井控技术培训(上).ppt

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1、 井控技井控技术培培训（上）（上）2021/9/271井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控技井控技术井控设备是指实井控设备是指实施油气井压力控施油气井压力控制技的一制技的一 整套整套专用设备、仪表专用设备、仪表和工具和工具井控

2、设备井控设备2021/9/272讲授内容授内容第七章第七章 井控装置的安装与维护及常见故障与排除井控装置的安装与维护及常见故障与排除第一章第一章 概概 述述第二章第二章 井口装置及控制系统井口装置及控制系统第三章第三章 井控管汇井控管汇第八章第八章 井控装置相关标准井控装置相关标准第五章第五章 除气设备除气设备第四章第四章 内防喷工具内防喷工具第六章第六章 专用设备及工具专用设备及工具2021/9/273第一章第一章 概概 述述第一节钻井工艺对井控装置的要求第一节钻井工艺对井控装置的要求第二节井控装置第二节井控装置 一井控装置的组成井控装置的组成 二井控装置的作用二井控装置的作用 第三节井控装

3、置的选择第三节井控装置的选择 一.防喷器的最大工作压力防喷器的最大工作压力 二二.防喷器公称通经防喷器公称通经 三压力级别的选择压力级别的选择 四通径尺寸的选择通径尺寸的选择 五组合配套型式选择五组合配套型式选择 复习思考题思考题2021/9/274 在油气勘探开发过程中，如何通过井内液柱压力来在油气勘探开发过程中，如何通过井内液柱压力来平衡地层压力钻井，以及这种平衡被破坏时，如何及时平衡地层压力钻井，以及这种平衡被破坏时，如何及时发现、正确控制和处理，尽快重建压力平衡的技术发现、正确控制和处理，尽快重建压力平衡的技术(简简称平衡钻井及井控技术称平衡钻井及井控技术),),不仅关系着地下油气资源

4、的不仅关系着地下油气资源的发现、保护和开发，而且还直接关系着钻井速度的提高，发现、保护和开发，而且还直接关系着钻井速度的提高，井喷事故的防止和油气污染的消除，是一项有着重大经井喷事故的防止和油气污染的消除，是一项有着重大经济效益和社会效益的关键技术。济效益和社会效益的关键技术。为实施这一关键技术除要有扎实的井控工艺外，还为实施这一关键技术除要有扎实的井控工艺外，还必须抓实现平衡钻井的基础必须抓实现平衡钻井的基础井控装置的完善和配套、井控装置的完善和配套、标准化安装等。标准化安装等。2021/9/275四川裂缝性碳酸盐岩高压油气藏，地层岩相变化大、四川裂缝性碳酸盐岩高压油气藏，地层岩相变化大、裂

5、缝、孔洞发育不均质，含气构造纵向产层多，压力裂缝、孔洞发育不均质，含气构造纵向产层多，压力梯度大小悬殊，横向地层各种压力规律性差，难以绘梯度大小悬殊，横向地层各种压力规律性差，难以绘制准确的压力剖面，简单的井身结构和单一密度的钻制准确的压力剖面，简单的井身结构和单一密度的钻井液很难适合这种多压力系统地层。四川油气产层埋井液很难适合这种多压力系统地层。四川油气产层埋藏深，因而裸眼井段长、钻井周期长、钻遇复杂地层藏深，因而裸眼井段长、钻井周期长、钻遇复杂地层多、地温梯度高，加上含硫天然气特有的理化性质，多、地温梯度高，加上含硫天然气特有的理化性质，给井控工艺技术和井控装备提出了苛刻要求，加之井给井

6、控工艺技术和井控装备提出了苛刻要求，加之井队离后勤远，交通不便，通讯困难，给井控工作增加队离后勤远，交通不便，通讯困难，给井控工作增加了难度。因此，四川钻井工艺对井控装置的要求是了难度。因此，四川钻井工艺对井控装置的要求是 ：第一节四川钻井工艺对井控装置的要求第一节四川钻井工艺对井控装置的要求2021/9/276 能够有效地控制井口和钻具的内孔；能够有效地控制井口和钻具的内孔；能够强行起下钻具能够强行起下钻具(对环形防喷器对环形防喷器)；能够实施节流压井；能够实施节流压井；具有一定的防腐能力，以适应含具有一定的防腐能力，以适应含H HS S气体的地区使用气体的地区使用 操作方便、控制迅速；操作

7、方便、控制迅速；安全可靠，耐压能力高，能长时间起作用安全可靠，耐压能力高，能长时间起作用 维修简单、拆换方便；维修简单、拆换方便；结构紧凑、适应性强。结构紧凑、适应性强。2021/9/277第二节井控装置第二节井控装置井控设备是指实施油气井压力控制井控设备是指实施油气井压力控制技术的一整套专用设备、仪表和工具。技术的一整套专用设备、仪表和工具。井控装置总汇见图井控装置总汇见图1 12021/9/278井控设备总汇井控设备总汇图12021/9/2791.井控装置的组成 井口装置及控制系统：液压防喷器及控制系井口装置及控制系统：液压防喷器及控制系 统、四通、统、四通、套管头、法兰短节等；套管头、法

