井控設備介紹第1頁/共123頁15

井控設備概述井控設備的組成井控設備的作用井控對井控設備的要求液壓防噴器的特點液壓防噴器的主要技術參數(shù)井控裝置的配套標準第2頁/共123頁15.1

井控設備的組成防噴器組：包括環(huán)形防噴器、閘板防噴器、套管頭、泥線懸掛器、四通、水下井口等。以阻流管匯和放噴管匯為主的井控管匯：包括阻流壓井管匯、放噴管匯、立管、注水泥管線、消防管線、遠程控制操作管線等。液壓防噴器控制系統(tǒng):包括遠程控制臺、聯(lián)接管匯。鉆具內防噴器：包括方鉆桿上下旋塞、頂驅安全閥、鉆頭浮閥、鉆具回壓閥、投入式止回閥等加重鉆井液裝置：包括加重混合漏斗、加重料下料裝置。第3頁/共123頁15.1

井控設備的組成起鉆灌注鉆井液裝置：包括計量灌、標尺等。鉆井液除氣、泥漿氣體分離器等裝置：井控儀器儀表：包括循環(huán)池液面計量儀、泥漿出口流量計、鉆井液密度等測量儀器、壓力表、硫化氫檢測器等。特殊作業(yè)設備：強行下鉆加壓裝置、轉噴器、分流器、滅火裝置等。第4頁/共123頁

15.2井控設備的作用井控設備是實施油氣井壓力控制技術的一整套專用設備、儀表和工具。顯然，井控設備是對油氣井實施壓力控制，對事故進行預防、監(jiān)測、控制、處理的關鍵手段，是實施安全鉆井的可靠保證，是鉆井設備中不可缺少的系統(tǒng)裝置。它的主要作用有：第5頁/共123頁15.2井控設備的作用預防井噴：保持井內鉆井液壓力始終略大于地層壓力，略小于地層破裂壓力，防止井噴條件的形成。對油氣井進行監(jiān)測：及時發(fā)現(xiàn)溢流，以便盡早采取井控措施。迅速控制井噴：井噴后能迅速關井，順利實施壓井作業(yè)，恢復和重建井內壓力平衡。處理復雜情況：在油氣井失控情況下，能進行滅火等作業(yè)第6頁/共123頁15.3

井控對井控設備的要求所有防噴器裝置必須滿足所在地區(qū)鉆井操作的要求，按設計規(guī)定配套、組裝和維修保養(yǎng)，具體要求是：在溢流、井噴發(fā)生時，能迅速關閉井的頂部；能控制流體的釋放；能及時泵入壓井液，便于重建壓力平衡；在特殊情況下，可允許鉆桿上下運動；能在鉆井過程中準確監(jiān)測和預報井控參數(shù)；設備操作方便、安全、靈活可靠。對防噴器系統(tǒng)的要求，決定于鉆進時的危險性和不同環(huán)境下需要保護的程度。第7頁/共123頁15.3

井控對井控設備的要求防噴器組合必須具備要求的額定工作壓力和通徑：任何防噴器裝置組合的額定工作壓力是由組合中壓力最低的部件來確定。套管抗內壓強度和裸管在套管鞋下面的地層所能承受壓力的能力常常是確定防噴裝置組合額定工作壓力的決定因素。第8頁/共123頁15.3

井控對井控設備的要求防噴器組合內容包括：防噴器壓力級別的選擇，防噴器類型及數(shù)量，防噴器組合形式、數(shù)量及排列，地面管匯的布置。上述內容必須滿足鉆井設計及井控要求。防噴器組合的合理性和安全性取決于鉆井平臺鉆井時的危險性和保護程度、地層壓力、井身結構、地下流體類型、人員技術素質、氣象、交通運輸條件、工藝技術難度和環(huán)境保護要求等諸多因素?？傄鬄榘踩⒑侠砗偷统杀?。第9頁/共123頁15.4

液壓防噴器的特點關井動作迅速：閘板防噴器利用液壓能夠在3～8秒內關井，環(huán)形防噴器利用液壓能夠在30秒內實現(xiàn)關井。

防噴器是井控設備的核心組件，防噴器的質量直接影響油氣井壓力控制的成敗，舊式手動防噴器（防蘇NNM型）由于手動開關費力，開關時間多，耐壓低，故障多，經常在緊急關井時封不住而引起井噴失控，因此這種防噴器已被液壓防噴器代替，液壓防噴器具有以下四個特點：第10頁/共123頁15.4

