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井控设备 华北油田井控培训中心郑爱军 防喷器概述 1 液压防喷器的压力级别最大工作压力 指防喷器安装在井口投入工作时所能承受的最大工作压力 是防喷器耐压强度指标 液压防喷器的最大工作压力分为六级 14MPa 21MPa 35MPa 70MPa 105MPa 140MPa 2 液压防喷器的公称通径公称通径 指防喷器的上下垂直通孔直径 是防喷器的尺寸指标 液压防喷器的公称通径分为十一种 103mm 179 4mm 228 6mm 279 4mm 346 1mm 425 5mm 476 3mm 527 1mm 539 8mm 679 5mm 760mm 一 防喷器的规格 二 防喷器的代号 地面液压防喷器的型号类型代号 通径代号 压力代号 1 类型代号SFZ 手动单闸板防喷器FH FHZ 环形防喷器 AFZ 单闸板防喷器 R2FZ 双闸板防喷器 Rd3FZ 三闸板防喷器 Rt 2 通径代号公称通径以cm为单位 按液压防喷器的公称通径系列选择 四舍五入圆整到个位 3 压力代号压力以MPa为单位 按液压防喷器的压力系列选择 如 SFZ18 21 表示公称通径179 4 或186 mm 最大工作压力21MPa的手动闸板防喷器 2FZ35 35 表示公称通径346mm 最大工作压力35MPa的双闸板防喷器 FH28 35 表示公称通径279 4mm 最大工作压35MPa的环形防喷器 三 井口防喷器组合 井口防喷器的组合 1 油气井口自下而上安装顺序 套管头 四通 双闸板防喷器 环形防喷器 防溢管 2 防喷器公称通径的选择 应与其套管头下的套管尺寸相匹配 以便通过相应钻头与钻具 3 防喷器压力级别的选择 防喷器压力等级的选用 原则上不小于施工层位目前最高地层压力和所使用套管抗内压强度以及套管四通额定工作压力三者中最小者 应大于相应井段最高地层压力 四通 套管头的配置应与防喷器压力等级相匹配 五 防喷器压力等级的选择防喷器压力等级的选用原则上应大于施工层位目前最高地层压力 所使用套管抗内压强度及套管四通额定压力中最小者 一般情况下 浅井应选14兆帕 井深2000米至4000米的中深井应选21兆帕至35兆帕 井深4000米至7000米的深井预计井口最高压力可能达到70兆帕至105兆帕 液压防喷器的压力等级应选35兆帕或70兆帕 六 防喷器类型与数量的选择 1 井筒中无管柱 全封闸板防喷器关井 或两用轻便防喷器关井 2 井筒中有管柱 半封闸板防喷器关井 或半封防喷器封井或两用轻便防喷器封井 3 封井状态强行起下 环形防喷器 或自封 4 14MPa 21MPa的井口防喷器 一台环形防喷器 四通 一台双闸板防喷器 四通 一台环形与一台单闸板防喷器 四通 一台单闸板防喷器 四通 闸门 5 35MPa的井口防喷器 一台环形与一台双闸板防喷器 四通 一台环形与两台单闸板防喷器 四通 一台双闸板防喷器 四通 七 井控设备的配备 使用 管理要求1 井控设备的配备 1 油井试油 压裂 大修作业队伍井控设备统一按21MPa的压力等级进行配套 2 油井小修 措施作业队伍井控设备统一按14MPa的压力等级进行配套 3 含硫区域井控装备的选择执行集团公司 石油天然气井下作业井控规定 和行业标准SY T6610 2005 含硫化氢油气井井下作业推荐作法 