8、兰短节等；井控管汇：节流管汇、压井管汇、防喷管汇和放喷管线等；井控管汇：节流管汇、压井管汇、防喷管汇和放喷管线等；内防喷工具：方钻杆上、下旋塞、钻具止回等；内防喷工具：方钻杆上、下旋塞、钻具止回等；井控仪器仪表：综合录井仪、液面监测仪等；井控仪器仪表：综合录井仪、液面监测仪等；钻井液净化、灌注装置：钻井液净化系统、除气装置、增钻井液净化、灌注装置：钻井液净化系统、除气装置、增加密度及自动灌注装置等；加密度及自动灌注装置等；专用设备及工具：旋转头、自封头、不压井起下装置、清专用设备及工具：旋转头、自封头、不压井起下装置、清理障碍物专用工具及灭火设备等理障碍物专用工具及灭火设备等。2021/9/2

9、7102.2.井控装置的作用井控装置的作用 正常钻进及起下钻和其它停钻过程中，可对正常钻进及起下钻和其它停钻过程中，可对 溢流溢流及井喷进行及时准确的监测和预报；及井喷进行及时准确的监测和预报；发生溢流、井涌和井喷时，能快速有效的控制井口，发生溢流、井涌和井喷时，能快速有效的控制井口，节制井筒内流体节制井筒内流体(钻井液、油、气、水钻井液、油、气、水)的释放；必要的释放；必要时及时泵入性能合适的高密度钻井液，以恢复和重建时及时泵入性能合适的高密度钻井液，以恢复和重建井底压力平衡；井底压力平衡；发生井喷、井喷失控乃至着火时，具备有效地处理事发生井喷、井喷失控乃至着火时，具备有效地处理事故的基本条

10、件；故的基本条件；能在不压井和关井情况下，下管柱以及固井，堵漏等能在不压井和关井情况下，下管柱以及固井，堵漏等特殊作用中防止井喷。特殊作用中防止井喷。2021/9/2711 第三节第三节 井控装置的选择井控装置的选择1.1.井控装置的原则井控装置的原则 地层压力、流体类型地层压力、流体类型 人员技术状况人员技术状况 现有设备状况、钻台底座高度现有设备状况、钻台底座高度 工艺措施的要求、防护程度工艺措施的要求、防护程度(环境污染、人员、设备的环境污染、人员、设备的安全等安全等)原则上应以最少量的设备，能有效地实施油气井压力控原则上应以最少量的设备，能有效地实施油气井压力控制技术制技术 2021/

11、9/27122.2.防喷器的最大工作压力防喷器的最大工作压力 定义：定义：液压防喷器的最大工作压力是指防喷器安装在井口液压防喷器的最大工作压力是指防喷器安装在井口投入工作时所能承受的最大井口压力。最大工作压力投入工作时所能承受的最大井口压力。最大工作压力是防喷器的强度指标是防喷器的强度指标 按中华人民共和国石油天然气行业标准按中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5053.1-SY/T5053.1-20002000防喷器及控制系统防喷器防喷器及控制系统防喷器规定，我国液压防喷规定，我国液压防喷器的最大工作压力共分为器的最大工作压力共分为5 5级，即：级，即：14MPa14MPa、21MPa2

12、1MPa、35MPa35MPa、70MPa70MPa和和105MPa105MPa。2021/9/27133.3.防喷器的公称通径防喷器的公称通径 定义：定义：液压防喷器的公称通径是防喷器的上下垂直通液压防喷器的公称通径是防喷器的上下垂直通孔直径。公称通径是防喷器的尺寸指标，见图孔直径。公称通径是防喷器的尺寸指标，见图2 2 SY/T5053.1-2000 SY/T5053.1-2000防喷器及控制系统防喷器及控制系统 防喷器防喷器中规定我国液压防喷器的公称通径共分为中规定我国液压防喷器的公称通径共分为9 9种，即：种，即：180mm180mm、230mm230mm、280mm280mm、346

13、mm346mm、426 mm 426 mm、476 mm 476 mm、528 mm 528 mm、540mm540mm、680 mm680 mm。2021/9/2714防防喷器器通通孔孔直直径径公称通经图22021/9/2715最大工作压力与公称通径两个参数相互匹配所构成的液压防最大工作压力与公称通径两个参数相互匹配所构成的液压防喷器，在喷器，在SY/T5053.1-2000SY/T5053.1-2000中中确定了确定了2727个品种的规格系列，见表个品种的规格系列，见表1-11-12021/9/2716 4.4.液压防喷器型号及表示方法液压防喷器型号及表示方法 19851985年以前，我国