液壓防噴器的特點操作方便：液壓防噴器利用液壓油以液壓傳動方式迫使膠芯與閘板等封井元件動作，而不是采用純機械動作的方法。因此，操作省力、簡便，操作者只需在鉆臺上扳動空氣換向閥就能使液壓防噴器迅速實施開關動作。安全可靠：液壓防噴器的強度是可靠的，封井功能是可靠的，液壓防噴器的操作是可靠的，當鉆臺上操作失靈和不能實現(xiàn)時，可迅速通過遠程控制裝置操作如液壓裝置失靈，還可以用手動操作關井。第11頁/共123頁15.4

液壓防噴器的特點現(xiàn)場維修方便：液壓防噴器的膠芯或閘板是主要的密封元件，使用中易磨損失效，當發(fā)現(xiàn)這些密封件損壞后，在現(xiàn)場可以及時進行更換。第12頁/共123頁15.5

液壓防噴器的主要技術參數(shù)液壓防噴器的工作壓力是指防噴器安裝在投入工作時所能承受的最大井口壓力。最大工作壓力是防噴器的強度指標。按照中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY5052——84〈液壓防噴器〉的規(guī)定，我國液壓防噴器的工作壓力共分為5級：14MPa、21MPa、35MPa、70MPa、105MPa。液壓防噴器的技術參數(shù)主要有最大工作壓力和公稱通徑。第13頁/共123頁15.5

液壓防噴器的主要技術參數(shù)液壓防噴器的公稱通徑是指防噴器的上下垂直通孔直徑。公稱通徑是防噴器的尺寸指標。在SY5052—84〈液壓防噴器〉中規(guī)定，我國液壓防噴器的公稱通徑共分為9種：180mm、230mm、280mm、346mm、426mm、476mm、528mm、540mm、680mm。最大工作壓力與公稱通徑兩個參數(shù)相互搭配構成的液壓防噴器，在SY5052—84〈液壓防噴器〉中規(guī)定了27個品種的規(guī)格系列。第14頁/共123頁15.5

液壓防噴器的主要技術參數(shù)公稱通徑最大工作壓力（MPa）mmin18071/1621357010523092135701052801114213570105346135/8213570105426163/414213570476183/43570528203/421540211/41435680263/41421第15頁/共123頁15.5

液壓防噴器的主要技術參數(shù)

目前，國內能生產的液壓防噴器只有14MPa、21MPa、35MPa、70MPa四種，國內常用的公稱通徑多為230mm（9″）、280mm（11″）、346mm（135/8″）、540mm（211/4″）四鐘。第16頁/共123頁15.5

液壓防噴器的主要技術參數(shù)井口防噴器部件代碼和壓力代碼：防噴器部件代碼：代碼部件名稱代碼部件名稱

A環(huán)形防噴器Rd雙閘板防噴器

G旋轉頭Re三閘板防噴器

R單閘板防噴器S鉆井四通第17頁/共123頁15.5

液壓防噴器的主要技術參數(shù)M=1000PSI額定工作壓力API防噴器組描述舉例：“5M—135/8″SRRA”—表示工作壓力為5000PSI，防噴器芯子通徑為135/8″，各部件從下往上依次為：鉆井四通、單閘板防噴器、單閘板防噴器和環(huán)形防噴器。第18頁/共123頁15.5

液壓防噴器的主要技術參數(shù)國內液壓防噴器的新型號表示是：單閘板防噴器FZ公稱通徑—最大工作壓力雙閘板防噴器2FZ公稱通徑—最大工作壓力三閘板防噴器3FZ公稱通徑—最大工作壓力環(huán)形防噴器FH公稱通徑—最大工作壓力第19頁/共123頁15.5

液壓防噴器的主要技術參數(shù)型號字頭仍為漢語拼音字母組成，公稱通徑的單位為cm，并取其圓整值，最大工作壓力的單位為MPa。例如，公稱通徑230mm，最大工作壓力為21MPa的單閘板防噴器，其型號為：FZ23-21。

公稱通徑346mm，最大工作壓力為35MPa的雙閘板防噴器，其型號為：2FZ35-35。第20頁/共123頁15.6井控裝置的配套標準在鉆井過程中，通常油氣井井口所安裝的部件自下而上的順序為：套管頭—四通—單閘板防噴器—雙閘板防噴器—環(huán)形防噴器—防溢管。井口所裝防噴器類型、數(shù)量、壓力系統(tǒng)、通徑大小、排列順序是由許多因素決定的，因不同情況，配套標準均不一樣。第21頁/共123頁22第22頁/共123頁15.6井控裝置的配套標準一套液壓控制系統(tǒng)及2-3個遙控操作面板。一套與防噴器組額定工作壓力相一致的阻流壓井管匯。包括方鉆桿上下旋塞與回壓閥在內的鉆具內防噴器。安裝一套自動灌泥漿系統(tǒng)的監(jiān)測儀表裝置。第23頁/共123頁24環(huán)形防噴器第24頁/共123頁16

