【文章內(nèi)容簡介】 防井噴 —— 保持井內(nèi)泥漿靜液柱壓力略高于地層壓力； 及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流 —— 對上返泥漿量進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流征兆； 迅速控制井噴 —— 井噴一旦發(fā)生，迅速關(guān)井、并實(shí)施壓井。 二、井控設(shè)備的組成 井口防噴器組 —— 環(huán)形防噴器、閘板防噴器、四通等； 控制系統(tǒng) —— 遠(yuǎn)程控制臺(tái)（儲(chǔ)能器裝置）、司鉆控制臺(tái)； 節(jié)流與壓井管匯； 監(jiān)測儀表 —— 泥漿罐液面監(jiān)測儀、有毒氣體監(jiān)測儀； 鉆具內(nèi)防噴工具 —— 方鉆桿球閥、鉆桿回壓凡爾、投入式單向閥等； 輔助設(shè)備 —— 加重泥漿配制設(shè)備、液氣分離設(shè)備。 參見下圖。 2022/4/14 49 返回 39 圖 1 2022/4/14 50 三、液壓防噴器的特點(diǎn) 防噴器是井控設(shè)備的核心組件。 最原始的防噴器是手動(dòng)的，開關(guān)費(fèi)力，關(guān)井耗時(shí)多，承受壓力低，故障多，經(jīng)常在需要關(guān)井時(shí)封不住井，造成井噴失控，因而已被淘汰，取而代之的是液壓防噴器。 我國 70年代初研制出液壓防噴器，它具有以下特點(diǎn)： 關(guān)井動(dòng)作迅速。 閘板防噴器 3— 8秒內(nèi)可關(guān)井；環(huán)形防噴器 30秒內(nèi)可以關(guān)井。 操作方便。 用液壓傳動(dòng)的方式迫使膠芯變形、閘板運(yùn)動(dòng)，操作省力、方便。 安全可靠。 防噴器強(qiáng)度可靠；防噴器封井機(jī)能可靠，出廠前進(jìn)行嚴(yán)格試壓；防噴器的控制操作可靠，若司鉆操作控制失靈，可以用遠(yuǎn)程控制臺(tái)控制，若遠(yuǎn)程控制臺(tái)控制也失靈，閘板防噴器還可以用手動(dòng)關(guān)井。 現(xiàn)場維修方便。 液壓防噴器的膠芯和閘板是最關(guān)鍵元件，最易損壞，若發(fā)現(xiàn)損壞，可以及時(shí)拆換。 2022/4/14 51 四、液壓防噴器的主參數(shù) 液壓防噴器的最重要的參數(shù)是最大工作壓力和公稱通徑。 最大工作壓力 —— 封井時(shí)，防噴器能夠承受的最大井口壓力； 公稱通徑 —— 防噴器上下垂直通孔直徑。 該尺寸表明防噴器可以通過的最大鉆頭直徑。（注：公稱通徑是經(jīng)過圓整的，實(shí)際通經(jīng)與其有微小差異） 我國規(guī)定的防噴器最大工作壓力和公稱通徑見下表。 公稱通經(jīng) 最大工作壓力 ， MPa mm in 180 7 1/16 21 35 70 （ 105） 230 9 21 35 70 （ 105） 280 11 14 21 35 70 （ 105） 346 13 5/8 21 35 70 （ 105） 426 16 3/4 14 21 35 70 476 18 3/4 35 70 528 20 3/4 21 540 21 1/4 14 35 680 26 3/4 14 21 2022/4/14 52 五、液壓防噴器的類型及型號 液壓防噴器的類型 液壓防噴器的類型有三大類： 1）閘板防噴器 —— 有單、雙、三閘板防噴器三種； 2）環(huán)形防噴器 —— 有錐形膠芯、球形膠芯防噴器兩種； 3）旋轉(zhuǎn)防噴器 —— 一種在封井的情況下允許鉆具旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的特殊防噴器。 