14、的液压防喷器型号都是以年以前，我国的液压防喷器型号都是以KPYKPY公公称通经称通经最大工作压力表示，其中最大工作压力表示，其中KPYKPY为勘探液压防喷为勘探液压防喷器的汉字拼音字母。公称通经以器的汉字拼音字母。公称通经以 cmcm单位表示并取其圆单位表示并取其圆整值，最大工作压力以整值，最大工作压力以kg/cmkg/cm2 2单位表示，如公称通经单位表示，如公称通经230cm230cm；最大工作压；最大工作压210kg/cm210kg/cm2 2的液压防喷器，其型号的液压防喷器，其型号为为KPY23-210KPY23-210。2021/9/2717 19851985年始液压防喷器型号的字头

15、仍为汉语拼音字母年始液压防喷器型号的字头仍为汉语拼音字母组成，公称通经以组成，公称通经以 cmcm单位表示并取其圆整值，最大工单位表示并取其圆整值，最大工作压力的单位则以作压力的单位则以MPaMPa表示。表示。例如公称通经例如公称通经230mm230mm，最大工作压力，最大工作压力21MPa21MPa的单闸的单闸板防喷器，型号为板防喷器，型号为FZ23FZ232121；公称通经；公称通经346mm346mm，最大工，最大工作压力作压力35MPa35MPa的双闸板防喷器，型号为的双闸板防喷器，型号为2FZ352FZ353535；公；公称通经称通经280mm280mm，最大工作压力，最大工作压力3

16、5MPa35MPa的环形防喷器，型的环形防喷器，型号为号为FH28FH2835352021/9/2718目前液压防喷器的表示方法目前液压防喷器的表示方法2021/9/2719 5.5.压力级别的选择压力级别的选择 液压防喷器的压力等级标志着防喷器的耐压能力。井液压防喷器的压力等级标志着防喷器的耐压能力。井口上所装设的防喷器其压力等级应大于可能出现的预口上所装设的防喷器其压力等级应大于可能出现的预期井口最高压力，确保封井可靠，不致因耐压不够而期井口最高压力，确保封井可靠，不致因耐压不够而导致井口失控。导致井口失控。APIAPI规定：规定：对于生产井，预期井口最高压力是以井喷时井筒内对于生产井，预

17、期井口最高压力是以井喷时井筒内仍保留有一半钻井液柱估算仍保留有一半钻井液柱估算，即，即 2021/9/2720 对于探井，高压气井，预期井口最高压力是以井对于探井，高压气井，预期井口最高压力是以井 筒内无钻井液，井筒完全掏空的条件估算，筒内无钻井液，井筒完全掏空的条件估算，即即 6.6.通经尺寸的选择通经尺寸的选择 井口装置通径尺寸的选择，主要取决于所使用的套井口装置通径尺寸的选择，主要取决于所使用的套管尺寸，即必须略大于所使用的套管接箍的外径。管尺寸，即必须略大于所使用的套管接箍的外径。2021/9/2721.组合配套型式选择组合配套型式选择井控装置组合配套型式选择原则：井控装置组合配套型式

18、选择原则：主要是根据钻井工艺、钻具结构以及设备的具体情况来主要是根据钻井工艺、钻具结构以及设备的具体情况来决定决定 设计压力等级设计压力等级 井架底座高度制约井架底座高度制约（1）井控装置组合配套基本型式）井控装置组合配套基本型式 防喷器组压力级别的选用应不小于相应井段最高地层防喷器组压力级别的选用应不小于相应井段最高地层压力。选用各次开钻液压防喷器的压力等级和组合形式，压力。选用各次开钻液压防喷器的压力等级和组合形式，按图按图1-21-2、图、图1-31-3、图、图1-41-4、图、图1-51-5的组合形式进行选择。的组合形式进行选择。四通安装在防喷器组中间的连接形式，仅为特殊作业时四通安装

19、在防喷器组中间的连接形式，仅为特殊作业时使用。使用。2021/9/27222021/9/27232021/9/27242021/9/27252021/9/2726（2 2）井控装置组合配套特殊型式）井控装置组合配套特殊型式：特殊组合配套型式指不受井身结构的限制，在任何特殊组合配套型式指不受井身结构的限制，在任何套管程序和各次开钻情况下，均采用相同的一种钻井套管程序和各次开钻情况下，均采用相同的一种钻井井口装置井口装置(除除508mm508mm套管下入后允许采用不同通径钻井套管下入后允许采用不同通径钻井井口装置外井口装置外).).适用条件适用条件:井控装置组合配套特殊型式仅适用于参数井、预探井控

20、装置组合配套特殊型式仅适用于参数井、预探井、沙漠井、滩海井、泡沫钻井及空气钻井等。井、沙漠井、滩海井、泡沫钻井及空气钻井等。使用要求使用要求:井控管汇的额定工作压力应与最后一次开钻所配置的井控管汇的额定工作压力应与最后一次开钻所配置的钻井井口装置工作压力值相同。钻井井口装置工作压力值相同。井控装置的系列压力系列要一致。井控装置的系列压力系列要一致。防喷器控制装置的控制对象应比实际所用的多防喷器控制装置的控制对象应比实际所用的多1 1个个 含硫地区，还必须考虑防硫问题含硫地区，还必须考虑防硫问题 2021/9/2727 思思 考考 题题 1.1.什么叫井控装置什么叫井控装置?有何作用有何作用?2

