井口装置及采油树讲座(2)剖析
石油常用地面装备(井口、采油树、阀门)
160mm 65mm EE -29-121℃
（4）70型井口剖视图
1、采油气井口装置及附件
1、采油气井口装置及附件
（5）105型自喷井口
主要技术参数
工作压力 采油树主通径
规范级别 性能级别
105MPa 78mm PSL2 PR1
油管头通径 采油树旁通径
材料级别 额定温度
160mm 65mm EE -29-121℃
一体化四通油管悬挂器 悬挂器尺寸
7"未回接：275/280mm 7"回接：175/180mm
常规油管悬挂器
1、采油气井口装置及附件
（10）手动双闸板光杆防喷器
型号 2SFZ65-21 通径
65mm
额定压力 21/35MPa 额定温度 -29-121℃
1、采油气井口装置及附件
（11）随动光杆调偏密封器
WE型套管悬挂器： 手动激发密封，密封可靠、安全、方便；适用于低管重以及浅井低压工况；适用于 JMP所有套管头及四通。
2、套管头及套管悬挂器
（6）套管头防磨套及取送工具
套管头防磨套
防磨套投送工具
套管头试压塞
提纲
油气开采常用地面装备
1 采油气井口装置及附件 2 套管头及套管悬挂器 3 常见阀门
3、常见阀门结构
（9）钻采一体化四通及采油（气）树
1、采油气井口装置及附件
（9）钻采一体化四通配套油管悬挂器 1、采用心轴式结构，油管挂与一体化四通本体采用橡胶密封，下部悬挂和上 部提升内螺纹均为 3-1/2″EUE扣；带3″BPV螺纹（背压阀螺纹），油管挂 公称外径7″。 2、执行API 6A第19 版的标准，材料级别EE，温度级别PU, 产品规范级别PSL3 ，性能要求级别PR1。
采油树及井口装置上井步骤
采油树及井口装置上井步骤一、试压前准备。
①：准备试压盲板、配套螺栓、钢圈、试压接头、打压泵。
②：采油树与油管头四通连接。
③：试压盲板与油管头四通连接。
④：试压接头与试压盲板的打压孔连接，将试压管线的一端连接在打压泵上，另一端连接在试压接头上。
⑤：将气管线、水管线与打压泵连接。
二、试压前的检查。
①：准备试压材料和设备时，应检查准备的材料和设备是否损坏。
②：检查压力表是否损坏，指针是否归零，以及压力表的量程是否合适。
③：检查法兰连接处缝隙大小是否一致，螺栓是否上紧，钢圈是否入槽。
④：检查各路管线是否连接稳妥，试压通道阀门开关是否正确。
⑤：检查各路管线是否有破裂、泄露。
⑥：检查泄压孔是否关闭，水源、气源是否打开。
⑦：准备试压之前应再次仔细检查采油树及油管头四通的各个位置，确认无误后，方可试压。
三、试压步骤。
备注：**为设备的压力等级。
四、试压安全注意事项。
①：试压操作人员必须按照试压操作规程操作。
②：试压前应在周围牵上警示带，示意此范围为高压危险范围。
③：试压中人不能正对打压口、堵头、泄压口等危险位置站立。
④：试压中人不能越过警示带进入高压危险范围内。
⑤：稳压时需要留有专人在旁看守。
⑥：泄压时应注意泄压口有无行人，确认无误后，方可泄压。
五、设备保养。
①：试压完成后，应用干净的柴油将设备表面擦拭干净。
②：将试压盲板卸下后，应用干净的柴油将钢圈槽擦拭干净，并抹上黄油。
③：试压结束后，需对各个阀门注脂。
（密封脂应选用7603采油树密封脂）六、上井工具及设备准备。
①：采油树及油管头四通。
②：脖颈法兰及配套螺栓。
③：转换法兰及配套螺栓。
④：油管挂及油管送入短接。
⑤：防磨套及取出工具。
⑥：注脂枪及密封脂。
⑦：手压泵；压力表；考克。
⑧：金属密封件；钢圈。
⑨：工具箱及配合接头。
七、吊车装车注意事项。
①：吊装前必须做好安全准备，专人负责安全。
②：吊装前应结合装车现场认真的考虑设备的放置空间。
③：吊装时，起重臂下严禁站人、指挥、作业。
井口装置及采油树阀门常见故障的原因分析及排除方法王刚马超张宝
井口装置及采油树阀门常见故障的原因分析及排除方法王刚马超张宝发布时间：2021-10-27T02:30:01.369Z 来源：《中国科技人才》2021年第20期作者：王刚马超张宝[导读] 井口装置及采油树是油气钻采设备中最关键的安全设备之一，而阀门又是构成井口装置及采油树的重要部件。
胜利油田胜机石油装备有限公司山东省东营市 257000胜利油田胜机石油装备有限公司山东省东营市 257000胜利油田胜机石油装备有限公司山东省东营市 257000摘要：井口装置及采油树是油气钻采设备中最关键的安全设备之一，而阀门又是构成井口装置及采油树的重要部件。
