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文檔簡介

1、博研石油論壇網(wǎng) 1. 井控設(shè)備在國內(nèi)外的發(fā)展狀況1.1. 國內(nèi)的井控設(shè)備發(fā)展狀態(tài)國內(nèi)的井控設(shè)備在近幾年來取得了長足的進步,內(nèi)在質(zhì)量、外觀質(zhì)量都有了很大的提高。防噴器的一些功能試驗做的也越來越全面,防噴器的可靠性較以前有了很大的提高。目前鉆井用的閘板防噴器壓力級別最高已經(jīng)達到了105MPa,環(huán)形防噴器也已經(jīng)達到了70 MPa,防噴器的種類也比較全面。防噴器承壓件的材料得到了保證密封件的制造得到了加強標準的細化、提高競爭更趨于激烈1.1.1. 國內(nèi)防噴器的研制及應(yīng)用情況1.1.1.1. 國內(nèi)防噴器產(chǎn)品規(guī)格范圍及特點l 閘板防噴器l 環(huán)形防噴器l 分流器l 旋轉(zhuǎn)防噴器l 電纜防噴器l 不壓井帶壓作業(yè)

2、裝置1.1.1.2. 防噴器可以實現(xiàn)的功能隨著鉆機的更新,可以安裝高度較高的整組防噴器,這樣就為實現(xiàn)新工藝的井口控制提供了較為可靠的保證。同時對防噴器的功能要求也提高了?,F(xiàn)在的國產(chǎn)防噴器主要可以實現(xiàn)以下幾項功能:1) 密封鉆具2) 在所有控制井噴措施都失效后可以剪斷鉆具3) 強行起下鉆具4) 懸掛鉆具。懸掛鉆具的閘板主要有兩種工況,一是所用的鉆桿接頭為直角臺階,另一種是所用的鉆桿接頭為18º臺階。5) 手動、液動鎖緊閘板6) 用作分流系統(tǒng)1.1.1.3. 在酸性環(huán)境中的應(yīng)用。在酸性環(huán)境中,制造防噴器執(zhí)行的標準是NACE MR-01-75。我們目前主要是針對內(nèi)部可接觸流體的零件進行抗硫

3、處理,目前我們的防噴器具有這項功能。防硫化氫的具體措施是按照行業(yè)標準SY5087含硫油氣田安全鉆井法防噴器可適應(yīng)的外部酸性環(huán)境主要是螺栓、螺母的抗硫處理,一般的設(shè)計是降低螺栓的強度,但這樣同時也就降低了防噴器的最大工作壓力。如果要保持防噴器原有的額定工作壓力不變,而且還要具有抗硫的功能,就要選用非常特殊的螺栓材料,成本大約要提高2530倍。所以在選用防噴器時應(yīng)注意這一點。目前,我們對材料抗硫化氫處理的方法主要是控制材料化學(xué)成分和熱處理工藝,這兩項工作作好了就可以滿足抗硫化氫的要求。實驗檢測材料抗硫性能的方法是:首先在水中通入CO2酸化,然后再通入H2S至飽和,將試棒放置在這個水溶液中施加不低于

4、材料屈服強度三分之二(0.67s)的載荷,在720小時沒有發(fā)生斷裂為合格。實驗結(jié)果:720小時沒有斷裂。丁睛橡膠密封件的抗硫化氫試驗結(jié)果:老化系數(shù)略有降低,其他物理機械性能幾乎沒有變化。在實際應(yīng)用中,不能因為材料具有抗硫性能就放棄其他的措施,材料抗硫的性能畢竟還不是無限的。1.1.1.4. 在氣井上的應(yīng)用目前國內(nèi)防噴器的氣密封試驗還沒有開展,雖然國內(nèi)也有氣密封試驗裝置,但還從來沒有進行過防噴器的試驗。在標準的制定時對這一個問題意見也不太統(tǒng)一,主要原因還是受制造水平的制約。有些專家認為,防噴器用于氣井是可以的,但要以提高其壓力等級來補償氣井的危險性。但是氣密封試驗這項工作還是要開展。1.1.1.

5、5. 在修井、作業(yè)等方面l 修井作業(yè)用防噴器隨著修井技術(shù)的發(fā)展,對修井用的防噴器要求也越來越高。l 帶壓作業(yè)裝置陸上油田大都進入后期采油,通過分層注水來提高油層壓力的方法進行采油,以提高油井產(chǎn)量。在注水井的作業(yè)時,由于地層具有一定壓力,作業(yè)時地層的含油污水會從井口噴涌出來,從而污染環(huán)境,同時也會給作業(yè)帶來很大困難,甚至將油管從井中頂出,造成事故。為了解決這一個問題,當前作業(yè)采用的方法一是放噴,二是壓井。這兩種方法都存在很多問題,第一種方法由于水中帶有原油會污染環(huán)境,第二種方法要動用壓力車、作業(yè)車等設(shè)備,使作業(yè)成本增加。在這種情況下,現(xiàn)在比較先進的做法就是利用一套帶壓作業(yè)裝置,不放噴、不壓井完成

