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2014年安全工程师《生产技术》讲义:第七章五节1

2014-01-15  点击: 次  建培教育

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第五节 钻井安全技术

  钻井作业中,一旦井喷将导致井下情况复杂化,被迫终止正常作业进行压井。井喷后的压井作业将对油气层造成较严重的损害。同时,井喷极易导致失控。井喷失控将使油气资源受到严重破坏,易酿成火灾,造成人员伤亡、设备毁坏。油气井报废和自然环境的污染。井喷失控是钻井工程中性质严重、损失巨大的灾难性事故。全力防止井喷,杜绝井喷失控是钻井安全工程首要解决的问题。

  一、井控装置

  (一)作用

  井控装置是为了实施平衡钻井工艺而装设的。即在钻井中当井内液柱压力与地层压力之间的平衡被破坏时,利用井控装置去及时发现、正确控制和处理溢流,尽快重建井底压力平衡。

  (1)井控设备

  井控装置,系指实施油气井压力控制技术的所有设备、专用工具和管汇。按井控设备的功能可分为:

  1,监溯设备

  监测设备对溢流显示能及时、准确地监测和预报,这是实现平衡钻井和实施井控作业的前提。它包括:泥浆池液面监测仪、报警仪等。

  2,控制设备。

  控制设备对溢流能迅速准确地控制。控制设备配套工作压力鹿与地层压力基本一致。

  控制方式应尽可能自动或半自动化,并辅以手动,做到安全可靠。

  控制设备包括:各种类型的防喷器,防喷器远程控制台,司钻控制台,各种闸阀,钻具内专用工具(方钻杆上、下旋塞,钻具止回阀)和旁通阀。

  3,处理设备

  溢流处理设备应配套。适应性要强。处理设备包括:节流管忙及控制系统、压井管汇、放喷管汇、泥浆气体分离器、真空豫气器、泥浆罐、自动灌泥浆装置等。处理设备也包括特殊作业设备,如:灭火设备、加压装置、旋转头、自封头等。

  (二)闸板防喷器

  闸板防喷器按壳体内闸板室的数量。可分为单闸板防喷器、双闸板防喷器、三闸板防喷器。在国内使用最多的是双闸板防喷器。

  1,功能

  (1)当井内有钻具(或其他管柱时),能封闭套管与钻具之间的环形空间;

  (2)当井内无钻具时,能全封闭井口;

  (3)在封闭情况下,可通过壳体旁侧出口所连接的管汇,进行泥浆循环、节流放喷、压井作业;

  (4)在特殊情况下。可切断钻具,并达到关井的目的;

  (5)可悬挂钻具。

  2,工作原理

  闸板防喷器由壳体、侧门、油缸、活塞、活塞杆、锁紧轴、闸扳总成等主要零部件组成。当高压油进入左右油缸关闭腔时,推动活塞、活塞杆,使左右闸板沿着闸板室内导向筋限定的轨道,分别向井口中心移动,达到关井的目的。当高压油进入左右油缸开启腔时,左右两个闸板总成分别向离开井口中心的方向移动,达到开井的目的。闸板开和关的方向是由换向阀控制的。一般在3—8s时间内即能关闭,满足钻井工艺的需要。

  (三)环形防喷器

  环形防喷器具有承压高、密封可靠、操作方便、开关迅速等优点,特别适用于密封各种形状和不同尺寸的管柱。也可全封闭井口。

  1,功能

  (1)当井内有钻具、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;

  (2)当并内无钻具时,能全封闭井口:

  (3)在进行钻井、取心、测井等作业过程中发生溢流时,能封闭方钻杆、取心工具、电缆及钢丝绳等与井筒所形成的环形空间;

  (4)在使用减压溢流阀或缓冲储能器控制的情况下。能通过18无细扣对焊钻杆接头,强行起下钻具。

  2,工作原理

  环形防喷器形式各不相同,但主要由壳体、顶盖、胶芯及活塞4大部分组成。环形防喷器关闭时,高压油从壳体下部油口进入活塞下部关闭腔。推动活塞上行。活塞锥面挤压胶芯,由于顶盖的限制,胶芯不能上行,只能被挤向中心,储备在胶芯支承筋之间的橡胶因支承筋相互靠拢被挤向井口中心,直至抱紧钻具或全封闭井口,实现其封井的目的。

  当需要打开井口时,操纵液压系统换向阀,使高压油从壳体上油口进入活塞上部的开启腔,推动活塞下行,消除了在胶芯锥面上的挤压力,胶芯在本身弹性力的作用下逐渐复位,打开井口。

  (四)节流压井装置

  1,用途和适用范围

  节流压井装置作为液压防喷器的配套装置是排除溢流,实施油气井压力控制技术的必要设备。在油气钻井中,井筒里的泥浆一旦被地层流体所浸污。就会造成泥浆静液柱压力低于地层压力,导致溢流发生。这时需要关闭防喷器,调节节流阀的开启程度,控制一定的回压,以维持稳定的井底压力,加重泥浆或泵入重泥浆压井。除此之外,节流压井装置还可以用于洗井等作业。

  2分类

  (1)手动节流压井装置。由压井管汇和只能手动操作的节流管汇组成。

  (2)遥控节流压井装置。由压井管汇、可以遥控操作的节流阀组成的节流管汇和节流管汇控制箱组成。

 

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