21、.2.选用井控装置应包括那些内容选用井控装置应包括那些内容?3.3.我国常用的井控装置压力级别如何我国常用的井控装置压力级别如何?防喷器常用的通防喷器常用的通径有哪几种径有哪几种?4.4.钻井井控装置基本组合配套型式与特殊组合配套型式钻井井控装置基本组合配套型式与特殊组合配套型式的区别何在的区别何在?5.5.你们井队所配备的井控设备有哪些你们井队所配备的井控设备有哪些?2021/9/2728第二章第二章 井口装置及控制系统井口装置及控制系统第一节第一节 套管头与钻井四通套管头与钻井四通 一套管头一套管头 二钻井四通二钻井四通 第二节液压防喷器第二节液压防喷器 一环形防喷器一环形防喷器 二闸板防

22、喷器二闸板防喷器第三节防喷器控制系统第三节防喷器控制系统 一概述一概述 二二“气控液气控液”型控制系统型控制系统复习思考题复习思考题2021/9/2729第一节第一节 套管头与钻井四通套管头与钻井四通一一.套管头套管头 套管头是套管与井口装置之间的重要连接件套管头是套管与井口装置之间的重要连接件.它的它的下端通过螺纹与表层套管相连，上端通过法兰或卡箍与下端通过螺纹与表层套管相连，上端通过法兰或卡箍与井口装置相连。井口装置相连。(一一)套管头的作用套管头的作用 1.1.通过悬挂器支撑除表层之外的各层套管的重量；通过悬挂器支撑除表层之外的各层套管的重量；2.2.承受井口装置的重量；承受井口装置的重

23、量；3.3.可在内外套管柱之间形成压力密封；可在内外套管柱之间形成压力密封；2021/9/27304.4.为可能蓄积在两层套管柱之间的压力提供了一个出为可能蓄积在两层套管柱之间的压力提供了一个出口，或在紧急情况下向井内泵入液体口，或在紧急情况下向井内泵入液体(压井钻井液、压井钻井液、水或高效灭火剂等水或高效灭火剂等)5.5.可进行钻采工艺方面的特殊作业，如：可进行钻采工艺方面的特殊作业，如：(1)(1)若井未固好，可从侧孔补注水泥；若井未固好，可从侧孔补注水泥；(2)(2)采取增产措施而搞酸化压裂时，可从侧孔打入压采取增产措施而搞酸化压裂时，可从侧孔打入压力液以平衡油管压力力液以平衡油管压力2

24、021/9/2731(二二)套管头的结构套管头的结构套管头主要由套管头本体、套管悬挂器总成等组成，套管头主要由套管头本体、套管悬挂器总成等组成，见图见图2-12-1 2021/9/2732(三三)套管头的型式套管头的型式(2)(2)按套管悬挂器的结构型式分为：按套管悬挂器的结构型式分为：卡瓦式；卡瓦式；螺纹式螺纹式 单级套管套管头 双双级套管套管头 三三级套管套管头(1)(1)按按悬挂的套管挂的套管层数分数分为：1.1.型式型式2021/9/2733(3)(3)按本体间的连接方式分为：按本体间的连接方式分为：卡箍式；卡箍式；法兰式；法兰式；独立螺纹式：悬挂套管柱上端和油管头本体独立螺纹式：悬挂

25、套管柱上端和油管头本体下端用螺纹连接的套管头。下端用螺纹连接的套管头。(4)(4)按本体的结构型式分为：按本体的结构型式分为：单体式：一个本体内装一个悬挂器；单体式：一个本体内装一个悬挂器；组合式：一个本体内装多个悬挂器组合式：一个本体内装多个悬挂器。2021/9/27342.2.套管头型号表示法套管头型号表示法2021/9/2735 (四四)套管头的安装程序套管头的安装程序(以螺纹式悬挂器套管头的安装为例以螺纹式悬挂器套管头的安装为例)1.1.套管头下部本体的安装套管头下部本体的安装 (1)(1)下表层套管前，计算好联顶节长度，以保证套管头下部下表层套管前，计算好联顶节长度，以保证套管头下部

26、本体和四通安装后，下部四通防喷管线紧靠井架底座下工本体和四通安装后，下部四通防喷管线紧靠井架底座下工字粱字粱(或上或上)穿过；穿过；(2)(2)固井后，卸下连顶节，用双外螺纹短节与套管接箍连接固井后，卸下连顶节，用双外螺纹短节与套管接箍连接后，接上托盘。套管头下部本体内螺纹与双外螺纹短节外后，接上托盘。套管头下部本体内螺纹与双外螺纹短节外螺纹按规定扭矩上紧，并让其侧法兰对准防喷管线的位置。螺纹按规定扭矩上紧，并让其侧法兰对准防喷管线的位置。套管头下部本体内装保护套，拧紧顶丝套管头下部本体内装保护套，拧紧顶丝；2021/9/2736(3)(3)根据套管头上部本体高度，用双法兰短节或四通安装根据套