4 油井修井机组配备14Mpa单闸板手动防喷器一套 与作业井井口相匹配的防喷井口一套 14Mpa油管旋塞阀一套 抽油杆防喷器一套 5 措施机组配备21Mpa单闸板手动防喷器一套 CYb25 35 65防喷井口一套 21Mpa油管旋塞阀一套 2 井控设备的使用 1 每口井作业前 应对井控设备进行检查 维护 保养 试压 防喷器 防喷器控制台等在使用中 井下作业队要专人检查与保养 保证井控设备处于完好状态 作业完一口井后要进行全面的清洗检查 2 使用防喷器前 检查防喷器所装闸板芯子的尺寸是否与所用油管 电缆尺寸相一致 特别是电缆作业 3 不连续作业时 井口必须有控制装置 严禁在未打开闸板防喷器的情况下起下管柱作业 4 液动防喷器的控制手柄都应标识 不准随意扳动 5 防喷器在不使用期间应保养后妥善保管 6 所有的井控装备在现场待命12个月 超过12个月必须送回井控车间全面检修 现场实施过井控作业的井控装备必须送回井控车间全面检修 7 送到井场的井控装备必须有井控车间 站点的检验合格证 进行过现场维护保养的井控装备必须有记录 8 防喷器等井控装备的使用必须做到 三懂四会 懂工作原理 懂设备性能 懂工艺流程 会操作 会维修 会保养 会排除故障 9 正常情况下 严禁将防喷器当采油树使用 10 各单位的井控设备必须统一建立对应的自编号 维修保养 出厂及回收要有记录并建立台帐 八 井控设备试压1 防喷器试压标准 摘自SY T5053 1 2000 2 全套井控设备现场安装后试验用清水 北方冬季加防冻剂 对井控设备试压 保证套管内承压低于套管抗内压强度的百分之八十 1 原则上环形防喷器 封钻具 原则上试验到额定工作压力的百分之七十 2 闸板防喷器 内控管线 压井管汇试压到额定工作压力 3 节流管汇按不同部位分别试压 3 内防喷工具试压标准 27 8 油管旋塞阀 5000psi 1 强度试验 油管旋塞阀应在 开启 位置进行 试验压力10000psi 70Mpa 稳压3min 而后泄压 试压时应无可见渗漏和压降 2 密封性能试验 油管旋塞阀应在 关闭 位置进行 从外螺纹一端加压 内螺纹一端通大气 试验压力5000psi 35Mpa 稳压3min 而后泄压 重复上述步骤进行第二次 每次试压时应无可见渗漏和压降 1 防喷器报废通用要求 符合下列条件之一者 强制报废 出厂时间满16年的 在使用中发生承压件本体刺漏的 被大火烧过而导致变形或承压件材料硬度异常的 承压件结构形状出现明显变形的 不是密封件原因而致反复试压不合格的 法兰厚度最大减薄量超过标准厚度12 5 的 承压件本体或钢圈槽出现被流体刺坏 深度腐蚀等情况 且进行过两次补焊或不能修复的 主通径孔在任一半径方向上磨损量超过5 且已经进行过两次补焊修复的 承压件本体产生列纹的 承压法兰连接的螺纹孔 有两个或两个以上严重损伤 且无法修复的 中国石油天然气集团公司井控装备判废管理规定 2 防喷器报废的特殊要求 环形防喷器符合下列条件之一者 强制报废 顶盖 活塞 壳体密封面及橡胶密封圈槽等部位严重损伤或发生严重变形 且无法修复的 连接顶盖与壳体的螺纹孔 有两个或两个以上严重损伤且无法修复的 仅对顶盖与壳体采用螺栓连接的结构 或顶盖与壳体连接用的爪盘槽严重损伤或明显变形的 仅对顶盖与壳体采用爪盘连接的结构 或顶盖与壳体连接的螺纹 有严重损伤或粘扣的 仅对顶盖与壳体采用螺纹连接的结构 