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1、环环形形防防喷喷器器1主要内容主要内容n环形防喷器的功用环形防喷器的功用n环形防喷器的类型环形防喷器的类型n环形防喷器的结构与工作原理环形防喷器的结构与工作原理n环形防喷器的特点环形防喷器的特点n环形防喷器使用安全技术要求环形防喷器使用安全技术要求n环形防喷器故障判断与排除方法环形防喷器故障判断与排除方法2一、环形防喷器的功用一、环形防喷器的功用1、当井内无钻具时，环形防喷器可以、当井内无钻具时，环形防喷器可以全全封闭井口封闭井口(简称为封零简称为封零)。2、在钻进、取心、下套管、测井、完、在钻进、取心、下套管、测井、完井等作业过程中发生溢流或井喷时，井等作业过程中发生溢流或井喷时，能有效封闭
2、方钻杆、钻杆、钻杆接能有效封闭方钻杆、钻杆、钻杆接头、钻铤、取心工具、套管、电缆、头、钻铤、取心工具、套管、电缆、油管等工具与井筒所形成的油管等工具与井筒所形成的环形空环形空间间（简称为封环空）。（简称为封环空）。3一、环形防喷器的功用一、环形防喷器的功用3、环形防喷器在封闭具有18坡度接头的对焊钻杆时（在减压调压阀的控制下），可强行起下可强行起下钻作业钻作业（又称不压井起下钻作业）。nSY/T6426-2005规定：在套压不超过7MPa情况下，用环形防喷器进行不压井起下钻作业时，应使用18斜坡接头的钻具，起下钻速度不得大于0.2m/sq即：能封闭各种钻具、空井，必要时可起下钻。4二、环形防喷
3、器的类型二、环形防喷器的类型n目前，国内外所使用的环形防喷器按胶心的结构形式不同，可分为三种类型：n锥形胶心环形防喷器锥形胶心环形防喷器n球形胶心环形防喷器球形胶心环形防喷器n组合胶心环形防喷器组合胶心环形防喷器国内尚未研制5三、锥形胶心环形防喷器三、锥形胶心环形防喷器1、结构、结构发兰螺栓连接发兰螺栓连接大丝扣连接大丝扣连接爪块连接爪块连接顶盖顶盖胶心胶心支承筒支承筒活塞活塞壳体壳体防尘圈62工工作作原原理理调试：通调试：通径径小于小于476mm的环形防喷器，关的环形防喷器，关闭时间不应超过闭时间不应超过30s；通径等于或大于通径等于或大于476mm的环形防喷器，关闭时间不应超过的环形防喷器
4、，关闭时间不应超过45s；使用后的胶芯能在使用后的胶芯能在30min内恢复原状。内恢复原状。关井关井动作动作开井动作开井动作78三、锥形胶心环形防喷器三、锥形胶心环形防喷器3、特点、特点n结构简单可靠结构简单可靠n锥形胶芯结构锥形胶芯结构胶芯不易翻胶胶芯不易翻胶n寿命可测寿命可测n井压井压助助封封n锥形胶心环形防喷器在锥形胶心环形防喷器在关井动作时关井动作时以及实现关井后，井口高以及实现关井后，井口高压流体作用在压流体作用在活塞底部活塞底部有助于推动活塞向上移动，迫使胶心有助于推动活塞向上移动，迫使胶心向中心收拢，从而助长了胶心的封井作用，这就是所谓井压向中心收拢，从而助长了胶心的封井作用，这
5、就是所谓井压助封助封作用。作用。n显然，井压愈高其助封作用愈大。显然，井压愈高其助封作用愈大。9三、锥形胶心环形防喷器三、锥形胶心环形防喷器n思考：n试图仅凭借井压而不依靠液控压力油封井的作法对否？n思考：n由于井压助封作用，环形防喷器在关井后是否可以将液控油压卸掉？10安例:n井喷时间:1986年8月17日n井深:5306mn华北油田留古2井是吕汉浅山的一口探井,设计井深5500m,目的层为古生界,由钻井二公司6021队施工.井深结构244.5mm套管3459.46m+215.9mm井眼5306m;井口装置DF-35型液压防喷器;n井喷过程:1986年8月7日21:00钻至井深5161m,泥