6、起下油管的作業(yè)。這一套設(shè)備主要由防噴器、卡瓦、液控系統(tǒng)、升降油缸和一些輔助裝置組成。可以完成的作業(yè)有:起下油管、起下油管掛、起下井下封隔器和配水器。最大的工作壓力為21MPa,裝置的通徑為125mm。整套設(shè)備與作業(yè)車相聯(lián)結(jié),而且利用了作業(yè)車上的動力源,安裝、調(diào)試、拆卸方便。1.2. 國外的井控設(shè)備發(fā)展狀態(tài)國外的防噴器主要以Hydril、Cameron和Shaffer為代表,品種規(guī)格非常齊全,防噴器所能實現(xiàn)的功能也多。國外也有很多其他的生產(chǎn)廠家,其質(zhì)量也參差不一。l 欠平衡鉆井技術(shù)設(shè)備的開發(fā)API RP53對欠平衡鉆井的定義是:在鉆井過程中允許地層流體進入井內(nèi)、循環(huán)出井,并在地面得到控制。欠平衡

7、鉆井技術(shù)是鉆井的一個發(fā)展方向,它是隨著水平井技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展而產(chǎn)生的一種新技術(shù),其主要優(yōu)點是降低鉆井成本、縮短鉆井周期、減少壓差卡鉆、減少因泥餅產(chǎn)生的磨阻、降低泥漿成本和減少事故損失時間。用于該技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備就是旋轉(zhuǎn)防噴器(也叫旋轉(zhuǎn)控制頭),其種類比較多,但比較著名的就是Williams和Shaffer兩家的產(chǎn)品。使用旋轉(zhuǎn)防噴器應(yīng)考慮的因素:方鉆桿的形狀優(yōu)先選用三角型鉆桿,其次是六方鉆桿。鉆桿所用的鉆桿應(yīng)進行外傷檢查,光滑而未受損的鉆桿能延長膠芯的使用壽命,應(yīng)盡可能地磨平大鉗的齒痕。再就是不要采用直角臺階的鉆桿接頭,盡量考慮不要采用有損于膠芯的鉆具。旋轉(zhuǎn)密封膠芯標準的膠芯適用于空氣鉆井、氣體鉆

8、井和水基泥漿鉆井,既可用于高壓地層又可用于低壓地層。聚胺基的膠芯可用于油基泥漿鉆井。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤的直徑應(yīng)足夠大,可以提升控制頭的旋轉(zhuǎn)總成(主要是針對Williams型產(chǎn)品)。設(shè)備的安裝防噴器組的垂直度應(yīng)在12mm以內(nèi),確保旋轉(zhuǎn)防噴器的良好使用和最大限度的提高密封件的使用壽命。l 現(xiàn)場應(yīng)用方便的設(shè)備研制Shaffer開發(fā)的NXT型閘板防噴器采用了新式結(jié)構(gòu),側(cè)門與殼體連接液壓操作,而且沒有側(cè)門螺栓,液壓自動鎖緊,主要適用與水下使用,并配備了ARC自動更換閘板裝置。既減輕了工人的勞動強度,又節(jié)約了寶貴的時間。l 井控裝備功能的配套1) 可以配備多種不同性能的閘板。大變徑閘板有2 7/85、57,可抗硫化

9、氫的剪切閘板,起下鉆閘板等。2) 優(yōu)良的密封件性能。密封性能好;儲存壽命長;有不同材料的密封件可選擇,可以滿足各種溫度、環(huán)境的使用;2. 國內(nèi)目前井控裝備的狀態(tài)l 設(shè)備老化,大多為80年代的產(chǎn)品,而且品種規(guī)格少,不能適應(yīng)生產(chǎn)需要。這幾年有了很大的發(fā)展,但大部分油田都受許多條件的限制,超期服役的設(shè)備仍占多數(shù)。l 密封件的質(zhì)量不夠過硬,并且材料的種類比較單一,不能滿足多種工況的使用,同時也影響了防噴器整機的性能,現(xiàn)在可以耐高溫(175)的橡膠密封件正在研制中。l 受制造工藝水平的制約,防噴器的內(nèi)在質(zhì)量與國外相比,仍有相當?shù)牟罹?。如大部分的承壓件仍然是采用鑄鋼件,即便是采用鍛造件的也是自由鍛造,制造

10、成本、加工周期增加比較多。l 和國外產(chǎn)品相比,功能仍然不夠齊全?,F(xiàn)在閘板防噴器都可以配備剪切閘板、小變徑范圍的變徑閘板,但大范圍變徑的閘板還沒有真正過得硬的產(chǎn)品(目前正處于研制中),還有象專門用于起下鉆作業(yè)的閘板、可抗硫化氫的剪切閘板等,基本上還是處于空白。l 國產(chǎn)的欠平衡鉆井設(shè)備旋轉(zhuǎn)防噴器開發(fā)也有多年了,但普遍存在的問題是動密封、軸承壽命低,這也是我們國家基礎(chǔ)工業(yè)落后的一個表現(xiàn)。l 在修井作業(yè)方面的設(shè)備更為落后,以前這方面的工作一直沒有得到重視,生產(chǎn)廠家也沒有投入大的力量來開發(fā)這一塊,有些國外很多年前就已經(jīng)廣泛使用的技術(shù)我們現(xiàn)在才剛剛開始。但現(xiàn)在這方面也加入了井控檢查的范圍,在以后會有所加強