一般根据地层变化，环境不同，井压各异，油气状态，油气密度及所含有害物质的种类和组份的大小组成不同规格、型号的井口装置及采油树，最简易的由3只阀门组成，压力省14MPa，最复杂的由15只阀门组成，压力由105VLPa。
由于井口装置及采油树是安装在井口位置，用于悬挂油套管，分隔油套管之间的环空，起着密封、截断、接通油气通路，调节流量和压力的重要作用。
因此，通常采用耐高温高压，抗硫化氢的专用工业闸阀，井口装置采油树阀门常见故障是泄露和阀门打不开等，别看阀门的这些故障简单，但是应用在高压，含有硫化氢有害气体的场合，一旦发生泄露将会形成严重后果。
井口装置是能源采集的基础，而在实际工程中，井口装置以及采油树阀门会出现一些故障或者问题，本文通过对采油树阀门的分析，对这一问题进行研究解决。
关键词：采油树；阀门；井口装置；故障分析前言：能源开采工程是我国乃至世界的一项重大项目，对能源的有效利用有着至关重要的地位，能源关系着全球的经济命脉，所以开采技术对于每个国家来说都是一项值得更深入研究的学科。
井口装置则是能源开采必不可少的一个装置。
没有井口装置也就没有办法进行开采，本文则是对井口装置中采油树进行了研究，探讨其在应用中所能发生的故障和排除方法。
1、井口装置和采油树阀门的故障分析1.1井口装置和采油树阀门井口装置是石油、天然气钻井中，安装在井口用于控制气、液（油、水等）流体压力和方向，悬挂套管、油管，并密封油管与套管及各层套管环形空间的装置。
井口和采油树培训资料
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阀门面封
面密封 阀座面密封也是一种截 面较小的lip seal，主要用于 在低压情况下，阀体与阀座 的密封。弹簧金属与杆密封 相同，密封材料用的是填充 聚醚醚酮树脂PEEK。 PEEK最高适应温度在 480℉，填充适当物质可以提 高其温度性能。磨阻系数低 ，稳定性好，特别适合做面 密封一类的静密封。 PTFE和PEEK都是可以 直接暴露在NACE 酸性环境 中的非金属材料。
阀门结构特点
力学性能：摩擦系数极小，是全氟表面的重要特征，又由于氟-碳链 分力极低，所以聚四氟乙烯具有不粘性；聚四氟乙烯在-196-260 ℃的 较广温度范围内均保持优良的力学性能；
7、提供最可靠的安全保障－－金属对金属密封的阀杆后座能允许阀 体在容纳压力的情况下更换盘根。
8、阀盖与阀体采用金属对金属密封,密封钢圈采用300系列的不锈钢制 造， 有些密封钢圈的外形结构设计，可以使密封钢圈重复使用多次 ，而无需进行更换。
3、阀板与阀座之间采用金属对金属密封。 4、绝对闭合－阀座与阀板的表面经过精密磨和手工研磨
确保平面度，保证相互之间相互吸合， 使密封更加可靠 。 5、阀座与阀体的密封采用PEEK +Incoloy弹性骨架,该 PEEK材料具有优良的密封性能，能够在超低温和超高温 条件下正常工作, 抗各类酸的腐蚀，该密封使阀门实现进 口端密封。 6 、阀杆与阀盖的密封采用进口盘根，其材料为 777PTFE+Incoloy弹性骨架，该U形盘根最大可承受 20000Psi的压力，可以耐低温-120℃, 耐高温288℃ ,并能抗 各类酸的腐蚀。
金属材料的化学成分分析，热处理硬度控制（按照NACE要 求）是重要的试验内容。
自喷井井口装置及采油生产安全技术
自喷井井口装置及采油生产安全技术一、井口装置井口装置包括套管头、油管头、采油树三个部分，即有悬挂密封部分、调整控制部分和附件组成，其基本衔接方式有螺纹式、法兰式和卡箍式三种。
1.悬挂密封部分由套管头和油管头两部分组成。
(1)套管头套管头的作用是衔接下井的各层套管、密封各层套管的环行空间。
表层套管与其法兰之间，有的是丝扣联接，有的是焊接(即将表层套管和顶法兰用电焊焊在一起)。
油层套管和法兰大小头，普通用丝扣衔接后座在表层套管顶法兰上，用螺栓把紧，用钢圈密封。
法兰大小头的上法兰与套管四通或三通衔接。
近年来，有的油井已不用法兰大小头了，而是一片法兰代替了法兰大小头，即用电焊将两层套管焊在同一个法兰盘上。
(2)油管头油管头作用是悬挂下人井中的油管，密封油、套管环行空间。
在油田开发中，各项采油工艺不断改革，为了和不压井起下作业相配套，近年来对油管头也举行了相应的改进，经改进定型的油管头结构是顶丝法兰油管挂，它是通过油管短节以丝扣与油管悬挂器(萝卜头)衔接在一起，并坐在顶丝法兰盘上。
顶丝法兰盘置于套管四通上法兰和原油管挂下法兰之间，顶丝法兰的上、下均用钢圈，用多条螺栓固紧并达到密封。
(3)合成一体的井口悬挂密封装置近年来已将单层套管头和油管头合成一个整体。