液壓防噴器的型號 防噴器的型號要反映其類型、最大工作壓力和公稱通徑。 我國規(guī)定的防噴器型號表示如下： 1）單閘板防噴器： FZ 公稱通經(jīng) — 最大工作壓力； 2）雙閘板防噴器： 2FZ 公稱通經(jīng) — 最大工作壓力； 3）三閘板防噴器： 3FZ 公稱通經(jīng) — 最大工作壓力； 4）環(huán)形防噴器： FH 公稱通經(jīng) — 最大工作壓力。 例如： FZ 23— 21，代表 單閘板防噴器，公稱通經(jīng)為 230mm，最大工作壓力為 21MPa。 2022/4/14 53 六、井口防噴器的組合 油氣井口所安裝的部件自下而上依次為： a） 套管頭 —— 套管頂部的法蘭盤。 b） 四通 —— 帶有四個(gè)通道和法蘭盤的管接頭；其下法蘭與套管頭連接，上法蘭與上部設(shè)備相連，左右兩法蘭分別接壓井管匯和接流管匯。 c） 雙閘板防噴器 —— 一個(gè)為全封閘板，另一個(gè)為半封閘板。 d） 環(huán)形防噴器 —— 也稱萬能防噴器，其即可以封零（封空井），也可以封環(huán)空（封閉井內(nèi)環(huán)形空間）。 e） 防溢管 —— 其下部與防噴器相連，上部伸至鉆井平臺(tái)底面，中部有一旁通管。井下上返泥漿由旁通管引至泥漿凈化系統(tǒng)。 根據(jù)所鉆井的深度不同，預(yù)期的井下地層壓力就不同，井口所配備的防噴器的類型、數(shù)量、公稱通經(jīng)、壓力等級就不同。這些是由多種因素決定的： 根據(jù)套管頭通徑確定防噴器的通徑 防噴器的公稱通經(jīng)不得小于套管頭的通徑，以便可以通過所需的鉆頭和鉆具。 2022/4/14 54 根據(jù)預(yù)期井口最大壓力確定防噴器的壓力等級 預(yù)期井口最大壓力根據(jù)油氣井的性質(zhì)不同而不同。 a）對于生產(chǎn)井： 預(yù)期井口最大壓力 = 地層壓力 半井深鉆井液液柱壓力 b）對于深井、高壓氣井： 預(yù)期井口最大壓力 = 地層壓力 根據(jù)我國油氣田的地質(zhì)情況以及多年的鉆探經(jīng)驗(yàn)，得出如下規(guī)律： 若井深小于 2022m， 預(yù)期井口最大壓力一般低于 14 MPa ， 防噴器的壓力等級選 14 MPa ； 若井深為 2022— 4000 m， 預(yù)期井口最大壓力為 21～ 35 MPa ， 防噴器的壓力等級選 21或 35MPa ； 若井深為 4000— 7000 m， 預(yù)期井口最大壓力可達(dá) 70 MPa 或更高， 防噴器的壓力等級選 70 或105MPa ； 2022/4/14 55 防噴器類型和數(shù)量的確定 為了提高關(guān)井的可靠性，井口所裝防噴器的數(shù)量不止一個(gè)，以保證在井內(nèi)有無鉆具的情況下都可關(guān)井。 防噴器的使用原則為： 井內(nèi)無鉆具時(shí)，用全封閘板防噴器封井； 井內(nèi)有鉆具時(shí)，用半封閘板防噴器封井； 井內(nèi)有不規(guī)則物體時(shí)，用環(huán)形防噴器封井； 在封井狀態(tài)下又需要強(qiáng)行起下鉆時(shí)，用環(huán)形防噴器封井。 很明顯，在實(shí)際鉆井過程中，以上四種情況均可能產(chǎn)生，理論上講，各類防噴器均應(yīng)有。但是，鉆機(jī)底座的高度是有限的，防噴器的數(shù)量也不能太多。 根據(jù)規(guī)定，在各種 壓力等級情況下，防噴器的數(shù)量與類型組合如下： 1）壓力等級為 14MPa a） 一個(gè)環(huán)形防噴器； b） 一個(gè)雙閘板防噴器； c） 兩個(gè)單閘板防噴器； d） 一個(gè)單閘板防噴器與一個(gè)環(huán)形防噴器組合。 