11、的。3. 使用井控設(shè)備的注意事項1) 所選用的設(shè)備壓力等級是否與相應(yīng)井段的最高地層壓力和所使用的套管的抗內(nèi)壓強度相匹配;特別是現(xiàn)在105MPa防噴器的應(yīng)用就存在這個問題。2) 節(jié)流管匯的壓力級別和組合形式是否與防噴器的壓力級別和組合形式相匹配;3) 所選用設(shè)備的材質(zhì)是否與油氣井的環(huán)境相匹配。主要包括金屬承壓件本體的材料是否滿足抗硫化氫的要求;金屬承壓件本體的性能是否能滿足環(huán)境溫度(低溫)的要求;所選用的密封件的材料是否滿足流體溫度(高溫)的要求;在這里也要強調(diào)一下我們平常所說的防噴器的溫度等級的概念,API 16A中規(guī)定,溫度等級主要是指金屬件的工作溫度范圍,其下限是指防噴器金屬件所能承受的最

12、低環(huán)境溫度,而上限是指流經(jīng)防噴器的流體的最高溫度。而密封件由于是一種易損件,所以它的溫度等級是另外規(guī)定的,在使用中應(yīng)注意密封件上的標識。應(yīng)該注意到,無論是國內(nèi)還是國外,現(xiàn)在還沒有一種密封件又可以適合于低溫環(huán)境,同時又可以適合于高溫環(huán)境。滿足這兩種工況的密封件要分別分別選用不同材料的膠料制成的密封件。T0:-18-121(0250)T20:-29-121(-20250)T75:-59-121(-75250)4) 設(shè)備上井前的試壓和更換部件后的試壓是否合格;5) 使用剪切閘板時應(yīng)注意液控系統(tǒng)要有足夠的有效儲存液量和足夠的壓力,并且在剪切前應(yīng)將液控裝置的旁通閥打開,以獲得所需要的關(guān)閉壓力。6) 變徑

13、閘板不可以手動關(guān)閉來實現(xiàn)封井的目的,只能通過液壓操作來實現(xiàn)。7) 在采用環(huán)形防噴器進行起下鉆作業(yè)時,一定要注意所用的鉆桿接頭是18º臺階的,并且注意鉆桿上的鉗痕對膠芯有很大的損傷。在起下鉆時,要盡可能降低液控關(guān)閉壓力,使膠芯處于一種微漏狀態(tài)(每小時小于4升),以濕潤鉆桿,減低摩擦阻力。在用閘板防噴器起下鉆時,只能用于光桿的起下鉆,不能過鉆桿接頭。而且井壓不能太高,否則由于閘板防噴器具有井壓助封特點,會由于對鉆桿的抱緊力太大而損壞閘板膠件。不論是環(huán)形防噴器還是閘板防噴器在防噴器關(guān)閉狀態(tài)下是不允許鉆具的,因為這樣會損壞密封件。8) 防噴器的關(guān)井程序。必須是先關(guān)環(huán)形防噴器,等環(huán)形防噴器的控

14、制油壓回升到關(guān)井前的初始壓力后,再關(guān)閉閘板防噴器。因為閘板防噴器的膠芯遠比環(huán)形防噴器的膠芯儲膠量小,在發(fā)生井噴時,若直接關(guān)閘板防噴器,高壓氣體或液體有可能刺壞閘板膠芯。另外,當井較深,并且井內(nèi)鉆具較多時,通過先關(guān)環(huán)形防噴器可以促使鉆具對中,為順利關(guān)閉閘板防噴器創(chuàng)造有利條件。9) 環(huán)形防噴器僅是在關(guān)井時的一個過渡設(shè)備,不能用它長時間的封井,長時間的封井應(yīng)采用閘板防噴器;10) 防噴器是否開關(guān)到位的判斷。11) 手動鎖緊裝置的開關(guān)操作。首先要使液控裝置的三位四通轉(zhuǎn)閥處于關(guān)的位置,然后在順時針旋轉(zhuǎn)鎖緊軸,或者旋轉(zhuǎn)鎖緊絲桿。打開閘板前切記要解鎖,并在解鎖后反向回轉(zhuǎn)1/4圈。要注意,對一些大通徑的防噴器來說,手動關(guān)閉到位是比較困難的,再就是在有井壓的情況下手動關(guān)閉也很艱難,所以,手動關(guān)閉只是一種最后的辦法,一般情況下,這個裝置的功能主要是鎖緊作用。關(guān)于這一點,我們行業(yè)標準明確要求手動關(guān)閉

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