27、管头上部本体高度，用双法兰短节或四通安装在套管头下部本体上在套管头下部本体上(占据套管头上部本体位置占据套管头上部本体位置)。在。在其以上全套井口装置通径应大于悬挂器最大外径其以上全套井口装置通径应大于悬挂器最大外径(4)(4)将托盘上端面顶住套管头下部本体，下端填满沙石、将托盘上端面顶住套管头下部本体，下端填满沙石、水泥浆并与地面结合；水泥浆并与地面结合；(5)(5)按钻井设计要求试压，稳压按钻井设计要求试压，稳压30min30min，压降不超过，压降不超过0.5MPa0.5MPa；(6)(6)钻井过程中定期活动，检查保护套钻井过程中定期活动，检查保护套2021/9/27372.2.下第二层

28、套管的安装下第二层套管的安装 (1)(1)下第二层套管前，先退出顶丝，用专用工具取出下第二层套管前，先退出顶丝，用专用工具取出保护套保护套 (2)(2)计算好入井套管长度和联顶节长度，最上面一根计算好入井套管长度和联顶节长度，最上面一根为双外螺纹套管与悬挂器相连。悬挂器上端接联顶为双外螺纹套管与悬挂器相连。悬挂器上端接联顶节，将悬挂器座入套管头下部本体内；节，将悬挂器座入套管头下部本体内；(3)(3)从套管头下部本体旁侧孔连接回收钻井液管线到从套管头下部本体旁侧孔连接回收钻井液管线到备用三通上备用三通上2021/9/2738(4)(4)第二层套管固井后，拆下全套防喷器、四通和双第二层套管固井后

29、，拆下全套防喷器、四通和双法兰短节或四通；法兰短节或四通；(5)(5)将套管头上部本体装在套管头下部本体上。下放将套管头上部本体装在套管头下部本体上。下放时注意对正该层套管悬挂器上部密封部位，以免损时注意对正该层套管悬挂器上部密封部位，以免损坏上密封；从对角方向拧紧、上平连接螺栓；套管坏上密封；从对角方向拧紧、上平连接螺栓；套管头上部本体内装入保护套，拧紧顶丝；上装四通和头上部本体内装入保护套，拧紧顶丝；上装四通和防喷器。在其以上全套井口装置通径应大于所用悬防喷器。在其以上全套井口装置通径应大于所用悬挂器最大外径；挂器最大外径；(6)(6)用手动试压泵从套管头试压孔泵入清水作密封试用手动试压泵

30、从套管头试压孔泵入清水作密封试验，试验压力按其额定工作压力，稳压验，试验压力按其额定工作压力，稳压30min30min，压降，压降不超过不超过0.5MPa0.5MPa2021/9/27393.3.下第三层或更多层套管的安装下第三层或更多层套管的安装(1)(1)其安装方法同其安装方法同2 2（1 1）2 2（4 4）(2)(2)将采气井口大四通安装在套管头上部本体上。注意将采气井口大四通安装在套管头上部本体上。注意 下放时对正该层套管悬挂器上部密封部位下放时对正该层套管悬挂器上部密封部位(3)(3)此步聚同此步聚同2 2（6 6）(4)(4)其上装采油树试压，然后换装转换四通和防喷器，其上装采油

31、树试压，然后换装转换四通和防喷器，按钻井设计要求试压按钻井设计要求试压2021/9/2740(五五)选用及安装要求选用及安装要求1.1.套管头额定工作压力应与所选用的防喷装置组合工套管头额定工作压力应与所选用的防喷装置组合工作压力一致；作压力一致；2.2.各连接部分的机械强度应符合相应标准；各连接部分的机械强度应符合相应标准；3.3.抗压强度应足以支撑各层套管及油管的重量抗压强度应足以支撑各层套管及油管的重量2021/9/2741二二.钻井四通钻井四通(一一)作用作用 安装于防喷器组合之间的承压件，在组合间形成主侧安装于防喷器组合之间的承压件，在组合间形成主侧通道，通过侧孔可安装节流管汇，可进

32、行压井、节流通道，通过侧孔可安装节流管汇，可进行压井、节流循环，挤注水泥及释放井内压力循环，挤注水泥及释放井内压力。(二二)型号表示方法型号表示方法2021/9/2742(三三)结构特点结构特点 1.1.侧孔可以是法兰或卡箍式连接；侧孔可以是法兰或卡箍式连接；2.2.其额定工作压力与防喷器组合一致；其额定工作压力与防喷器组合一致；3.3.通径大于最内层套管的最大内径或等于防喷器组合通径大于最内层套管的最大内径或等于防喷器组合的最大通径；的最大通径；4.4.安装位置：可直接与套管头相连或装于两闸板防喷安装位置：可直接与套管头相连或装于两闸板防喷器之间；器之间；5.5.防喷器与套管头本体上均有侧孔