環(huán)形防噴器結構及工作原理工作特點常用環(huán)形防噴器介紹環(huán)形防噴器使用注意事項第25頁/共123頁16.1結構及工作原理環(huán)形防噴器有三種類型：錐型膠芯環(huán)形防噴器，球型膠芯環(huán)形防噴器和組合膠芯環(huán)形防噴器。這三種類型主要是膠芯不一樣，其工作原理基本相同。其基本原理如下：關井時，液壓推動活塞向上運動，迫使膠芯往中心增壓封著管子外圍，實現(xiàn)密封，當施加液壓使活塞下行運動時，活塞對膠芯的擠壓力迅速消失，膠芯靠自身橡膠的彈性向外伸張恢復原狀，井口全開。第26頁/共123頁16.2工作特點能夠在不同尺寸鉆柱的任何部位上關閉。能夠關閉空井。能夠關閉套管、鋼絲繩、電纜、試油抽子等工具。在使用減壓調節(jié)閥或緩沖儲能器控制下，能夠上下活動鉆具或強行起下18°坡度的鉆桿。但不能旋轉鉆具。第27頁/共123頁16.3常用環(huán)形防噴器介紹海德利爾（Hydril）防噴器有一個鍥形的“壓緊活塞”在它向上移動時，防噴器芯子抱住鉆柱實現(xiàn)密封。雪福龍（Shaffer）球形防噴器的活塞推動一個球形罩上的膠芯上行這個力使防噴器芯子抱住鉆柱?？溌。–ameron）環(huán)形防噴器的活塞直接將膠芯向上推封住管子周圍空間實現(xiàn)關井。第28頁/共123頁16.3常用環(huán)形防噴器介紹海德利爾（Hydril）環(huán)形防噴器有三鐘型號：MSP、GK、GL。