2022/4/14 56 2022/4/14 57 2）壓力等級為 21— 35MPa a） 一個(gè)雙閘板防噴器與 一個(gè)環(huán)形防噴器組合 b） 兩個(gè)單閘板防噴器與 一個(gè)環(huán)形防噴器組合 2022/4/14 58 3）壓力等級為 70— 105MPa a） 一個(gè)雙閘板防噴器、 一個(gè)單閘板防噴器與 一個(gè)環(huán)形防噴器組合 b） 一個(gè)三閘板防噴器與 一個(gè)環(huán)形防噴器組合 c） 一個(gè)雙閘板防噴器、 一個(gè)單閘板防噴器、 一個(gè)環(huán)形防噴器、與 一個(gè)旋轉(zhuǎn)防噴器組合 2022/4/14 59 第二節(jié) 液壓防噴器的結(jié)構(gòu)原理 國內(nèi)目前使用最廣泛的防噴器是閘板防噴器和環(huán)形防噴器，旋轉(zhuǎn)防噴器暫時(shí)還用得不多。但是，隨著 欠平衡鉆井新工藝 的出現(xiàn)和推廣，旋轉(zhuǎn)防噴器的應(yīng)用會(huì)越來越多。 一、環(huán)形防噴器 功用： 當(dāng)井內(nèi)無鉆具時(shí)，全封井口（簡稱封零）； 當(dāng)井內(nèi)有鉆具或其他物體時(shí)，封閉井口環(huán)形空間（簡稱封環(huán)空）。 類型： 按照膠芯形狀的不同，環(huán)形防噴器有以下幾種類型： 1）錐形膠芯環(huán)形防噴器 —— 膠芯的主體呈錐臺(tái)形（見 圖 ）； 2）球形膠芯環(huán)形防噴器 —— 膠芯的主體呈球形（見 圖 ） ； 3）組合膠芯環(huán)形防噴器 —— 膠芯由內(nèi)膠芯（有金屬支撐筋）、外膠芯（純橡膠）組成。 2022/4/14 60 錐形膠芯環(huán)形防噴器 結(jié)構(gòu) 防噴器結(jié)構(gòu)： 由殼體、活塞、膠芯、頂蓋、密封件等部分組成， 具體見 裝配示意圖 。 膠芯結(jié)構(gòu)： 膠芯外形呈截錐狀，錐度 40°；沿圓周方向均布有 12～ 30塊相隔一定距離的鑄鋼支撐筋（通經(jīng)越大，筋越多），經(jīng)橡膠硫化成一個(gè)整體，見 膠芯結(jié)構(gòu)圖 。 工作原理： 1）液壓動(dòng)作 下油口進(jìn)油，上油口出油，活塞上行，推擠膠芯，封井；上油口進(jìn)油，下油口出油，活塞下行，膠芯靠彈性恢復(fù)，開井。 2）井壓助封 錐形膠芯環(huán)形防噴器在封井過程中和封井之后，井內(nèi)壓力流體可以進(jìn)入活塞上部環(huán)形槽內(nèi)，產(chǎn)生對活塞的上推力，協(xié)助液壓油推擠膠芯，幫助封井。 注：不能單靠井內(nèi)壓力流體封井。 2022/4/14 61 返回 13 返回 14 2022/4/14 62 膠芯壽命及其檢測： 一個(gè)膠芯可以封井多次。 有些 錐形膠芯環(huán)形防噴器的頂蓋有一檢測孔， 現(xiàn)場可以檢測膠芯的壽命，如下圖 。 在防噴器開啟時(shí)，測出 ；在最后一次封零時(shí)，測出 ； 則，活塞實(shí)際最大行程為： = ， 在產(chǎn)品說明書中可以查出活塞應(yīng)有的最大行程 ，則，膠芯的剩余壽命為： = 當(dāng) 為 0時(shí)，膠芯壽命已盡，必須更換。 注： 由于膠芯價(jià)格較高，封井次數(shù)只有幾次，因此，環(huán)形膠芯防噴器不做“ 封零 ” 實(shí)驗(yàn)。 maxH minH實(shí)S maxH minH大S余S 大S 實(shí)S余S2022/4/14 63 返回 16 2022/4/14 64 膠芯的更換： 一般情況下，打開頂蓋便可方便地更換膠芯； 在使用中需更換，則和用“ 切割法 ” (如圖 )。 2022/4/14 65 球形膠芯環(huán)形防噴器 結(jié)構(gòu)