6、浆出现水侵，出水20m3，原泥浆密度1.66g/cm3,水侵后密度为1.55 g/cm3,8月16号7:55钻至井深5306.35m又出现水侵,密度由1.54降到1.51g/cm3.8:30关闭防喷器,套压为10.5MPa.16:30开始第一次压井,泵入密度为1.85g/cm3泥浆90m3,停泵后套压为7MPa;第二次打入密度1.72g/cm3的泥浆69m3,听泵后套压为8MPa.17日21:35防喷器半封闸板刺坏,关环形防喷器,胶芯也刺漏,井口完全失去控制.n井喷原因;1:该井为深探井,缺乏可靠的地质资料,地层压力系数不清,又没有随钻监测.2.雨季施工,土路较长,压井材料运输困难,延误了压井
7、作业施工.3.防喷器胶芯及下旋塞承受高温高压能力差,致使井口失控.11三、锥形胶心环形防喷器三、锥形胶心环形防喷器4、胶芯、胶芯环形防喷器的好坏关键环形防喷器的好坏关键在于在于胶芯胶芯q更换胶芯方法更换胶芯方法q直接更换直接更换q切割法更换切割法更换思考：思考：环形防喷器为什么总是装在井口防喷环形防喷器为什么总是装在井口防喷器组的上部？器组的上部？12三、锥形胶心环形防喷器三、锥形胶心环形防喷器n胶心备件应妥善保管：胶心备件应妥善保管：n胶心应放在终年常温在（胶心应放在终年常温在（27以下）干燥的暗室以下）干燥的暗室内，切勿暴露在室外风吹、日晒、雨淋。内，切勿暴露在室外风吹、日晒、雨淋。n胶心
8、应远离产生电弧的电器设备，如电机、电胶心应远离产生电弧的电器设备，如电机、电焊机等以防臭氧腐蚀。焊机等以防臭氧腐蚀。n胶心应单个平放，不应压挤叠堆。严禁弯曲、胶心应单个平放，不应压挤叠堆。严禁弯曲、挤压和悬挂。挤压和悬挂。n检查时，如发现有变脆、龟裂、弯曲、出现裂检查时，如发现有变脆、龟裂、弯曲、出现裂纹者不再使用。纹者不再使用。131、结构：、结构：2、工作原理、工作原理关井动作关井动作开井动作开井动作顶盖壳体活塞胶芯四、球型胶心环形防喷器四、球型胶心环形防喷器14四、球型胶心环形防喷器四、球型胶心环形防喷器q思考：思考：通径相同，额定工作压力相同的球形防喷器与锥形通径相同，额定工作压力相同
9、的球形防喷器与锥形防喷器哪个外形尺寸高？哪个封一次井耗油量大？防喷器哪个外形尺寸高？哪个封一次井耗油量大？3、井压助封、井压助封在关井动作和实现关井后，井口高压流体作用在在关井动作和实现关井后，井口高压流体作用在活活塞上部的环槽塞上部的环槽里，形成上举力，有助于活塞推举胶里，形成上举力，有助于活塞推举胶芯封井。芯封井。显然，井压愈高其助封作用愈大。显然，井压愈高其助封作用愈大。15四、球型胶心环形防喷器四、球型胶心环形防喷器4、漏斗效应、漏斗效应n现象现象 胶心胶心上部集聚上部集聚橡胶较多，中部较少，橡胶较多，中部较少，下部橡胶并未挤向中下部橡胶并未挤向中心心。因此，整个胶心。因此，整个胶心在