Hydril-GK型環(huán)形防噴器是使用最普遍的一種，只有這種型號環(huán)形防噴器對井眼壓力的大小產生一種保護性的反應，其它任何一種環(huán)形防噴器其關閉壓力大約800PSI，在井眼壓力上升時，防噴器的關閉壓力基本不變或高出很小，而Hydril-GK對“井眼壓力激變”反應非常敏感，所以，當井內壓力增高時，關閉壓力必須下降，以避免損壞防噴器芯子，這種作用只有這種防噴器才有。第29頁/共123頁30第30頁/共123頁16.3常用環(huán)形防噴器介紹Hydril-GL是一種水下防噴器，它對“井眼壓力激變”的反應沒有GK強烈。GL有一個平衡腔以幫助補償由于水深增加而導管內鉆井后壓力增加之間的壓力差值，在水深超過1200英尺的地方，建議使用這種平衡腔。第31頁/共123頁32第32頁/共123頁16.3常用環(huán)形防噴器介紹Hydril-MSP一般可用作淺天然氣層的分流器，Hydril2000系列是該系列的低壓防噴器。MSP500（291/2）Hydril防噴器是唯一無開啟腔的防噴器，打開防噴器時放出關閉腔里的動力液則膠芯自動打開（只有一個關閉室，沒有打開室或第二室）。第33頁/共123頁34第34頁/共123頁35第35頁/共123頁36第36頁/共123頁16.3常用環(huán)形防噴器介紹頂蓋能快速松開，更換膠芯容易。體輕、高度低。關閉壓力低。適應硫化氫環(huán)境?？煞饪站ǖ惶岢？色@得井壓助封。CAMERON環(huán)形防噴器分為A、D型。A型、D型環(huán)形防噴器的膠芯裝有鋼制的加強筋，它不同于其它的環(huán)形防噴器。工作特性有：第37頁/共123頁16.3常用環(huán)形防噴器介紹可以關閉空井（但不推薦）。用于海底須較高關閉壓力?？梢垣@得少許的井壓助封。無預測活塞運行裝置。SHAFFER環(huán)形防噴器有NL。其工作特點：第38頁/共123頁16.3常用環(huán)形防噴器介紹用下送工具可以更換膠芯。不可封閉空井。不可獲得井壓助封，關閉壓力比套壓高約3.5MPa（500PSI）。只有大孔徑型。REGAN雷根有KFL和TORVS兩種，“KFL”的特點是；第39頁/共123頁40第40頁/共123頁16.3常用環(huán)形防噴器介紹主要用于修井和生產，最大工作壓力21MPa（3000PSI）。可密封任何直徑物體。在全工作壓力情況下，可封閉空井。而“TORVS”的特點是；第41頁/共123頁42第42頁/共123頁43第43頁/共123頁16.3常用環(huán)形防噴器介紹環(huán)形防噴器膠芯環(huán)形防噴器的主要部件是膠芯密封件（又稱為盤根單元），國產膠芯是用丁晴橡膠硫化而成，使用溫度-10℃～100℃，適用于水基鉆井液環(huán)境。不同廠家和不同類型，在不同條件使用的膠芯材料不一樣，如Hydril環(huán)形防噴器使用的膠芯種類有三種，天然橡膠、丁晴橡膠和氯丁橡膠。各種材料使用條件不同?？筛鶕?jù)現(xiàn)場條件選擇。第44頁/共123頁16.4環(huán)形防噴器使用注意事項在現(xiàn)場不做封零試驗，但應按規(guī)定做封環(huán)試驗。環(huán)形防噴器封零動作膠芯磨損過多，將導致膠芯提前報廢。目前，國產膠芯不理想、耐磨性差。在封井狀態(tài)，可慢速上下活動鉆具，但不能轉動鉆具，否則鉆具與膠芯會摩擦發(fā)熱撕裂膠芯，從而導致井口失控。不許用微開環(huán)形防噴器的辦法泄降套壓。第45頁/共123頁16.4環(huán)形防噴器使用注意事項嚴禁將環(huán)形防噴器當作刮泥器用。關井強行起下鉆作業(yè)，只能通過具有18°坡度的對焊鉆桿接頭。關井液控油壓不宜過大，液壓油壓最大不允許超過15MPa，通常關井液壓控油壓力不超過10.5MPa（1500PSI）。第46頁/共123頁16.4環(huán)形防噴器使用注意事項不許長期關閉環(huán)形防噴器，因為膠芯在長期受壓作用下會加速橡膠老化變脆，降低使用壽命。環(huán)形防噴器無機械鎖緊裝置，在關井過程中必須始終保持高壓油作用在活塞上，管路長期處于高壓狀況下極易憋漏，進而導致井口失控，所以環(huán)形防噴器關井時間越短越好。第47頁/共123頁16.4環(huán)形防噴器使用注意事項膠芯備件應妥善保管，保管不善會降低使用壽命，早期損壞。膠芯應放置在終年常溫（27℃以下）干燥的暗室內，切勿暴露在室外日曬雨淋。膠芯應運離產生電弧的電器設備如電焊機等，防止臭氧腐蝕膠芯。應單個平放，不應壓、擠、疊、堆，每個膠芯都應編號注冊，注明出廠日期，按廠家規(guī)定有效年限到期報廢。第48頁/共123頁17

閘板防噴器結構及工作原理閘板防噴器的主要功能閘板防噴器的工作特點閘板類型常用的幾種閘板防噴器介紹操作閘板防噴器規(guī)則第49頁/共123頁50第50頁/共123頁51第51頁/共123頁17.1結構及工作原理閘板防噴器主要由殼體、側門、油缸、活塞與活塞桿、鎖緊軸、端蓋、閘板等部件組成。其工作原理為：把處于收縮位置的兩個閘板，通過液壓控制的壓力推動活塞向內推移，使它們卡在管柱外面實現(xiàn)關井。開井時，通過壓力推動活塞與閘板，迅速離開井眼中心，閘板縮入閘板室內實現(xiàn)開井。第52頁/共123頁17.2閘板防噴器的功用井內有鉆柱、油管和套管時，利用管子閘板防噴器封閉管子與井眼形成的空間，達到封井目的。井內無鉆具時，用全封防噴器，可封井口。在特殊情況下，可用剪切閘板防噴器剪斷鉆具，并達到全封井的目的。第53頁/共123頁17.2閘板防噴器的功用可變徑芯子的防噴器，可適用于幾個不同尺寸的鉆具的封井，在整個起下鉆過程中，不必經常更換閘板芯子就可以達到封井目的。必要時，管子閘板防噴器可以懸掛鉆柱。通過防噴器殼體側門出口可以進行循環(huán)和阻流壓井作業(yè)。第54頁/共123頁17.2閘板防噴器的功用陸上鉆井隊所用閘板防噴器不配備剪切閘板，只用于海洋。國產防噴器一般不能懸掛鉆柱，進口的閘板防噴器懸掛鉆柱功能也不同，有的允許承重，有的不允許承重。閘板防噴器閘板可以長期使用，但不宜上下活動鉆具，關井不能旋轉鉆具。第55頁/共123頁17.3閘板防噴器的工作特點閘板防噴器密封井口，同時具有四處密封，否則不能達到有效的封井，即：閘板頂部與殼體的密封。閘板前部與管子的密封。殼體與側門間的密封。側門腔與活塞桿間的密封。第56頁/共123頁57第57頁/共123頁17.3閘板防噴器的工作特點閘板能自動清砂閘板室底部有兩條向井眼傾斜的清砂槽，當閘板開關動作時，遺留在閘板室底部的泥沙被閘板排入清砂槽滑落井內，這種作用防止了閘板室堵塞，減少了閘板運動阻力和磨損。具有井壓助封作用。第58頁/共123頁17.3閘板防噴器的工作特點自動對中，閘板壓塊的前方制有突出的導向塊與相應的凹槽，當閘板向井眼中心運動時，導向塊可迫使偏心管柱移向井眼中心，順利實現(xiàn)封井。閘板防噴器都裝有手動機械鎖緊裝置或自動鎖緊裝置。第59頁/共123頁17.3閘板防噴器的工作特點防噴器液壓關井后，采用機械方法將閘板固定，然后將液控壓力的高壓卸掉，以免長期關井憋漏油管并防止“開井失控”的誤操作事故。一旦液控系統(tǒng)發(fā)生故障，可以手動操作實現(xiàn)閘板關井動作。第60頁/共123頁17.3閘板防噴器的工作特點

