课件四压井与内防喷工具

1、压井与内防喷工具压井与内防喷工具二二O O一五年五月一五年五月溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南冲蚀：井控系统的冲蚀是经常遇到的严重问题。在日常钻井冲蚀：井控系统的冲蚀是经常遇到的严重问题。在日常钻井循环出溢流物和气体时，由于溢流速度小且井控系统与流体的接循环出溢流物和气体时，由于溢流速度小且井控系统与流体的接触时间短，冲蚀通常不严重。在高溢流速度情况下，冲蚀就会加触时间短，冲蚀通常不严重。在高溢流速度情况下，冲蚀就会加剧。许多井喷事故中，干气没有严重的冲蚀作用。剧。许多井喷事故中，干气没有严重的冲蚀作用。根据流体连续性原理，流体存在流量守恒定律，即流速和截根据流体连续性原理，流体存在流量守

2、恒定律，即流速和截面积的乘积为恒定值，即为面积的乘积为恒定值，即为VA=VA=恒定。所以流体在管内流动时截面恒定。所以流体在管内流动时截面积大处流速小，截面积小处流速大。积大处流速小，截面积小处流速大。冲蚀冲蚀溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南式中式中 V Ve e 流体冲蚀速度，流体冲蚀速度，ft/s; c ft/s; c 经验常数，非连续工作经验常数，非连续工作c=125c=125，连续工作，连续工作c=100c=100； p p 操作压力操作压力, ,psipsi； 操作温度下气体操作温度下气体/ /液体混合密度，液体混合密度，lb/ftlb/ft3 3； S S1 1 平均液体相对密

3、度；平均液体相对密度； R R 气体气体/ /液体比率，标准条件下，液体比率，标准条件下，ftft3 3/bbl/bbl； T T 操作温度，操作温度，o o R; R; S Sg g 气体相对密度；气体相对密度； z z 气体压缩系数；气体压缩系数； A A 需要的最小过流面积，需要的最小过流面积，in2/in2/（1000bbl/d1000bbl/d） 目前，国内没有流体磨损方面手册。目前，国内没有流体磨损方面手册。APR RP14EAPR RP14E提供了井喷提供了井喷条件下与装备冲蚀有关问题分析。给出了流体临界速度公式：条件下与装备冲蚀有关问题分析。给出了流体临界速度公式：溢流预防与处

4、置指南溢流预防与处置指南由图可知：由图可知：1.1.可压缩流体的速度随压力的降低而增加。可压缩流体的速度随压力的降低而增加。2.2.高气高气/ /液比率比低气液比率比低气/ /液比率更容易发生冲蚀。液比率更容易发生冲蚀。3.3.固相的存在导致了系统的冲蚀变得不可预测。固相的存在导致了系统的冲蚀变得不可预测。对地面设备的测试表明，放喷管线、节流管汇、带有弯头的对地面设备的测试表明，放喷管线、节流管汇、带有弯头的旋转接头和短半径弯接头在大约旋转接头和短半径弯接头在大约40ft/s40ft/s的速度下，甚至压力高达的速度下，甚至压力高达1 15000psi5000psi时可保持完好时可保持完好6 6

5、个月。个月。进一步测试表明：除速度之外，管线的磨损是由冲击角或钻进一步测试表明：除速度之外，管线的磨损是由冲击角或钻井液固相的冲击角和管线的强度、延展性和固相的硬度等决定。井液固相的冲击角和管线的强度、延展性和固相的硬度等决定。在这些实验中，最大的磨损速度发生在冲击角在在这些实验中，最大的磨损速度发生在冲击角在4040-50-50的时候。的时候。临界流速临界流速溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南4.4.流体中固相对井控系统的损坏非常严重。流体中固相对井控系统的损坏非常严重。5.5.地层中固相颗粒通常是造成冲蚀的主要因素。但是钻井液地层中固相颗粒通常是造成冲蚀的主要因素。但是钻井液中固相也具有

6、冲蚀作用。重晶石具有冲蚀作用，铁矿粉的冲蚀作中固相也具有冲蚀作用。重晶石具有冲蚀作用，铁矿粉的冲蚀作用比重晶石还强。用比重晶石还强。因为冲蚀是速度的函数，它首先发生在井控系统内。通常，因为冲蚀是速度的函数，它首先发生在井控系统内。通常，溢流流体流经管道的弯头处是最容易发生冲蚀的地方。无论在哪溢流流体流经管道的弯头处是最容易发生冲蚀的地方。无论在哪里，弯头处都是最容易发生冲蚀的地方。在井喷条件下，应该重里，弯头处都是最容易发生冲蚀的地方。在井喷条件下，应该重点监测所有管线转弯处的壁厚，包扣井下管柱。壁厚测试在钻井点监测所有管线转弯处的壁厚，包扣井下管柱。壁厚测试在钻井上非常简单实用。上非常简单实