不承压的环形防喷器上法兰的连接螺纹孔 有总数量的1 4严重损伤 且无法修复的 中国石油天然气集团公司井控装备判废管理规定 闸板防喷器符合下列条件之一者 强制报废 壳体与侧门连接螺纹孔又严重损坏且无法修复的 壳体及侧门平面密封部位严重损伤 且经过两次补焊或无法修复的 壳体闸板腔顶密封面严重损伤 且经过两次补焊或无法修复的 壳体闸板腔侧部和下部导向筋磨损量达2 以上 且经过两次补焊修复或无法修复的 壳体内埋藏式油路串 漏 且无法修复或经两次补焊修复后 经油路强度试验又发生串 漏的 中国石油天然气集团公司井控装备判废管理规定 3 防喷器控制装置具备以下条件之一者 强制报废 出厂时间满18年的 主要元件 泵 换向阀 调压阀及储能器 累计更换率超过50 的 经维修后 主要性能指标仍达不到行业标准SY T5053 2规定要求的 对回库检验及定期检验中发现的缺陷无法修复的 主要元器件损坏 无修复价值的 分别报废 中国石油天然气集团公司井控装备判废管理规定 4 井控管汇总成符合下列条件之一者 强制报废 出厂时间满16年的 使用过程中承受压力曾超过强度试验压力的 管汇中阀门 三通 四通和五通等主要部件累计更换率达50 以上的 中国石油天然气集团公司井控装备判废管理规定 5 井控管汇中主要部件符合下列条件之一者 强制报废 管体发生严重变形的 管体壁厚最大减薄量超过12 5 的 连接螺纹出现缺损 粘扣等严重损伤的 法兰厚度最大减薄量超过标准厚度12 5 的 法兰钢圈槽严重损伤 且进行过两次补焊修复或不能修复的 阀门的阀体 阀盖等主要零件严重损伤 且进行过一次补焊修复或不能修复的 管体及法兰 三通 四通 五通 阀体 阀盖等部件经磁粉探伤或超声波探伤检测 未能达到JB T4730中 级要求的 中国石油天然气集团公司井控装备判废管理规定 井控装备企业生产资质要求 关于公布钻井防喷器等井控装备生产企业资质的通知 根据2010年中国石油天然气集团公司中油资质委办 2010 34号 关于公布钻井防喷器等井控装备生产企业资质的通知 的内容 井下作业防喷器具有甲级资质生产企业有2家 乙级生产企业6家 防喷器控制装置具有甲级资质生产企业有1家 乙级生产企业3家 节流压井管汇具有甲级资质生产企业有1家 乙级生产企业6家 高压耐火软管甲级资质生产企业有1家 乙级生产企业1家 第一次作业 1 叙述井控设备的功用 2 井控设备由哪几部分组成 3 液压闸板防喷器利用液压能够在几秒内关井 4 环形防喷器利用液压能够在几秒内关井 5 我国液压防喷器压力级别分哪几级 6 我国液压防喷器的公称通径有几种 常用哪几种 当井内无钻具时 环形防喷器可用以全封井口 简称封零 当井内有钻具 套管 电缆时 环形防喷器可用以封闭井口的环形空间 环形防喷器 在封闭具有18 坡度的对焊钻杆时 可进行起下钻作业 又称强行起下钻作 防喷器 分类 环形防喷器 顶盖与壳体为爪盘连接 环型防喷器胶芯形式及连接结构 防喷器 环形防喷器 环形防喷器主要特点 球形胶芯 球形胶芯的储胶量大 开关时摩擦阻力小 封井能力强 活塞行程短 高度低 设置耐磨环 顶盖呈半球形 承压时无应力集中现象 防喷器 环形防喷器 环形防喷器主要特点 锥形胶芯 三个动密封部位采用唇形密封圈 具有压力自封性能 密封可靠 避免泄漏 顶盖上开有活塞行程测检孔 以测量胶芯寿命 壳体与顶盖的连接采用爪盘连接 连接可靠 