油管通过油管短节以丝扣和油管悬挂器衔接后，坐在套管法兰内，压紧密封圈，密封油、套环行空间，并用四条螺丝紧平和加压。
2.控制调整部分油井的控制调整部分叫做采油树，其作用是控制和调整井中的流体，实现下井工具仪器的起下等。
采油树由大小闸门、三通和四通等部件组成。
按衔接方式不同，可分为三种类型：(1)以法兰衔接的采油树。
如松Ⅱ型，这种采油树除了压力表、考克之外的各个闸门、三通以及四通之间均用法兰衔接，所以称之为以法兰衔接的采油树。
(2)以丝扣衔接的采油树。
如胜251型等，即大小闸门、四通、三通等之间均用丝扣衔接在一起。
(3)以卡箍衔接的采油树。
如大庆160微型采油树。
(二)井下作业基础知识解读
3、 历次相关作业情况简述（选井依据）
按时间排序简述历次作业情况，详细叙述最近一次作业情况。
4 、施工目的及要求
简述施工的地质目的和地质要求，并进行效果预测。
5 、与安全环保、井控相关的情况提示 1) 与邻井油层连通情况及气（汽）窜干扰情况； 2) 本井和邻井硫化氢等有毒有害气体检测情况； 3) 本井或邻井目前地层地层压力或压力系数、气油比、提供本 井产层，特别是作业层的性质(油、气、水)等； 4)提供井场周围500m（含硫化氢油气田探井井口周围3km、生产 井井口周围2km)的居民住宅、学校、厂矿等环境敏感区域的说明，并 提出相应的井控提示等； 5) 其它风险提示。 6、井况及生产管柱数据：井下落物情况，套管技术状况及生产 管柱数据等。
（五）防喷器压力等级的选择
防喷器压力等级的选用原则上应大于施工层位目前最高地层压力、
所使用套管抗内压强度及套管四通额定压力中最小者。一般情况下：浅 井应选14兆帕；井深2000米至4000米的中深井应选21兆帕至35兆帕；井
深4000米至7000米的深井预计井口最高压力可能达到70兆帕至105兆帕，
容是合理确定施工步骤，保证达到施工目的。主要有以下内容：
1、 设计依据及施工目的：根据地质设计和工程设计要求，编 写施工设计。 2、 施工准备：包括队伍、设备、材料、修井工具和井控装备 等准备。
3、施工步骤及技术要求：根据工程设计，列出详细的作业步
骤及技术要求。
Hale Waihona Puke 4、 井控设计：根据工程设计井控要求和本井具体情况，编写井 控措施或详细的井控设计，并附井控设备安装示意图。
等有毒有害气体的井。
九）各类设计应包括的主要内容
（一）地质设计
井下作业地质设计是根据油田开发需要，结合单井生产状况或油 田综合调整方案要求，为保证油水井正常生产或进一步提高单井产量、 改善开发效果而编制。主要包括以下内容。
井口装置及采油树讲座解析
符合这个要求的井口本体称为全开孔径。
本体最小垂直全开通径与下部所接套管的最大 尺寸应符合表3 的对应关系。
表3 本体最小垂直全开通径和套管最大尺寸
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井口装置及采油树讲座
表3 本体最小垂直全开通径和套管最大尺寸
公称连接器 连接器公称尺寸和通径 in
7-1/16 7-1/16 7-1/16 7-1/16 7-1/16 7-1/16
17 20 23 29 38 38 24 32 36 40 49 40.5 40.5 51.0 53.5 53.5 54.5 61.0 72.0 60.0 65 84 84 84 87.5 87.5 94 94 94 94
规定通径直径③ in
6.413 6.331 6.241 6.059 5.795 5.795 7.972 7.796 7.700 7.600 7.386 9.894 9.894 9.694 8.379 8.379 12.459 12.359 12.191 10.616 15.062 14.822 14.822 14.822 17.567 17.567 18.936 18.936 18.936 18.936
目录（一）
一、井口装置的主要技术要求
1、井口装置的钢材特性 2、额定工作压力 3、材料
4、垂直通径
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井口装置及采油树讲座
1、井口装置的钢材特性
井口装置的主体及其配件大部分由钢制成 其钢材特性应等于或大于表1中的规定 应能够在规定的额定温度环境中使用
2020年10月30日
材料级别
AA——一般工况 BB——一般工况 CC——一般工况 DD——酸性工况 EE——酸性工况 FF——酸性工况 HH——酸性工况