10、中心部位形成在中心部位形成倒置倒置的漏斗状空间的漏斗状空间。n效果16五、组合胶心环形防喷器简介五、组合胶心环形防喷器简介n组成：其胶心由内外两层胶心组成。组成：其胶心由内外两层胶心组成。n内胶心：内胶心：包含有支撑筋，支撑筋沿圆周包含有支撑筋，支撑筋沿圆周切向切向配置，配置，支撑筋的上下端面彼此紧靠。支撑筋的上下端面彼此紧靠。n外胶心：外胶心：属橡胶制件，无支撑筋，而且橡胶较软。属橡胶制件，无支撑筋，而且橡胶较软。n想一想：组合胶芯能否用切割法更换胶芯？想一想：组合胶芯能否用切割法更换胶芯？n封井时动作：封井时动作：n封井时，活塞在油压作用下向上移动，依靠推盘推举外胶心迫使其向中心变形挤压内
11、胶心使内胶心向中心收拢变形支撑筋转动相应角度并向中心平移内胶心的橡胶迅速向中心集聚从而实现封井。17五、组合胶心环形防喷器简介五、组合胶心环形防喷器简介开井：开井：开井时，活塞向下移动，内外胶心依靠自身弹性恢复开井状态注：封井时，外胶注：封井时，外胶心虽变形较大，但其心虽变形较大，但其作用只是传递压力而作用只是传递压力而不移动。不移动。18公称通径相同，最大工作压力相同的三种环形防喷器的优劣对比表锥形胶芯环形防喷器球形胶芯环形防喷器组合胶芯环形防喷器结构复杂程度简单简单复杂胶芯封零效果好好初用时，效果差。试封几次后，效果才好现场更换胶芯的方法井内无钻具时胶芯易更换井内有钻具时采用切割法井内无钻
12、具时胶芯易更换井内有钻具时采用切割法井内无钻具时胶芯易更换井内有钻具时不能换胶芯胶芯寿命寿命短寿命长寿命长开关一次所需液控油量的比值23所需液控油量最多1所需液控油量最少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小重 量轻稍重特轻造 价低稍高高19六、环形防喷器使用安全技术要求六、环形防喷器使用安全技术要求1、防喷器在现场安装后，应按标准进行现场试、防喷器在现场安装后，应按标准进行现场试压。压。SY/T6426-2005规定：在井上安装好后，试验压力在不超过套管抗内压强度80%的前提下，环形防喷器封闭钻杆试验压力为额定工作压力的70%。2、在井内有钻具发生井喷时，可先
13、用环形防喷、在井内有钻具发生井喷时，可先用环形防喷器控制井口。但尽量不作长时间封井。器控制井口。但尽量不作长时间封井。n原因：胶心易过早地损坏；无锁紧装置。SY/T6426-2005规定：环形防喷器不得长时间关井，非特殊情况不允许用来封闭空井。20六、环形防喷器使用安全技术要求六、环形防喷器使用安全技术要求3、进入目的层后，每起下钻、进入目的层后，每起下钻两次两次，要试关，要试关防喷器一次以检查封井效果。如发现胶防喷器一次以检查封井效果。如发现胶芯失效或其它问题，应立即更换处理。芯失效或其它问题，应立即更换处理。4、防喷器处于封井状态时，、防喷器处于封井状态时，可慢速上下活可慢速上下活动钻具，
14、但不允许转动钻具，但不允许转动钻具。动钻具。nSY/T6426-2005规定：在关井套压不超过14MPa情况下，允许以不大于0.2m/s的速度上下活动钻具，但不准转动钻具或过钻具接头21六、环形防喷器使用安全技术要求六、环形防喷器使用安全技术要求5、不、不许用微开环形防喷器的办法泄降套压许用微开环形防喷器的办法泄降套压6、每次打开后，必须检查胶芯是否全开，、每次打开后，必须检查胶芯是否全开，以防挂坏胶芯。以防挂坏胶芯。7、防喷器的开、关应使用符合标准的液压、防喷器的开、关应使用符合标准的液压油，并注意保持其清洁。油，并注意保持其清洁。8、推荐防喷器最大控制压力为、推荐防喷器最大控制压力为10.
