课件四 压井与内防喷工具

第一部分 概述
冲蚀
4.流体中固相对井控系统的损坏非常严重。 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 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。
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 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 上非常简单实用。
第一部分 概述
腐蚀
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 和二氧化碳。
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 蚀作用已在NACE中有描述。NACE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 度降到200ΟF（93℃）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200ΟF以上。就 没有硫化氢的腐蚀问题发生。
• 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
第一部分 概述 第二部分 内防喷工具应用 第三部分 案例分享
第二部分 内防喷工具
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
使用中存在问题
第二部分 内防喷工具
第一部分 概述
临界流速
由图可知： 1.可压缩流体的速度随压力的降低而增加。 2.高气/液比率比低气/液比率更容易发生冲蚀。 3.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 旋转接头和短半径弯接头在大约40ft/s的速度下，甚至压力高达 15000psi时可保持完好6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 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40Ο-50Ο的时候 。
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
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
工作环境
第二部分 内防喷工具
正确使用内防喷工具
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
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 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 快疲劳破坏 。
浮阀公接头断裂 哈15-2井 浮阀
第二部分 内防喷工具
正确使用内防喷工具
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； 对于空气钻井，可以选用密封良好的箭型
根据流体连续性原理，流体存在流量守恒定律，即流速和截 面积的乘积为恒定值，即为VA=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。
第一部分 概述
目前，国内没有流体磨损方面手册。APR RP14E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：
式中 Ve— 流体冲蚀速度，ft/s; p — 操作压力,psi；
✓ 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 行关闭。如果无法完全关闭，应迅速打开旋塞，防止旋塞刺 坏。
第二部分 内防喷工具
正确使用内防喷工具
• 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
S1— 平均液体相对密度； T — 操作温度，o R;
z — 气体压缩系数；
c— 经验常数，非连续工作c=125，连续工作c=100；
ρ— 操作温度下气体/液体混合密度，lb/ft3；
R— 气体/液体比率，标准条件下，ft3/bbl；
Sg— 气体相对密度； A — 需要的最小过流面积，in2/（1000bbl/d）
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 是非常突然的。所需的环境不像硫化氢那样可以预测。
第一部分 概述
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 定要“高标准、笔直和齐平”，而螺纹连接不属于此。螺纹一般 是“V”型扣型，应力集中部位在“V”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。
1.现场对内防喷工具维护保养不到位
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、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 影响使用性能。
内腔严重锈蚀第二部分 内防源自工具2.现场人员对内防喷工具使用不正确
备用旋塞开关处于半开半 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 压阀的顶开装置未打开；顶开装 置的顶开杆倒装。
干裂的泥浆颗粒
第二部分 内防喷工具
3.钻机安装不正，井口偏斜幅度大, 旋塞承受的交变应力
如果现场存在上述情况 ，则会造成整个井口震荡幅 度较大，钻具摆幅增大，势 必会加大方钻杆上部接头处 的承受力，过早引起上旋塞 产生交变应力疲劳发生刺漏 。
交变应力疲劳
第二部分 内防喷工具
4.钻井参数或钻井组合选择不合理
课件四 压井与内防喷工 具
2020年5月17日星期日
第一部分 概述 第二部分 内防喷工具应用 第三部分 案例分享
冲蚀
第一部分 概述
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 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。