閘板手動鎖緊后，壓井作業(yè)完成后需打開閘板時，首先應使閘板解鎖，然后才能實施液壓開井。閘板防噴器的自動鎖緊裝置仍然是一種機械鎖緊裝置，只不過閘板鎖緊與解鎖動作都是利用液壓完成，液壓鎖緊裝置不能手動關井，在液控失效情況下，閘板防噴器不能進行關井動作（常用于海洋鉆井）。Hydril183/4″×1500閘板防噴器液壓自鎖裝置，關井自鎖后當放掉關閉液壓后，彈簧仍能使后離合器緊貼前離合器保證不脫開，仍能有自鎖功能。第61頁/共123頁6217.4閘板橡膠的自進作用閘板密封件的上部和下部表面都安裝有鋼板，當兩塊相對的閘板未完全封閉在鉆柱上時，密封件包住鉆柱兩邊的鋼板，可防止密封橡膠被擠出。閘板進一步關閉就引起鋼板相對向后移動，在鋼板后面有儲備的橡膠，因為橡膠在鉆桿周圍起密封作用，在強行起下鉆期間如果接觸鉆桿的橡膠磨損這種自進作用就會引起儲備橡膠向鉆桿處移動而保持密封。第62頁/共123頁17.5閘板類型閘板防噴器可分為：單閘板、雙閘板、三閘板三種。而閘板的結構有四種類型：全封閘板、管子閘板、可變徑芯子閘板、剪切閘板

第63頁/共123頁64第64頁/共123頁65第65頁/共123頁66第66頁/共123頁67第67頁/共123頁68HYDRIL“U”型閘板防噴器。第68頁/共123頁69HYDRIL“X”型閘板防噴器。第69頁/共123頁70卡麥隆“U”型閘板防噴器。第70頁/共123頁71卡麥隆“F”型閘板防噴器第71頁/共123頁72卡麥隆“QRC”型閘板防噴器第72頁/共123頁73卡麥隆“Ss”型閘板防噴器第73頁/共123頁17.6操作閘板防噴器規(guī)則管子閘板尺寸要與正在使用中的鉆柱相對應；液壓控制開關壓力為10.34MPa(1500Psi)不宜采用過高關閉壓力避免閘板上的彈性材料磨損增加，活動管子時液壓應調到有少量鉆井液從閘板漏出減少摩擦增加潤滑。當鉆桿在井眼中時一般不能關閉全封和剪切閘板。長期封井后，在開井以前應首先將閘板解鎖然后再液壓開井，未液壓開井不許上提鉆具。第74頁/共123頁7517.6操作閘板防噴器規(guī)則當環(huán)形防噴器不能用時用閘板防噴器在適當?shù)膲毫ο聫娦衅鹣裸@必須使用兩個閘板防噴器，而且相隔距離必須容納鉆桿接頭。閘板在手動鎖緊或手動解鎖操作時兩手輪必須旋轉足夠的圈數(shù)確保鎖緊軸到位。液壓開井操作完畢應到井口檢查閘板是否全開。半封閘板封井后不能轉動鉆具。第75頁/共123頁7617.6操作閘板防噴器規(guī)則半封閘板不能在空井條件下試關井。關閘板防噴器前一般先關環(huán)形防噴器。關防噴器動作應持續(xù)到閘板防噴器關閉后，確認井口已安全控制，再打開環(huán)形防噴器才結束。如果要關剪切閘板應先關下面一個閘板防噴器防止剪斷后鉆柱落井。第76頁/共123頁18