7、用。冲蚀冲蚀溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南腐蚀：多数腐蚀过程需要大量时间，通常在井控操作中不明腐蚀：多数腐蚀过程需要大量时间，通常在井控操作中不明显。然而，井控操作中有两种基本的腐蚀因素必须考虑：硫化氢显。然而，井控操作中有两种基本的腐蚀因素必须考虑：硫化氢和二氧化碳。和二氧化碳。1. 1. 硫化氢容易导致钻杆在井口附近断裂。硫化氢对钢材的腐硫化氢容易导致钻杆在井口附近断裂。硫化氢对钢材的腐蚀作用已在蚀作用已在NACENACE中有描述。中有描述。NACENACE手册中对油田管材的使用限制做手册中对油田管材的使用限制做了规定，手册的可信度非常高。在美国南部的井喷中，当地面温了规定，手册的可

8、信度非常高。在美国南部的井喷中，当地面温度降到度降到200200F F（9393）以下时才考虑硫化氢的腐蚀问题。在整个）以下时才考虑硫化氢的腐蚀问题。在整个井喷过程中，地面温度通过调节流速使之保持在井喷过程中，地面温度通过调节流速使之保持在200200F F以上。就以上。就没有硫化氢的腐蚀问题发生。没有硫化氢的腐蚀问题发生。2. 2. 二氧化碳的腐蚀所需要的时间比硫化氢要长的多，它通常二氧化碳的腐蚀所需要的时间比硫化氢要长的多，它通常是非常突然的。所需的环境不像硫化氢那样可以预测。是非常突然的。所需的环境不像硫化氢那样可以预测。腐蚀腐蚀溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南对于排污管线连接、洒水

9、装置和家庭用水管线采用螺纹连接对于排污管线连接、洒水装置和家庭用水管线采用螺纹连接是可以的，但在井控系统中就不能用螺纹连接。井控作业要求一是可以的，但在井控系统中就不能用螺纹连接。井控作业要求一定要定要“高标准、笔直和齐平高标准、笔直和齐平”，而螺纹连接不属于此。螺纹一般，而螺纹连接不属于此。螺纹一般是是“V”V”型扣型，应力集中部位在型扣型，应力集中部位在“V”V”型底部，管线在加工完螺型底部，管线在加工完螺纹后变薄，如果管子之间连接没有完全啮合，将是最薄弱地方。纹后变薄，如果管子之间连接没有完全啮合，将是最薄弱地方。螺纹连接螺纹连接溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南溢流

10、预防与处置指南溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南防止钻具内出现井喷失控的措施防止钻具内出现井喷失控的措施 保持钻台面附近有旋塞，出现高压时，及时关闭旋塞 提高地面循环系统的承压能力 钻开目的层时，换装承压能力高的泥浆泵保险销子 防喷器组配套使用剪切闸板溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南 在对现场井控装备检查过程中发现，在对现场井控装备检查过程中发现，许多井队对于内防喷工具台账记录混乱、许多井队对于内防喷工具台账记录混乱、保养维护记录不清晰；内防喷工具长时保养维护记录不清晰；内防喷工具长时间不清理会造成泥浆凝固，会严重影响间不清理会造成泥浆凝固，会严重影响

11、使用性能。使用性能。使用中存在问题使用中存在问题1.1.现场对内防喷工具维护保养不到位现场对内防喷工具维护保养不到位内腔严重锈蚀内腔严重锈蚀溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南 备用旋塞开关处于半开半备用旋塞开关处于半开半关状态，极易进入泥浆凝固以至关状态，极易进入泥浆凝固以至于备用旋塞活动不灵活；箭型回于备用旋塞活动不灵活；箭型回压阀的顶开装置未打开；顶开装压阀的顶开装置未打开；顶开装置的顶开杆倒装。置的顶开杆倒装。2.2.现场人员对内防喷工具使用不正确现场人员对内防喷工具使用不正确干裂的泥浆颗粒干裂的泥浆颗粒溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南 如果现场存在上述情况，如果现场存在上述情况，

12、则会造成整个井口震荡幅度则会造成整个井口震荡幅度较大，钻具摆幅增大，势必较大，钻具摆幅增大，势必会加大方钻杆上部接头处的会加大方钻杆上部接头处的承受力，过早引起上旋塞产承受力，过早引起上旋塞产生交变应力疲劳发生刺漏。生交变应力疲劳发生刺漏。3.3.钻机安装不正，井口偏斜幅度大钻机安装不正，井口偏斜幅度大, , 旋塞承受的交变应力旋塞承受的交变应力交变应力疲劳交变应力疲劳溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南 钻具组合对于浮阀起着至关钻具组合对于浮阀起着至关重要的总用，如果安装浮阀部位重要的总用，如果安装浮阀部位形成一个瓶颈段，在钻进过程中形成一个瓶颈段，在钻进过程中交变应力就会集中在浮阀上，加交