33、，通过它们同样可防喷器与套管头本体上均有侧孔，通过它们同样可起到钻井四通的作用。但为避免高压钻井液或流体起到钻井四通的作用。但为避免高压钻井液或流体的冲刺而损坏，在非紧急情况下，不宜通过它们来的冲刺而损坏，在非紧急情况下，不宜通过它们来完成钻井四通的任务完成钻井四通的任务 2021/9/2743 第二节液压防喷器第二节液压防喷器 防喷器是钻井井口装置的主要组成部分。它是保安全、防喷器是钻井井口装置的主要组成部分。它是保安全、快速、优质钻开高压油、气层的关键设备快速、优质钻开高压油、气层的关键设备 液压防喷器的特点：液压防喷器的特点：动作迅速动作迅速 环形防喷器的液动封井时间一般不大于环形防喷器

34、的液动封井时间一般不大于 3030 秒秒 闸板防喷器的液动封井时间为闸板防喷器的液动封井时间为 3 38 8 秒秒 打开液动放喷阀的时间为打开液动放喷阀的时间为 3 3 秒秒 2021/9/2744 操作方便，安全可靠操作方便，安全可靠 井口防喷器的开井口防喷器的开,关均采用液压操作关均采用液压操作(是液压防是液压防喷器喷器)，气压或液压控制，气压或液压控制,闸板防喷器除可用气、闸板防喷器除可用气、液控制外，还备有手动锁紧装置液控制外，还备有手动锁紧装置,保证在密封情况保证在密封情况下不会自动打开下不会自动打开 现场维修方便现场维修方便 闸板防喷器的闸板坏了，环形防喷器的胶芯坏闸板防喷器的闸板

35、坏了，环形防喷器的胶芯坏了，在现场都可以进行更换。了，在现场都可以进行更换。2021/9/2745液压防喷器型号及表示方法液压防喷器型号及表示方法 19851985年以前，我国的液压防喷器型号都是以年以前，我国的液压防喷器型号都是以KPYKPY公公称通经称通经最大工作压力表示，其中最大工作压力表示，其中KPYKPY为勘探液压防喷为勘探液压防喷器的汉字拼音字母。公称通经以器的汉字拼音字母。公称通经以 cmcm单位表示并取其圆单位表示并取其圆整值，最大工作压力以整值，最大工作压力以kg/cmkg/cm2 2单位表示，如公称通经单位表示，如公称通经230cm230cm；最大工作压；最大工作压210k

36、g/cm210kg/cm2 2的液压防喷器，其型号的液压防喷器，其型号为为KPY23-210KPY23-210。2021/9/2746 19851985年始液压防喷器型号的字头仍为汉语拼音字母年始液压防喷器型号的字头仍为汉语拼音字母组成，公称通经以组成，公称通经以 cmcm单位表示并取其圆整值，最大工单位表示并取其圆整值，最大工作压力的单位则以作压力的单位则以MPaMPa表示。表示。例如公称通经例如公称通经230mm230mm，最大工作压力，最大工作压力21MPa21MPa的单闸的单闸板防喷器，型号为板防喷器，型号为FZ23FZ232121；公称通经；公称通经346mm346mm，最大工，最大

37、工作压力作压力35MPa35MPa的双闸板防喷器，型号为的双闸板防喷器，型号为2FZ352FZ353535；公；公称通经称通经280mm280mm，最大工作压力，最大工作压力35MPa35MPa的环形防喷器，型的环形防喷器，型号为号为FH28FH2835352021/9/2747目前液压防喷器的表示方法目前液压防喷器的表示方法2021/9/2748一一.环形防喷器环形防喷器 1.1.环形防喷器的用途环形防喷器的用途 环形防喷器通常与闸板防喷器配套使用，也可单独使用。环形防喷器通常与闸板防喷器配套使用，也可单独使用。它能完成以下作业它能完成以下作业 1)1)当井内有钻具、油管或套管时，能用一种胶

38、芯封闭各种当井内有钻具、油管或套管时，能用一种胶芯封闭各种不同尺寸的环形空间不同尺寸的环形空间 2)2)当井内无钻具时，能全封闭井口当井内无钻具时，能全封闭井口 3)3)在进行钻井、取芯、测井等作业在进行钻井、取芯、测井等作业中发生井涌时，能封闭方钻杆、取芯工具、电缆及钢丝绳中发生井涌时，能封闭方钻杆、取芯工具、电缆及钢丝绳等与井筒所形成的环形空间等与井筒所形成的环形空间 4)4)在使用调压阀或缓冲蓄能器控制的情况下，能通过在使用调压阀或缓冲蓄能器控制的情况下，能通过1818无细扣对焊钻杆接头，强行起下钻具无细扣对焊钻杆接头，强行起下钻具 (一一)概述2021/9/2749(根据胶芯根据胶芯形

39、状形状 )锥型胶芯环形防喷器锥型胶芯环形防喷器球型胶芯环形防喷器球型胶芯环形防喷器组合胶芯环形防喷器组合胶芯环形防喷器类类 型型2.2.环形防喷器的类型环形防喷器的类型2021/9/2750环形防形防喷器的器的结构构)壳体壳体顶盖顶盖胶芯胶芯活塞活塞3.3.环形防喷器的结构环形防喷器的结构2021/9/27512021/9/2752 关闭时关闭时，高压油从壳体中部油口进入活塞下部关，高压油从壳体中部油口进入活塞下部关闭腔，推动活塞上行，活塞推胶芯，由于顶盖的限闭腔，推动活塞上行，活塞推胶芯，由于顶盖的限制，胶芯不能上行，只能被挤向中心，贮备在胶芯制，胶芯不能上行，只能被挤向中心，贮备在胶芯支承