防噴器的控制系統(tǒng)井控對控制系統(tǒng)的要求控制系統(tǒng)的主要部件典型常規(guī)防噴器控制系統(tǒng)----庫美控制裝置第77頁/共123頁78第78頁/共123頁18.1控制系統(tǒng)概述防噴器控制系統(tǒng)指用于向防噴器各組件提供關閉能量的裝置。它的功用就是預先制備與儲存足量的壓力油并控制壓力油的流動方向，使防噴器得以迅速開關動作。防噴器控制系統(tǒng)主要由四部分組成：1、儲能器控制系統(tǒng)（又稱遠程控制臺）它是控制系統(tǒng)的主要部分。又由三部分組成：1）油泵組通常包括電動泵、氣動泵、和手動泵；2）儲能器；3）管路及各種控制閥件。儲能器通過操作換向閥可以控制壓力油輸入防噴器油腔，直接使井口防噴器實現(xiàn)開關動作第79頁/共123頁80第80頁/共123頁8118.1控制系統(tǒng)概述2、主控制面板（又稱司鉆控制臺）。3、連接管匯。用以將遠程控制臺、司鉆控制臺、防噴器、液動防噴閥等部分連接起來，從而形成液路和氣路實現(xiàn)對防噴器的控制。4、輔助遙控裝置，一般安裝在監(jiān)督房或值班房作為備用。第81頁/共123頁18.2井控對控制裝置的要求1、在緊急情況下能迅速方便地操作實現(xiàn)關閉防噴器；2、儲能器的容量至少一次就能關閉所用組合中的全部裝置，并且還有合理的儲備；3、操作壓力源儲液器和主控制面板，應安裝在離井眼有一定安全距離的位置。遠程控制臺在井口右前方約25米；電動鉆機在鉆臺后面約25米；司鉆操作面板在司鉆操作臺附近便于操作的位置。4、要有備用的防噴器操作裝置；第82頁/共123頁18.3儲能器的工作原理及技術參數(shù)儲能器是一個帶有將氣體和所充液體隔離開的活塞式的鋼瓶組成。每個鋼瓶中裝有膠囊，膠囊中預充7MPa的氮氣。電泵將7MPa以上的液壓油輸入瓶內，瓶內油量逐漸增多，油壓增高，膠囊內的氮氣被壓縮，至到瓶中油壓達到上限壓力21MPa（3000PSI）為止，此時膠囊內的氮氣體積約占鋼瓶容積的三分之一。當防噴器開關動作用油時，膠囊內的氮氣膨脹將油擠出，油壓降低。當油壓降到17.5MPa（2600PSI），電泵立即啟動向瓶內補充液壓油，使油壓恢復到21MPa（3000PSI），利用氮氣膨脹擠出液壓油推動活塞運動實現(xiàn)關井動作。儲能器中的氣體只能用氮氣，儲能器應有足夠的液體容量，一般以殼體容積的一半為基礎。第83頁/共123頁8418.3儲能器的工作原理及技術參數(shù)1、陸地鉆機的壓力指標工作壓力預充壓力

10.34MPa(1500PSI)5.17MPa(750PSI)13.79MPa(2000PSI)6.9MPa(1000PSI)20.69MPa(3000PSI)8.27MPa(1200PSI)2、容積要求儲能器容積為所需總容積的1.5倍，還保留有1200PSI的壓力。第84頁/共123頁8518.3儲能器的工作原理及技術參數(shù)例題1：已知一個儲能器鋼瓶內容積是37.85升(球膽體積除外)預充壓力為6.89MPa（1000PSI），額定工作壓力為20.69MPa（3000PSI），最低使用壓力不小于10.34MPa（1500PSI），求鋼瓶可用液體體積。解：根據(jù)等溫膨脹公式計算三種壓力下的體積，最低壓力下的體積減去額定工作壓力下的體積就是可用液體體積。P1V1=P2V2=P3V3

P1=6.89MPaV1=37.84升P2=20.69MPaP3=

10.34MPa第85頁/共123頁8618.3儲能器的工作原理及技術參數(shù)