13、变应力就会集中在浮阀上，加快疲劳破坏快疲劳破坏 。4.4.钻井参数或钻井组合选择不合理钻井参数或钻井组合选择不合理浮阀公接头断裂浮阀公接头断裂哈哈15-215-2井井 浮阀浮阀溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南u正确选用：降低井控风险，保障安全作业正确选用：降低井控风险，保障安全作业 例如：对于泥浆钻井，可以选用性能稳定的浮阀；例如：对于泥浆钻井，可以选用性能稳定的浮阀； 对于空气钻井，可以选用密封良好的箭型对于空气钻井，可以选用密封良好的箭型u正确保养：提高内防喷工具寿命，减少更换频率、节约成本正确保养：提高内防喷工具寿命，减少更换频率、节约成本 例如：利用废柴油润滑阀腔，阻止泥浆颗粒凝固

14、例如：利用废柴油润滑阀腔，阻止泥浆颗粒凝固u正确安装：减少应力集中，提高使用寿命正确安装：减少应力集中，提高使用寿命 例如：在钻柱瓶颈段尽量勿装内防喷工具，改善内防喷工具例如：在钻柱瓶颈段尽量勿装内防喷工具，改善内防喷工具工作环境工作环境 正确使用内防喷工具正确使用内防喷工具溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南u旋塞旋塞送井前，必须经过密封试压和带压开关试验。到井后，应进行外观检查、开关试验和试压检查。带压条件下的打开作业 最佳工况应该是旋塞两端压力相等时打开，因此，在带压情况下，必须先注平衡压，再用旋塞扳手打开旋塞钻具内发生井喷时的关闭作业 随着旋塞的关闭所需扭矩增加，应采用专用工具实施强行

15、关闭。如果无法完全关闭，应迅速打开旋塞，防止旋塞刺坏。 正确使用内防喷工具正确使用内防喷工具溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南旋塞旋塞 使用中，防止旋塞处于半开和半关状态 准确记录使用时间及受力状态，确定合理的使用时间浮阀浮阀 每次起钻后，对阀芯进行检查，发现损坏及时更换，浮阀本体寿命可达800h，而阀芯寿命只有300h左右，所以按1：3配套 控压钻井时，旋塞+浮阀配套使用，安装在起钻至套管鞋相对位置处 采用精细控压钻水平井时，在近钻头处使用双芯结构浮阀 正确使用内防喷工具正确使用内防喷工具溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南吐孜1井是吐孜勒克构造上的一口

16、预探井，该井由第四勘探公司总包，60159队承钻。1999年11月22日用比重1.47钻进至井深2646.41米时，发生严重溢流；实施关井后，用比重1.50的泥浆压井时发生井漏。本着“先治漏再压井”的施工原则，采取正循环泵入堵漏泥浆堵漏，受钻头水眼影响，堵漏材料的浓度和体积受到限制，正循环堵漏失败；然后配制浓度为40%的从环空堵漏浆反挤堵漏。反挤堵漏前，立压1.5-6.5MPa,套管压力6.2-6.5MPa，堵漏施工时，关闭方钻杆下旋塞，施工中无法观察立压变化。溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南 29日反挤堵漏压井后，开下旋塞，立压9MPa，套压4.3MPa 1 0 分 钟 后 立 压 升

17、至14MPa,抢,立压上升至24MPa 将一号泵保险凡尔销子蹩断,强大的气流冲出造成。 1.1.发生经过发生经过溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南事故直接原因：在不了解钻杆内压力的情况下，。在带压情况下，方钻杆下旋塞又无法关闭。抢险经过 ：1、关闭方钻杆下旋塞，发现已经刺坏。2、关方钻杆上旋塞，液压扳手680kg.m的扭矩无法关闭。3、反循环压井，由于无法控制钻杆回压失败。4、采用。 2.2.原因分析及抢险经过原因分析及抢险经过溢流预防与处置指南溢流预防与处置指南分析认为，该下旋塞在吐孜分析认为，该下旋塞在吐孜1 1井发生钻具内井喷后，在井发生钻具内井喷后，在开关工具有磨损和钻具开关工具有磨损和钻具内的条件下，的条件下，进行进行。 3.3.井喷时在用方钻杆旋塞解剖分析井喷时在用方钻杆旋塞