40、筋之间的橡胶因支承筋互相靠拢而被挤向井口支承筋之间的橡胶因支承筋互相靠拢而被挤向井口中心，直至抱紧钻具或全封闭井口，中心，直至抱紧钻具或全封闭井口，开井口时开井口时，操作液压控制系统换向阀换向，使高，操作液压控制系统换向阀换向，使高压油从壳体上油口进入活塞上部的开启腔，推动活压油从壳体上油口进入活塞上部的开启腔，推动活塞下行；关闭腔油泄压，作用在胶芯上的推挤力消塞下行；关闭腔油泄压，作用在胶芯上的推挤力消除，胶芯在本身弹性力作用下逐渐复位，打开井口除，胶芯在本身弹性力作用下逐渐复位，打开井口 4.4.工作原理工作原理2021/9/2753(二二)锥型胶芯环形防喷器锥型胶芯环形防喷器 锥型胶芯环

41、形防喷器的结构锥型胶芯环形防喷器的结构 2021/9/27542021/9/2755关井关井开井开井工作原理工作原理工作原理工作原理2021/9/27561)1)胶芯外侧面呈园锥形胶芯外侧面呈园锥形,锥面母线与胶芯轴线夹角为锥面母线与胶芯轴线夹角为 20202525胶芯由胶芯由2 23030块块(成偶数成偶数)铸钢支承筋与橡胶铸钢支承筋与橡胶 硫化而成，支承筋沿园环呈径向辐射状配置，硫化而成，支承筋沿园环呈径向辐射状配置，橡胶硫化在支承筋腹板的四周。胶芯外形像南瓜橡胶硫化在支承筋腹板的四周。胶芯外形像南瓜 ,故有故有“南瓜胶芯南瓜胶芯”之称之称 2)2)井压助封。封井时，活塞在液控压力推动下向

42、上运动，推挤胶芯，胶芯井压助封。封井时，活塞在液控压力推动下向上运动，推挤胶芯，胶芯向心收缩，支承筋相互靠拢，支承筋之间的橡胶被挤向井口，形成初步密向心收缩，支承筋相互靠拢，支承筋之间的橡胶被挤向井口，形成初步密封。作用在活塞下端面上的井内压力也推动活塞上行，使胶芯封闭得更紧封。作用在活塞下端面上的井内压力也推动活塞上行，使胶芯封闭得更紧密，从而提高了胶芯的密封性能密，从而提高了胶芯的密封性能 1.1.胶芯的结构特点胶芯的结构特点2021/9/27573)3)贮胶量大，胶芯筋板之间的橡胶均可挤向井口形成密封。其胶量比需要封贮胶量大，胶芯筋板之间的橡胶均可挤向井口形成密封。其胶量比需要封闭的空间

43、面积大得多。因此，它可以封闭不同形状、不同尺寸的钻具，也可闭的空间面积大得多。因此，它可以封闭不同形状、不同尺寸的钻具，也可以全封闭井口。由于贮胶量大以全封闭井口。由于贮胶量大 ，若胶芯损坏不严重，仍可密封，若胶芯损坏不严重，仍可密封 4)4)寿命可测。胶芯磨损后，需要靠增加活塞行程，多挤出贮备橡胶来填补。寿命可测。胶芯磨损后，需要靠增加活塞行程，多挤出贮备橡胶来填补。当活塞行程达当活塞行程达 最大值最大值(即活塞走到上顶点即活塞走到上顶点)，或者胶芯支承筋的上、下两端，或者胶芯支承筋的上、下两端分别靠紧时，说明胶芯的贮备橡胶已使用完，既使增大液控压力，胶芯也分别靠紧时，说明胶芯的贮备橡胶已使

44、用完，既使增大液控压力，胶芯也不能可靠密封。因此可以通过测量行程来测量胶芯的寿命。即在顶盖上与不能可靠密封。因此可以通过测量行程来测量胶芯的寿命。即在顶盖上与活塞上端对应的部位有一测孔，其内插一测杆用以指示活塞行程活塞上端对应的部位有一测孔，其内插一测杆用以指示活塞行程 2021/9/2758 5)5)胶芯工作以后逐步复原，能完全恢复到自环胶芯工作以后逐步复原，能完全恢复到自环形防喷器胶芯由状态，不影响钻具通过。液控形防喷器胶芯由状态，不影响钻具通过。液控压力、井内压力越高，封井时间越长，则胶芯压力、井内压力越高，封井时间越长，则胶芯完全恢复到自由状态所需时间也越长完全恢复到自由状态所需时间也