15、5Mpa。2223六、环形防喷器使用安全技术要求六、环形防喷器使用安全技术要求9、使用环形防喷器强行起下钻时的注意事项：、使用环形防喷器强行起下钻时的注意事项：先以10.5Mpa的液控油压关闭防喷器。逐渐减小关闭压力，直至有些轻微渗漏，然后再进行强行起下钻作业。有微小的渗漏可以润滑管柱与胶芯的接触面，防止胶芯温度过高。当胶芯漏失量过大时，可适当增加液控油压。注意在强行起下钻具时应使用18/35台肩的对焊钻杆接头，但起下速度要慢，过接头时要更慢（不大于0.2m/s）24六、环形防喷器使用安全技术要求六、环形防喷器使用安全技术要求9、使用环形防喷器强行起下钻时的注意事项：、使用环形防喷器强行起下钻
16、时的注意事项：若强行起下钻具时不允许胶芯与钻杆之间有渗漏，那么液控油压应调到刚好满足密封为止。当关闭压力达到10.5Mpa时，胶芯仍漏失严重，说明该防喷器胶芯已严重损坏，应及时处理后再进行封井起下钻作业。25七、环形防喷器故障判断七、环形防喷器故障判断与排除方法与排除方法n防喷器封闭不严防喷器封闭不严n若胶芯关不严若胶芯关不严-多次活动解决多次活动解决n支撑筋已靠拢仍封闭不严支撑筋已靠拢仍封闭不严更换胶芯更换胶芯n防喷器关闭后打不开防喷器关闭后打不开清洗或更换清洗或更换n防喷器开关不灵活防喷器开关不灵活n若液控管线漏失若液控管线漏失立即更换立即更换n若防喷器长时间不活动，有赃物堵塞若防喷器长时
17、间不活动，有赃物堵塞立即立即清除清除26n总结：本章学习了环形防喷器的功用及类型。认识了总结：本章学习了环形防喷器的功用及类型。认识了锥型和球型胶心环形防喷器的结构及工作原理。了解锥型和球型胶心环形防喷器的结构及工作原理。了解了胶心的结构及如何更换胶心。最后学习了如何合理了胶心的结构及如何更换胶心。最后学习了如何合理使用环形防喷器。使用环形防喷器。n作业作业n环形防喷器的井压助封是怎么回事？单纯依靠井压能使环形环形防喷器的井压助封是怎么回事？单纯依靠井压能使环形防喷器实现封井吗？防喷器实现封井吗？n环形防喷器为什么不能用以长期封井？环形防喷器为什么不能用以长期封井？n分析环形防喷器关闭后打不开
18、的分析环形防喷器关闭后打不开的原因原因。n分析环形防喷器封闭不严的原因。分析环形防喷器封闭不严的原因。n你所使用的环形防喷器出现过哪些故障？你们是怎样处理的你所使用的环形防喷器出现过哪些故障？你们是怎样处理的？2728返回293031练习：判断是非n环形防喷器的上油腔输进高压油，下油腔通油箱，胶芯立即动作关井。n环形防喷器的常用液控油压，一般不超过10.5MPa。n环形防喷器在封井状态下允许钻具转动，但转速应尽可能缓慢。n在环形防喷器中，井压对球型胶芯的助封作用较锥型胶芯好。开开（不能转动）（漏斗效应）32练习：判断是非n环形防喷器胶芯易损坏，不易长期高压封井。n环形防喷器能封闭各种不同尺寸的
19、钻具，工具，甚至空井。n可利用环形防喷器进行强行下钻作业。33环形防喷器关闭后打不开的原因n控制油管线接错，破裂或堵塞，滤清器太脏。n储能器压力油耗尽，或司控台无足够的压缩空气。n三位四通换向阀卡死或窜油，气控换向阀操作时间太短（少于5秒）。n长期关井，胶芯产生永久性变形，胶芯下有凝固水泥浆。34环形防喷器封闭不严的原因n新胶芯不易关闭（初次使用支撑筋未靠拢）。n旧胶芯有严重磨损或脱块。n打钻过程中，长时间未关闭使用，致使杂物沉积于胶芯沟槽内，或有水泥结块顶着胶芯。n液控压力是否够？控制系统是否漏？35现场故障n环形防喷器胶心在试压时刺漏更换n环形防喷器不工作，油量不够，压力不够加油n顶盖与壳
20、体处螺栓松动上紧36n封井强行起下钻时，只能通过有封井强行起下钻时，只能通过有18坡度的坡度的对对焊钻杆接头。焊钻杆接头。n原因：原因：当钻杆接头进入封闭状态的环形防喷器胶芯时，胶芯被撑开，并迫使活塞下行，这时关闭腔的液控压力急剧升高。这不仅会使胶芯很快拉坏，而且容易使液控系统因超压而损坏。当钻杆接头从封闭的胶芯中拉出时，胶心还要缩拢抱紧钻杆，使关闭腔压力急剧下降，胶心便失去了密封性能。可以看出，在起下钻过程中，只要保持钻杆接头进出胶心时，环形防喷器隔壁腔的液控压力不变或在小范围内波动，就可消除上述两种弊端。为此，在环形防喷器的关闭油路上，设置一个减压阀，该阀的出口压力（即环形防喷器的关闭压力）根据需要可调节。调定以后，在起下钻过程中，可使液控关闭压力基本保持不变，起下钻具可以顺利进行。n想一想：在封闭国产想一想：在封闭国产114.3mm钻杆时，是否可根据需要强行起钻杆时，是否可根据需要强行起下钻作业？下钻作业？37