钻井四通。 ①当双闸板防喷器是两端栽丝时，其组合安装 高度为：5760mm； ②当双闸板防喷器是上端栽丝下端法兰时，其 组合安装高度为：6090mm。
钻井井控系统简介
四川石油管理局装备制造公司 2008.1.
慨述
在钻井过程中，一般情况下，为了防止地层流体侵 入井内，总是使井筒内的钻井液静液柱压力略大于 地层压力，形成对油气井的初级压力控制。但是在 钻井作业中，常因各种因素的变化，该压力控制遭 到破坏而导致井喷，这时就需要依靠井控设备进行 控制，重新恢复该压力控制，因此井控设备应具有 以下功用： 预防井喷，保持初级压力控制； 及时发现溢流；
闸板防喷器正确使用
井喷时可用闸板防喷器封闭与管子闸板尺寸相同的钻具 或用全封闸板封闭空井，需长时间封闭时，应用手动控 制装置锁紧闸板，并挂牌标明开关和锁紧情况，以免误 操作； 严禁用打开闸板来泄井内压力(应通过放喷管线或节流 管汇来泄井内压力)。每次打开闸板前，应检查手动控 制装置是否完全解锁，打开后，要检查闸板是否全开 (后退到壳体内)，不得停留在中间位置，以防钻具碰坏 闸板，拉坏井口装置； 打开和关闭侧门时，应先泄掉控制管汇油压，以防损坏 铰链轴的“O”形圈。侧门螺栓未上好时，不许进行开关 闸板动作，以免蹩坏闸板，闸板轴或铰链。不许同时打 开两边侧门；
井口防喷器的常规安装
控制装置：
（1）地面控制装置通常安装在距井口30米以远 处，通过控制管线与井口防喷器装置连接，实 现远程控制； （2）司钻控制台通常安装在钻台上司钻操作区 内，通过控制管线操作地面控制装置，实现对 地面井口防喷器装置的控制； （3）辅助控制台通常安装在值班室，通过控制 管线操作地面控制装置，实现对地面井口防喷 器装置的控制。
压井管汇：YG — ××
工作压力（Mpa） 压井管汇
基本慨况
节流及压井管汇最大工作压力分为： 14Mpa、21 Mpa、35 Mpa、70 Mpa、105 Mpa 示例： ①JG-SY-70 —— 即含1套手动节流阀和 1套液 动节流阀的70 Mpa节流管汇； ②YG-70 —— 即70 Mpa压井管汇。 常见节流及压井管汇系统基本配置由下列几部分组成： 节流管汇； 节流管汇液控装置； 压井管汇。
井口防喷器组安装高度
特殊组合：一台FY35-70防溢管(按1.5米高计 算)，一台FH35-70环形防喷器，一台FZj35105单闸板剪切防喷器，一台FZ35-105单闸板 防喷器，一台2FZ35-105双闸板防喷器，一台 FS35-105钻井四通。 ①当双闸板防喷器是两端栽丝时，其组合安装 高度为8190mm； ②当双闸板防喷器是上端栽丝下端法兰时，其 组合安装高度为8560mm。
基本慨况
常见中深油气井井口防喷器组基本配置由下列几 部分组成： 钻井四通； 双闸板防喷器； 单闸板防喷器； 环形防喷器； 防溢管； 防喷器地面控制装置； 液控管线。
工作原理
井口防喷器组
井口防喷器组按工作原理可分为如下三种： 手动关闭/手动打开型； 液压关闭手动锁紧/液压打开型； 液压关闭液压锁紧/液压打开型为例。 以液压关闭手动锁紧/液压打开型为例： 这是目前应用最为广泛的一种井口防喷器组，它通 过地面控制装置对防喷器进行液动控制，地面控制装置 设置有数个液压油路，可分别或同时控制环形防喷器、 闸板防喷器的一层闸板以及液动平板阀。
井控设备的分类
井口防喷器组——环形防喷器、闸板防喷器、 钻井四通、防溢管、旋转防喷器等； 防喷器控制装置——地面控制装置，司钻控制 台，辅助控制台； 管汇类——节流管汇及其控制装置与压井管汇； 钻具内防喷工具——方钻杆旋塞阀、箭形止回 阀、投入式止回阀、钻具浮阀等等； 其他装置及监测仪表。
慨述
迅速控制井喷、溢流、井涌，井喷发生后，迅速 关井，实施压井作业，对油气井重新建立压力控 制； 处理复杂情况。在油气井失控的情况下，进行灭 火抢险等处理作业。 因此，井控设备是对油气井实施压力控制，对事 故进行预防、监测、控制、处理的关键手段；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。
旋转防喷器 rotating control devices
井口防喷器的常规安装
井口防喷器组：
安装在钻机钻台之下，其中心与转盘中心一致。 通常井口防喷器组的安装顺序以地面为基准向 上分别是：钻井四通、闸板防喷器、环形防喷 器（亦称万能防喷器）以及防溢管（欠平衡钻 井时安装旋转防喷器）等组成，其组合高度因 各型防喷器的规格及压力不同，以及组合方式 不同而不同。
环形防喷器的正确使用
每次打开后，必须检查是否全开，以防挂坏胶芯； 进入目的层后,每起下钻具两次，要试开关球形防喷器 一次,但不应作空井试开关； 胶芯及密封件各件应妥善保管，放在常温(27℃下)干燥 环境，远离产生电弧的电器设备； 现场密封试压值为额定工作压力的70％，稳压时间不得 少于30分钟，压降不得超过0.7Mpa，无明显渗漏(不作 密封空井试验)； 环形防喷器壳体进出油口正对机房方向，并固定于井架 底座下； 环形顶盖栽丝孔应注意保护，不用的螺孔用丝堵堵上。
闸板防喷器正确使用
在封井情况下，如活塞杆密封处出现漏失时，可使用二 次密封装置注入密封脂，以解燃眉之急，注入量不宜过 多，止漏即可，以免损坏活塞杆。一旦允许就应立即更 换活塞杆密封件，不可长久依靠二次密封装置来密封井 内压力； 当井内有钻具时，严禁关闭全封闸板； 进入目的层后，每天应开关管子闸板一次，检查开关是 否灵活，每次起钻完毕，还须检查闸板开关是否灵活， 并检查手动锁紧装置是否完好； 更换闸板时，闸板退回后，在活塞处于全开状态时, 泄 掉油压，分别卸下左右侧门上的螺栓，旋转打开侧门即 可更换。(不允许同时将两面的门打开) 当闸板防喷器内安装有剪切闸板并需要时，可用剪切闸 板剪断钻具，并封闭井口。