测压式方钻杆旋塞阀在井控中的应用研究

或 者 井 涌， 了阻止 钻 井液 沿钻具水 眼上 窜， 为 高压 危及 水 龙 带和 立 管 管线 安 全 ， 必须 立 即关 闭旋 塞 就 阀， 以防止 井喷 。 当需要进 行 高 密度 钻 井液循 环 压 井时 ， 又必 须立 即开启 旋塞 阀 ， 由于在压 差作 用下 ，
球 阀转 动相 当 困难 ， 旋塞 阀难 以打 开 ， 样就 无 法保证 井控 的安 全 。注入 平衡 压是快 速 开启方钻 杆旋 这
３ 现 场 实验
实 验 结 果 表 明 ， 压 式方时， 通过注平衡压措施能够较好 的开启。
４ 结 论与认 识
通过对测压式方钻杆旋塞阀的现场实验达到以下 实验 目的 ：１验证在压力环境下， （） 压力传感器及二次仪 表的测量精度；２验证在压力环境下 ， （） 方钻杆旋塞阀的 开 启情 况 。 ３ １ 测 量精 度 实验 ． 实验步骤 ：１测压式方钻杆旋塞阀与试压台连接 ； （） （） 正二 次仪表 ： ２校 注压 至 ３ＭＰ （ ５ ａ额定压 力 的 １２ ， ／） 调 整二 次仪表 压力 值至 ３ＭＰ ， ５ ａ泄压 ；３ 注压 至 ２ＭＰ ， （） ０ ａ 记录试压台压力值和二次仪表测量值 ；４ 继续注压至 （） ５ＭＰ ， 录试压 台压力值和二次仪表测量值， ０ ａ记 泄压 ； （） ５ 以试压台压力值为基准 ， 分析二次仪表测量值精度。 测量 精度 实验结 果见表 １ 。
２ 工作 原理
在进行压井作业时 ， 这时旋塞 阀关闭， 通过准确测 量钻柱内压力值 ， 在旋塞阀 １ 上端施加等值压力建立压 力平 衡 ， 在零压 差条 件下 ， 转动 轴调 节球 形 阀 芯 ２快 速 ， 打开 旋 塞 １ 。其工 作步 骤如下 ： （） １旋塞阀 １ 关闭状态下， 连接内装压力传感器 ５ 与便携智能仪表箱 ６ 待压力稳定后 ， ， 准确测量旋塞阀 １ 下端的压力值 ；２经方钻杆缓慢注入钻井液， （） 使旋塞阀 １ 上端压力增加 、 压差减少 ， 直至达到压差为零 ；３ 在 （） 零压差条件下 ， 通过旋转转动轴 ３ 转动球形阀芯 ２ 快 ， 速打开旋塞 １（ ） ；４ 卸掉压力传感器 ５ 与便携智能仪表 箱 ６的连接 ， 复 到正常 状态 。 恢
塞 阀的有效措施 ， 关键是怎样消除压差， 保持压力平衡 。而测压式方钻杆旋塞阀， 即可准确测得钻柱 内压 力值 ， 旋塞 阀开启难 的 问题 也 可 以解决 ， 主要 阐述 了测 压 式方钻 杆旋 塞 阀在 现场 应 用情 况 。 关 键词 ： 钻杆 旋塞 阀 ； 方 井控 ； 压力 测量 ； 力传感 器 压 中图分 类号 ： ２ 文 献标 识码 ： 文 章编 号 ：０ ４ ７ ６ ２ １ ） ２ Ｏ ５ 一Ｏ ＴＥ Ａ １ ０ —５ ｌ （０ ２ Ｏ 一 Ｏ ３ ２ 方钻杆旋塞阀是主要的钻柱 内防喷工具 。在钻井 作业过程中， 旋塞阀带压开启 时， 经常 出现 由于球 阀频 繁的开启关 闭造成六角形孔磨损变 圆、 旋塞 阀手柄扭 断， 在生产现场采用注平衡压 的措施来 消除压差 ， 利用 压 力平 衡 的方法 来 消除 压 差 ， 开 旋塞 阀 时 ， 由于无 打 又 法 得知 钻柱 内压 力 值 ， 要 注多 少 平 衡 压 未知 ， 需 就可 能 产生 压 差难 以消 除 （ 不是 注少 了 ， 是 注 多 了）不 能 确 就 ， 保旋塞阀打开， 以上这些问题严重地影响到油气井井控 安全 。利用测压式方钻杆旋塞阀， 通过准确测量钻柱内 压力值 ， 为钻井泵注人多少钻井液以平衡和消除压差提 供了可靠 的依据 ， 这时再开泵注入钻井液增加旋塞的上 方阀腔的压力 ， 以达到旋塞上下 内腔压力平衡， 这样旋 塞便可顺利开启 ， 保证了压井的顺利进行 。 ｌ 测压旋 塞 阀 的结构及 优 势 常用的方钻杆球 阀的基本结构为： 阀体、 上阀座、 下 阀座 、 体 、 钮 、 圈 、 簧 、 圈 、 Ｏ” 、 柄 等组 球 旋 挡 弹 垫 “ 圈 手 成 。测压 式方 钻杆旋 塞 阀 ， 增加 的部 分包括 带测 压孔 的 方钻杆下旋塞 阀、 特殊压力传感器、 便携式智能仪表箱 。 整个 阀体为整体结构设计 、 设计简单紧凑 ， 不改变旋塞 阀的外形 ， 操作方便简单 。测压式旋塞阀如图 １ 所示。
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西 部探 矿工 程
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石 油 与钻 掘 工 程 ・
测 压 式 方 钻 杆 旋 塞 阀在 井控 中 的应 用研 究
田 径 ， 刘绘 新
（ 南 石油大 学 ， Ｉ 西 四Ｊ ｌ成都 ６ ００ ） １５０ 摘 要： 方钻杆 旋 塞 阀对于保 障 井控 安 全作 用重 大 。在 钻进 作 业 时 ， 塞 阀处 于 开启 ， 旋 一旦 发 生 溢流
第一作者简介 ： （９ ２）男（ 田径 １ ８一 ， 汉族） 新疆 哈密人 ， ， 西南石油大学油气井工程专业在读硕士研究 生， 研究方 向： 油气井压力控制技术。
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西 部探矿 工程
２１ 第 ２ ０２年 期
表 ２ 旋 塞 阀 开启 实 验 结 果
立管压力的准确测量 ； 测压完成后 ， 卸掉传感器与仪表 箱 的连接 ， 即可恢 复 到正 常状 态 。
旋塞阀的外径和内径尺寸 ；３配置便携式智能仪表箱， （） 具有测量值的显示、 储存与 回放功能。在正 常状态下， 传感器与仪表箱分离 ， 不影响钻井工况 ；４在需要测定 （） 立管压力时， 通过压力传感器与智 能仪表箱连接 ， 实现
＊ 收 稿 日期 ：０ １０ —１ 修 回 日期 ：０ １０ －３ ２ １—９２ ２ １—９２
图 １ 测压式方钻杆旋塞 阀结构
ｌ 一阀体 ；一球形 阀芯 ；一转动轴 ；一测压孔 ；一压力传感器 ；一智 能仪表箱 ２ ３ ４ ５ ６
测压式旋塞阀的优势体 现在 ：１ 在方钻杆旋塞 阀 （） 下端增 加 测压 孔 ， 测压 孔不 影 响旋 塞 阀 的正 常开 启 与关 闭 ；２在方钻杆旋塞阀测压孔内装压力传感器 ， （） 压力传 感器 长 度不 超过 旋塞 阀管 壁厚度 ， 安装 后不 改 变方 钻杆