壳体受力均匀 装拆方便 活塞上部内腔为圆锥形 与胶芯锥面直接接触 且外径小于其他类型环形防喷器 顶盖内腔顶部与胶芯支承筋顶板相接触的摩擦面装有可拆卸的防磨耗板 保护顶盖 便于更换 防喷器 环形防喷器 一 环形防喷器1 功用 a 封零 b 封环空 c 强行起下钻作业2 类型 a 锥型胶芯 b 球型胶芯c 组合胶芯 国产的只有锥型胶芯FH与球型胶芯FH两种 3 结构与动作原理 结构 壳体 顶盖 支持筒 活塞 胶芯 防尘圈等组成 动作原理 下油腔进油关井 上油腔进油开井 4 关井时间 30秒 闸板防喷器液压关井 3 8秒 环形防喷器 二 球形胶心环形防喷器1 结构与工作原理结构组成 主要由壳体 顶盖 胶芯及活塞四大件组成 2 球型胶芯环形防喷器的结构特点胶芯结构特点 胶芯呈半球状 储胶量大 更换胶芯容易 漏斗效应制造困难 成本高 工作后自动恢复原状 摩擦力小 开关所需油量较大 活塞的结构特点 活塞的径向断面呈 Z 字形 行程短 高度低 径向尺寸大 故球形胶芯环形防喷器较其它类型防喷器高度低 横向尺寸大 开关一次所需液压油多 活塞高度低 扶正性能差 特别是封闭时 活塞处于上部位置上 下两支承筋扶正处距离更小 容易造成卡死 拉缸及偏磨 密封的结构特点 活动密封处共分三个部位 活塞外径密封部位 在活塞外径上 封隔油缸开 关两腔 活塞内径密封部位 在壳体上 封隔井压与关闭腔 支承圈密封部位 在支承圈内径上 封隔井压与开启腔 这些密封圈由U形圈夹O型胶条和双唇形密封圈组成 井压助封 三 锥形胶心环形防喷器1 结构与工作原理结构组成 主要由壳体 顶盖 支撑筒 胶芯及活塞四大件组成 锥型胶芯环形防喷器的结构图 工作原理 关井动作 液压油 关闭腔 活塞上行 胶芯上行 在顶盖的限制下 胶芯向心收缩 封住井口 开井动作 液压油 开启腔 活塞下行 胶芯下行 活塞对胶芯挤压力消除 胶芯在自身弹力的作用下 恢复原状 把井打开 2 锥形胶芯环形防喷器的结构特点胶芯结构特点 胶芯形状 锥型 储胶量大 工作后自动恢复原状 更换胶芯容易 没钻具时 有钻具时 用切割法更换 直接更换 锥型胶芯 更换胶芯图 活塞的特点 活塞密封部位间隙较大 扶正效果较好 上下运动时不易出现偏磨或拉缸的现象 但高度较高 井压助封图 密封部件 壳体与顶盖连接图 四 组合胶芯环型防喷器 五 环型防喷器的比较 锥型胶芯 球型胶芯 组合胶芯 结构复杂程度 胶芯封零效果 简单简单复杂 好好初用时 效果差试几次后 效果好 现场更换胶芯的方法 井内无钻具时 直接更换 有钻具时 用切割法 井内无钻具时 直接更换 有钻具时 用切割法 井内无钻具时 直接更换 有钻具时 无法更换 胶芯寿命 寿命短 寿命长 寿命长 外形特征 径向尺寸偏小高度稍高 径向尺寸偏大高度稍低 径向与高度尺寸均偏小 现场不做封零实验 应按规定做封环空实验 试压到工作压力的70 在封井状态下 可慢速上下活动钻具 但不许转动钻具 封井强行起下钻时 只能通过18度坡度的对焊钻杆接头 常用国产对焊钻杆接头不能通过 5 环形防喷器的合理使用 液控油压最大不超过15MPa 通常调至10 5MPa 不许长期关井作业 长期关井用闸板防喷器 严禁微开环形防喷器泄降套压 严禁用作刮泥器 降泄套压用节流阀 胶芯备件应妥善保管 设防喷器处于全开状态时 活塞顶盖上平面垂直距离为Hmax 胶芯报废前最后一次封零时活塞顶端至顶盖上平面的垂