P1V16.89×37.84V2=————=——————=12.61升P220.69P1V16.89×37.84V3=————=——————=25.24升P310.34可用體積V

=V3—V2=25.24—12.61=12.63第86頁/共123頁8718.3儲能器的工作原理及技術參數(shù)計算鋼瓶數(shù)量例2

已知：某鉆機用一個HYDRIL135/8×5000GK環(huán)形防噴器，關閉用液量為68.14升；3個CAMERON135/8×1000U型閘板防噴器關閉用液量每個為25.66升；2個CAMERON4”×1000F型四通閘門關閉用液量每個為2.23升，儲能器預充壓力為6.89MPa（1000PSI），額定工作壓力20.69MPa（3000PSI），每個鋼瓶可用液體體積為18.849升，問所需儲能器鋼瓶數(shù)量。第87頁/共123頁8818.3儲能器的工作原理及技術參數(shù)解：V=68.14+25.66×3+2.23×2=149.56升鋼瓶數(shù)=(149.56×1.5)÷18.849=11.9（約12個）液壓控制系統(tǒng)是通過各種調節(jié)閥，各種單流閥，旁通閥三位四向轉換閥等來完成控制功能，所有控制功能都是通過控制面板上各閥門手柄的操作來實現(xiàn)。第88頁/共123頁89第89頁/共123頁90第90頁/共123頁9118.4典型的防噴器控制系統(tǒng)目前現(xiàn)場普遍用的是美國的庫美系統(tǒng)庫美系統(tǒng)的特點：1、采用兩種不同動力的液壓泵：電動泵和氣動泵，在不允許用電的情況下可用氣泵加壓，能提供大于3000PSI的壓力；2、采用多個圓柱型的鋼瓶式儲能器，一旦個別儲能器膠囊損壞不影響系統(tǒng)正常工作；3、儲能器工作壓力3000PSI，而常用控制壓力只有1500PSI；4、采用“氣控液”操作方式，遠程控制臺和司鉆控制臺，作用互不約束。第91頁/共123頁9218.4典型的防噴器控制系統(tǒng)庫美控制系統(tǒng)有40余個部件控制對象5個正常情況下控制壓力：10.5MPa（1500PSI）第92頁/共123頁19

井控設備的其它主要部件與附件套管頭API法蘭及鋼圈阻流及壓井管匯鉆具內防噴器附件第93頁/共123頁19.1套管頭套管頭的主要功能：1、支承其后各層套管柱的大部分重量；