采油井口装置及安全控制系统设计分析
采油井口装置及安全控制系统设计分析发布时间：2021-07-12T16:04:07.197Z 来源：《科学与技术》2021年8期作者：耿炜柏林田怀智[导读] 为高质规避工作人员在石油能源开采作业中的低效、安全性低、耿炜柏林田怀智长庆油田分公司采油十二厂，甘肃庆阳 745401摘要：为高质规避工作人员在石油能源开采作业中的低效、安全性低、人工负荷量过大等不良问题，合规完成日益繁重的能源开采任务，促进我国石油能源开采量的稳步提升。
基于我国社会整体长足进步的新形势下，设计人员应对开采工作中核心性采油井口装置及其安全控释系统进行与时俱进的升级优化。
通过采油树、油管头、套管头这三项重点井口装置的细化设计，充分发挥液压控制系统的众多优势特点，科学规划出液压系统设计方案及易熔塞回路，多方位展示采油井创新、实用等积极性设计效果。
关键词：采油井口装置；安全控制系统；设计因全球经济在近年间的高速增收，使得各国对自然能源资源的需求量日渐增长，导致各类资源供求矛盾冲突层出不穷。
我国因幅员辽阔，石油资源储备总量原本丰富充足。
然而随着我国市场经济的健康发展，我国石油能源危机日趋严峻。
社会大众日常生活、生产对石油、天然气等资源能源的现实性需要量连续提高。
促使石油的开采形式正从传统陆地发展为海洋作业，催化石油开采复杂性、危险性及人工工作负荷逐步提升。
对此，为在保障工作人员开采作业安全这一重要性前提下，科学增大能源资源的开采率，则需设计人员进一步优化油井井口装置及其安全控制系统。
1 采油井口装置的概述及设计1.1 采油井口装置的介绍一般情况下，“采油树”、“油管头”、“套管头”这三项重要构件组成了采油井口[1]。
其核心性应用价值为井口固定，将套管柱完成与井口的衔接，对管间的封闭性环形空间实现控制，悬吊油管、调整油井的压力及流量，以及将油液向进口部位的油管充分导引。
并在指定情况下，能够及时关闭油井。
可广泛引用在注水、酸化压裂等作业中1.2 采油井口装置的设计1.2.1 采油树采油树作为井口装置统一阀门上方的主体构成，由套管、生产、清蜡的阀门以及三通或四通形式的油管、节流阀等构件协同搭建。
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4、垂直通径
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1、井口装置的钢材特性
井口装置的主体及其配件大部分由钢制成 其钢材特性应等于或大于表1中的规定 应能够在规定的额定温度环境中使用
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额定工作压力 psi
2000 3000 5000 10000 15000 20000 2000 3000 5000 10000 15000 2000 3000 5000 10000 15000 2000 3000 5000 10000 2000 3000 5000 10000 5000 10000 2000 3000 5000 10000
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4、垂直通径 垂直通经：
是指能够通过工具或井下没备的最小垂直孔径。
API 要求井口本体垂直通径应比本体上的套管 通径约大0.8mm（1/32in）。
符合这个要求的井口本体称为全开孔径。
本体最小垂直全开通径与下部所接套管的最大 尺寸应符合表3 的对应关系。
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2、额定工作压力
最大额定工作压力： 是指设备运转时的最大操作压力 使用设备时，应避免设备承受的压力 高于额定工作压力
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3、材料
井口设备所采用的材料应符合表2 的材料要求
表2 井口装置材料要求
材料级别
AA——一般工况 BB——一般工况 CC——一般工况 DD——酸性工况 EE——酸性工况 FF——酸性工况 HH——酸性工况
本体、盖和法兰 碳钢和低合金钢 碳钢和低合金钢
不锈钢
碳钢和低合金钢 碳钢和*低*合金钢
不锈*钢* ** 抗腐蚀合金**
材料最低要求
压力控制件、阀杆和心轴式悬 碳钢和挂低器合金钢 不锈钢 不锈钢
碳钢和低合金钢** 不锈钢** 不锈钢**
碳钢和低合金钢**