45、越长 6)6)更换胶芯容易。井内无钻具时，只要打开顶盖即可更换。更换胶芯容易。井内无钻具时，只要打开顶盖即可更换。即使在井内有钻具的情况下，也可用切割法更换胶芯，但要即使在井内有钻具的情况下，也可用切割法更换胶芯，但要求新胶芯的割口平整求新胶芯的割口平整 2021/9/27592.2.壳体结构特点壳体结构特点 锥形胶芯类环形防喷器的壳体与顶盖均为合金锥形胶芯类环形防喷器的壳体与顶盖均为合金钢铸造成型。并经热处理，制造较易，成本较低，钢铸造成型。并经热处理，制造较易，成本较低，其外径小于其它类型的环形防喷器，但高度较高其外径小于其它类型的环形防喷器，但高度较高 3.3.壳体与顶盖的连接壳体与顶盖

46、的连接 目前锥形胶芯类环形防喷器的壳体与顶盖连接有目前锥形胶芯类环形防喷器的壳体与顶盖连接有三种形式：大丝扣连接、法兰连接、爪块连接三种形式：大丝扣连接、法兰连接、爪块连接 2021/9/27604.4.活塞、油路及密封结构特点活塞、油路及密封结构特点1)1)活塞结构特点活塞结构特点(1)(1)活塞上部内腔为园锥形，母线与轴线的夹角活塞上部内腔为园锥形，母线与轴线的夹角202025,25,与胶芯背锥相配，由于锥度较小，封闭所与胶芯背锥相配，由于锥度较小，封闭所需的活塞轴向上推力也小，但相应的活塞行程要增需的活塞轴向上推力也小，但相应的活塞行程要增加，从而增加了整个防喷器的高度。故比同规格的加，

47、从而增加了整个防喷器的高度。故比同规格的其它类型环形防喷器高其它类型环形防喷器高20%20%左右左右(2)(2)活塞的上、下封闭支承部位间距大，扶正性能好，活塞的上、下封闭支承部位间距大，扶正性能好，不易卡死、偏磨、不易卡死、偏磨、拉缸或粘合，增加了密封寿命拉缸或粘合，增加了密封寿命；(3)(3)结构简单、制造容易、拆装方便结构简单、制造容易、拆装方便 2021/9/27612)2)油路结构特点油路结构特点2021/9/27623)3)密封结构特点密封结构特点(1)(1)固定密封采用矩形密封圈、固定密封采用矩形密封圈、O O型密封圈或带垫型密封圈或带垫环的环的O O型密封圈；型密封圈；(2)(

48、2)活动密封采用唇形密封圈或双唇形密封圈，具活动密封采用唇形密封圈或双唇形密封圈，具有压力自封作用有压力自封作用 2021/9/2763结构结构(三三)球型胶芯环形防喷器球型胶芯环形防喷器2021/9/27642021/9/2765关井关井开井开井工工 作作 原原 理理工作原理工作原理2021/9/27661.1.球型胶芯结构特点球型胶芯结构特点 1)1)胶芯呈半球状胶芯呈半球状,它是由它是由10101414块沿半球面呈辐射状配置的弓形支块沿半球面呈辐射状配置的弓形支承筋与橡胶硫化而成，支承筋用合金钢铸造。承筋与橡胶硫化而成，支承筋用合金钢铸造。2)2)不易翻胶。在封井状态，井压使胶芯中部橡胶

49、上翻，而支不易翻胶。在封井状态，井压使胶芯中部橡胶上翻，而支承筋的球面上顶板阻止橡胶上翻，这样，使橡胶处于封闭的受承筋的球面上顶板阻止橡胶上翻，这样，使橡胶处于封闭的受挤压状态。因此，可承受巨大的挤压力，而不致于撕裂挤压状态。因此，可承受巨大的挤压力，而不致于撕裂 3)3)漏斗效应。漏斗效应。2021/9/27674)4)橡胶贮备量大。球形胶芯的橡胶贮备量比其它胶芯橡胶贮备量大。球形胶芯的橡胶贮备量比其它胶芯大得多，在强行起下钻具被磨损以后，有较多的备用大得多，在强行起下钻具被磨损以后，有较多的备用橡胶可陆续挤出补充。在起下钻过程中不用换胶芯。橡胶可陆续挤出补充。在起下钻过程中不用换胶芯。特别

50、适宜海洋浮式钻井船上由于海浪冲击而引起钻具特别适宜海洋浮式钻井船上由于海浪冲击而引起钻具与胶芯频繁磨擦的场合使用与胶芯频繁磨擦的场合使用 5)5)井压助封。作用在活塞内腔上部环形面积上的井内压力向上推活塞，井压助封。作用在活塞内腔上部环形面积上的井内压力向上推活塞，促使胶芯封闭更加紧密，增加密封可靠性促使胶芯封闭更加紧密，增加密封可靠性 2021/9/27686)6)摩擦力小，开关所需油量较大。活塞的上推力部分由摩擦力小，开关所需油量较大。活塞的上推力部分由支承筋承受，而支承筋与顶盖之间是金属与金属接触，支承筋承受，而支承筋与顶盖之间是金属与金属接触，摩擦阻力小。但是，由于球形胶芯含胶量多，变