2、在內外兩層套管之間形成壓力密封；

3、釋放兩層套管之間的壓力；

4、承受井口防噴器組的重量；

5、可以從側孔補給水泥。第94頁/共123頁19.2API法蘭及鋼圈API標準中法蘭有兩種基本類型：6B和6BX。6B型法蘭是平底槽，能采用可以互換的R和RX型鋼圈R型鋼圈有橢圓型和八角型。6BX法蘭只能采用BX型鋼圈，RX和BX鋼圈不可以互換。RX和BX兩者都是壓力增能式密封，壓力可通過鋼圈上的小孔達到上下平衡使鋼圈穩(wěn)定。第95頁/共123頁19.3阻流及壓井管匯使井內各種流體，在控制下流動或改變流動路線的專用管匯。阻流管匯的作用是：1、通過阻流閥的節(jié)流作用實施壓井作業(yè)，控制井口套壓和立壓；2、通過阻流閥的泄壓作用，降低井口壓力實現(xiàn)“軟關井”；3、通過放噴閥的泄流作用，降低井口套管壓力保護井口防噴器組的安全。第96頁/共123頁9719.3阻流及壓井管匯壓井管匯的主要作用：1、當用全封閘板封井時通過壓井管匯往井內強行吊灌重鉆井液實施壓井作業(yè)；2、當已經發(fā)生井噴時通過壓井管匯向井內強注清水，防止火災；3、當井噴著火時可以通過壓井管匯往井內注滅火劑幫助滅火工作。第97頁/共123頁19.4鉆具內防噴器當鉆柱回壓凡爾失靈或者鉆柱中未裝回壓凡爾，兩種情況下發(fā)生井噴，高壓油氣流將對水龍帶產生巨大的張力作用，損壞水龍帶，從而造成嚴重事故，這時就可以用方鉆桿上下旋塞來關閉井眼鉆柱，阻止高壓油氣流上竄，藉于保護水龍帶和立管，當上旋塞失效時，下旋塞提供第二閥，如果方鉆桿已提起，那么下旋塞是容易接近的。接單根時，下旋塞可以用來防止鉆井液流失，關閉下旋塞制止鉆井液從鉆桿內噴出。1、方鉆桿上、下旋塞（均為球閥）。第98頁/共123頁991、方鉆桿上、下旋塞（均為球閥）。方鉆桿旋塞密封可靠，開關輕便，使用專用搬手將閥球轉軸旋轉900可以實現(xiàn)開關。方鉆桿球閥軸承中填鋰基潤滑油，井場無須再保養(yǎng)。方鉆桿上下旋塞選用時，應保證具最大工作壓力與井口防噴器組的壓力等級一致。第99頁/共123頁1002、鉆桿回壓凡爾（鉆具回壓閥），又叫安全閥鉆桿回壓閥安裝在鉆桿上，允許鉆井液自上而下流動，但不允許鉆井液向上回流。鉆柱中裝上回壓凡爾，其目的是發(fā)生井噴時，防止溢流從鉆桿內上竄，保護水龍帶并便于不壓井繼續(xù)作業(yè)，其缺點是難以獲得確切的關井立壓。第100頁/共123頁1013、投入式止回閥（鉆柱防噴閥）投入式止回閥的作用與鉆桿回壓閥相類似，該閥由止回閥的組件和聯(lián)頂接頭組成。聯(lián)頂接頭下鉆時裝在第一柱加重鉆桿下，止回閥投入后，將會自動鎖緊在聯(lián)頂接頭中應有的位置上，即可封堵油氣上竄。第101頁/共123頁1024、鉆頭浮閥安裝在鉆頭短節(jié)上，防止接單根時鉆井回流5、鉆具旁通閥鉆具旁通閥接在靠近鉆頭的鉆柱上，當壓井作用過程中發(fā)現(xiàn)鉆頭水眼不通，可以通過旁通閥，建立新的循環(huán)通道，繼續(xù)進行壓井作業(yè)。第102頁/共123頁103五、附件1、鉆井液氣體分離器主要作用是：將節(jié)流管匯中流出的氣侵鉆井液進行凈化處理，除去混入鉆井液中的氣體，回收初步凈化的鉆井液。第103頁/共123頁1041、自動灌注鉆井液裝置自動灌鉆井液裝置由電控柜、報警箱、液流傳感器、砂泵等組成，該裝置調節(jié)妥當后，可以定時自動往井里灌鉆井液，當溢流發(fā)生時，鉆臺上和循環(huán)槽報警箱可以發(fā)出聲響或燈光報警為了準確計量灌鉆井液量，一般是安裝一個計量灌第104頁/共123頁1053、其它監(jiān)測儀表泵沖數(shù)表、流量計時表等。要求這些儀表準確靈敏。能在效地指示溢流的預兆。第105頁/共123頁106六、旋轉防噴器和分流器1、旋轉防噴器可以封閉鉆桿和方鉆桿，并在所限定的井口壓力條件下，允許鉆具旋轉，實施帶壓鉆井作業(yè)。旋轉防噴器在以下情況使用：A、邊噴邊鉆B、負壓鉆井作業(yè)C、空氣為洗井液的鉆井作業(yè)第106頁/共123頁107旋轉防噴器應與雙閘板防噴器、鉆桿回壓閥以及加壓裝置等設備聯(lián)合使用，所用鉆桿接頭為坡度180

最好。第107頁/共123頁1082、分流器分流器又稱轉噴器，是個工作壓力低的環(huán)形防噴器，其作用是將井內噴出的地層液體引出井場外。第108頁/共123頁20

井控裝置的試壓與保護井控設備是實現(xiàn)井控的關健設備，只有當處于良好和靈活的操作狀態(tài)時，才能在效地完成井控任務，對井控設備進行經常性的定期檢查和試壓，則是保證這些設備處于完好狀態(tài)的重要方法，通過試壓，可以及時發(fā)現(xiàn)井控設備故障，從而保障設備的可靠性，井控設備的試壓是絕不可缺少的井控工作內容。井控設備試壓應進行功能試驗和壓力試驗。功能試驗合格后，才能進行壓力試驗第109頁/共123頁20.1、試驗次數(shù)要求1、有下列情況之一，全套井控設備應進行試壓檢查：A、從車間運往現(xiàn)場前；B、現(xiàn)場安裝后；C、每次固井安裝套管頭后；D、鉆開油氣層（目的層）前，試壓間隔已經超過30天；E、試壓間隔超過100天的；2、凡拆開檢修更換零部件后，應對所拆開的部位進行密封試壓檢驗。第110頁/共123頁20.2試驗壓力規(guī)定環(huán)形防噴器公稱通徑＞11〞的，封5〞