*应按照NACE HR-01075标准确定 **应符合NACE HR-01075标准
尺寸② 外径 in
7 7 7 7 7 7 8-5/8 8-5/8 8-5/8 8-5/8 8-5/8 10-3/4 10-3/4 10-3/4 9-5/8 9-5/8 13-3/8 13-3/8 13-3/8 11-3/4 16 16 16 16 18-5/8 18-5/8 20 20 20 20
主体下部套管 公称重量 lb/ft
表1 井口装置钢材特性
项目 最低抗张强度 psi (Mpa) 最低屈服强度 psi (Mpa)
2in 最小伸长 % 最小收缩面积 %
最高含碳量 % 最高含锰量 % 最高含硫量 % 最高含磷量 %
1类 70000(483) 36000(248)
22 30 ③ ③ ③
2类 90000(621) 60000(414)
②用4类钢制成的法兰认为是易于焊接的，然而经 验证明，在各种情况下最好适当预热，而且在 40°F(4℃)以下的大气温度电焊时，必须预热。
③指在这一规范中没有列出1、2、3类材料的化学 分析数据是有意的，以使制造厂商有充分的自由去 研制适合这一重要服务领域所遇到的多种要求的钢 材。
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17 20 23 29 38 38 24 32 36 40 49 40.5 40.5 51.0 53.5 53.5 54.5 61.0 72.0 60.0 65 84 84 84 87.5 87.5 94 94 94 94
规定通径直径③ in
6.413 6.331 6.241 6.059 5.795 5.795 7.972 7.796 7.700 7.600 7.386 9.894 9.894 9.694 8.379 8.379 12.459 12.359 12.191 10.616 15.062 14.822 14.822 14.822 17.567 17.567 18.936 18.936 18.936 18.936
表3 本体最小垂直全开通径和套管最大尺寸
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表3 本体最小垂直全开通径和套管最大尺寸
公称连接器 连接器公称尺寸和通径 in
7-1/16 7-1/16 7-1/16 7-1/16 7-1/16 7-1/16
9 9 9 9 9 11 11 11 11 11 13-5/8 13-5/8 13-5/8 13-5/8 16-3/4 16-3/4 16-3/4 16-3/4 18-3/4 18-3/4 21-1/4 20-3/4 21-1/4 21-1/4
18 35 ③ ③ ③ ③
3类 100000(690) 75000(517)
17 35 ③ ③ ③ ③
4类 70000(483) 45000(310)
19 32 0.35 0.90 0.05 0.05
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表1 井口装置钢材特性的说明：
①1、2、3、4类这些名称是API井口设备和阀门标 准化委员选定的命名方法，用以鉴别属于表列抗 张强度范围的材料。
注： 1、井口本体上部连接；2、套管的最大尺寸和最小重量根据孔径而定；3、能径按API Spec.5A规定。
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井口主体最小垂直全 开通径 in
6.45 6.36 6.28 6.09 5.83 5.83 8.00 7.83 7.73 7.62 7.41 9.92 9.92 9.73 9.41 9.41 12.50 12.39 12.22 10.66 15.09 14.86 14.86 14.86 17.59 17.59 18.97 18.97 18.97 18.97
欢迎各位同仁赐教
请留下宝贵建议
汪永山
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井口装置及采油树讲座
汪永山
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主要内容
一.井口装置的主要技术要求
二.井口装置 三.采油树
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目录（一）
一、井口装置的主要技术要求