现代钻井机械概论ch4

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1、1第四章　现代井控设备参考书：郝俊芳．平衡钻井与井控．石油工业出版社．19922一、基本概念井控设备：实施油气井压力控制所需的一整套设备、仪器仪表和专用工具。作用：及时发现和控制溢流，防止井喷，避免油气资源浪费，保护设备及人身安全。溢流：当井内钻井液液柱压力小于地层压力时，地层流体将流入井内，这种流动称为溢流。井喷：失去控制的溢流。引起溢流或井喷的原因有：(1)地层压力掌握不准；(2)泥浆密度偏低；(3)井内泥浆液柱高度降低；(4)起钻抽吸；(5)其他措施不当等。§4.1井控设备概述3井控设备基本要求：1）在钻井过程中对地层压力、地层流体、

2、钻井主要参数、钻井液参数等进行准确地监测和预报；2）当发生溢流、井喷时，能迅速控制井口、节制井眼中流体的排放，并及时泵入压井钻井液使之在维持稳定的井底压力条件下重建井底与地层之间的压力平衡。即使发生井喷失控乃至着火事故，也具备有效的处理条件。§4.1井控设备概述4现代钻井工艺对井控设备的要求已经从单一的静态指标转为使用过程的动态性能。即要求井控设备使用安全可靠、开关迅速灵活、多功能、耐高压、结构轻便、环境适应性强。§4.1井控设备概述5井控的三个阶段——可分一次控制、二次控制和三次控制。一次控制：是指在钻井过程中防止地层流体进入井内发生井涌

3、。二次控制：是指有一定量的地层流体侵入井内时能及时发现，并能关闭井口防喷设备，然后用合理的压井方法将进入井内的地层流体排到地面，建立新的平衡。三次控制：是指发生井喷失去控制后，重新恢复对井的控制。§4.1井控设备概述6二、井控设备标准配套：1）钻井井口装置（包括防喷器组、四通、套管头、过渡法兰等）2）防喷器控制系统（用于开关防喷器和液动放喷阀）3）井控管汇(包括节流管汇、压井管汇、放喷管线以及压井管线、注水管线等)4）钻具内防喷工具（包括钻具回压阀、方钻杆上下旋塞、投入式止回阀等）§4.1井控设备概述75）井控仪器仪表（监测和预报地层压力）

4、6）钻井液加重、除气、灌注设备7）井喷失控处理和特殊作业设备（包括自封头、不压井起下钻装置，灭火设备等）§4.1井控设备概述8三、井口钻进控制设备的核心部件——防喷器1、防喷器种类1）闸板防喷器按每套所装闸板数量多少：单、双、三闸板防喷器按闸板开关方式：液压闸板防喷器、手动闸板防喷器。按闸板锁紧方式可分为手动锁紧、液压锁紧按侧门开关方式：旋转侧门式闸板防喷器、直线运动侧门式闸板防喷器§4.1井控设备概述92）环形（万能）防喷器按胶芯结构：A型（锥形胶芯环形防喷器）、D型（形胶芯环形防喷器），按顶盖与壳体的连接方式：螺栓连接、爪块连接作用：当

5、井内有钻具、油管或套管时，能用一种胶芯封闭各种不同尺寸的环形空间；当井内无钻具时，能全封闭井口；在进行钻井、取芯、测井等作业过程中发生井喷时，能封闭方钻杆、取芯工具、电缆及钢丝绳等与井筒所形成的环形空间；§4.1井控设备概述10在使用减压调压阀或缓冲蓄能器控制的情况下，能通过18度无细扣对焊钻杆接头，强行起下钻具。3）旋转防喷器封闭钻杆和方钻杆，并在所限定的井口压力条件下允许钻具旋转，实施带压钻进作业。特点：不需要任何拆装工作即可顺利通过各种钻头及井下工具；在钻井过程中，它可以自动补偿密封胶芯的磨损量，从而保持可靠的密封性能；胶芯采用特殊

6、设计，可密封任何截面形状的钻柱；特殊情况下，井筒内无钻柱时，胶芯可进行封零。§4.1井控设备概述112、型号说明XXXXXX-XX1）产品代号FH——环形防喷器FZ——单阐板防喷器、2FZ——双闸板防喷器S——手动、Y——液压2）基本参数第一组数字表示通径（cm）第二组数字表示工作压力（Mpa）§4.1井控设备概述123、基本要求安全可靠，耐压能力高；操作方便，能快速关闭和开启；可在司钻台上控制，也可在远离井口的远程控制台上控制；能够有控制地泄压。§4.1井控设备概述134、发展历程防喷器系统经历了三个技术发展阶段：第一阶段——手动闸板防喷

7、器第二阶段——液动闸板防喷器和环形防喷器的组合第三阶段——液压操作防喷器目前正在开发完善第四代产品——井下防喷器。§4.1井控设备概述14目前世界上生产井控设备的国家主要有美国、俄罗斯、罗马尼亚和中国。其中，美国生产的时间最长，产品种类数量最多，而且在技术上也始终保持领先地位。美国生产防喷器的公司有Cameron、Shaffer和Hydril三家公司。这三家公司在防喷器研制的各个方面都处于领先地位，代表了当今世界的先进水平，主要表现在以下几个方面：§4.2国外井控设备的发展现状15一、标准日趋严格为满足油气钻探业对井控设备日益严格的要求，美

8、国石油学会将防喷装置从API16A中《井口和采油树设备规范》中分离出来。于1986年11月专门发布了API16A《钻井防喷设备规范》第一版，并不断补充完善其内容，于1999年颁布