井下作业井控设备
井控设备
井控设备1.井控设备：实施油气井压力控制技术的一整套专用设备，仪表与工具。
2.井控设备的功用:①预防井喷；保持井内压力平衡，防止井喷条件的形成。
②及时发现溢流；通过监测手段及早发现，尽早采取措施。
③迅速控制井喷；关井制止溢流，可控制的排放及重建井内压力平衡。
④处理复杂情况；在油气井失控的情况下，进行灭火抢险等处理作业预防，监测，控制，处理。
3.环形防喷器功用：①封零。
②封环空。
③强行起下钻作业。
4.环形防喷器的合理使用：①现场不做封零实验，应按规定做封环空实验。
②在封井状态下，可慢速上、下活动钻具，但不许转动钻具。
③封井强行起下钻时，只能通过18度坡度的对焊钻杆接头。
④液控油压最大不超过15MPa,通常调至10.5MPa.⑤不许长期关井。
⑥严禁微开环形防喷器泄降套压，严禁用作刮泥器。
⑦胶芯配件应妥善保管。
5.闸门防喷器的功用：①当井内有管具时，用与管具相应的半封闸板封环空。
②空井时。
用全封闸板全封井口。
③海洋钻井特殊情况下，用剪切闸板，剪断钻具并全封井口。
④有的半封闸板可用以悬挂钻具。
⑤客体测孔连接管线后，可循环钻井液或放喷。
⑥可以长期关井。
6.手动闸板防喷器的组成：壳体、闸板总成、闸板轴、丝杠、止推轴承、备帽。
7.手动闸板防喷器的工作原理：①关井操作时，右旋手轮，通过丝杠带动螺纹推动闸板轴连同闸板向井口中心移动，直到两闸板合拢关闭为止。
②开井时，左旋手轮，通过丝杠带动螺纹连同闸板轴及闸板离开井口中心，直到两闸板缩回到闸板腔内。
8.闸板防喷器的合理使用：①半封闸板的尺寸与所用管具尺寸相符（特殊井下套管时，必须换装与套管尺寸相符的防喷器芯子）。
②半封闸板封井后，不能转动钻具，不宜上、下活动钻具。
③半封闸板不准在空井条件下试开关。
④井内有管具时，禁止用全封闸板封井。
⑤长期封井后应锁紧闸板并将三位四通阀扳至中位。
⑥长期封井后，开井前应先解锁，再液压开井。
⑦锁紧或解锁时，手轮应旋够给定圈数，以确保锁紧或解锁到位。
井控设备
SY5052—84《液压防喷器》规定，D分9种： 180mm、 230mm、 280mm、 346mm、 426mm、 476mm、 528mm、 540mm、 680mm。
我国液压防喷器的规格系列
公称通径
mm
in
最大工作压力MPa
1、 井口防喷器组合配套基本型式 压力等级14MPa井口防喷器组合形式：
1-环形防喷器 2-单闸板防喷器 3-双闸板防喷器 4-钻井四通 5-套管头
压力等级为21MPa 的防喷器组合形式
1-环形防喷器 2-单闸板防喷器 3-双闸板防喷器 4-钻井四通 5-套管头
压力等级35MPa 的防喷器组合形 式
图7
A、单四通配置示意图
单四通井口井控管汇示意图
0-—防溢管； 1-—环形防喷器； 2-—单闸板防喷器； 3-—双闸板防喷器 4-—四通； 5-—套管头； 6-—放喷管线； 7-—压井管汇； 8-—防喷管汇；
B、双四通配置示意图
三、液压防喷器的特点
1.关井动作迅速
闸板防喷器利用液压能够在3～8s内实现关井； 环形防喷器利用液压能够在30s内实现关井；
表层套管508mm（20〞） 装配防喷器公称通径540mm(211/4 〞)；
技术套管339.7mm（133/8〞） 装配防喷器公称通径346mm(135/8 〞)；
技术套管244.5mm（95/8〞） 装配防喷器公称通径280mm(11 〞)；
油气层套管177.8mm（7〞） 装配防喷器公称通径280mm(11 〞)。
2.操作方便
开关井是利用液压传动的方式，而非机械的 方式，并可直接在司钻台遥控。
井控设备
井控设备
井控设备概述
随着井下作业技术的发展，井控设备也在不断地改 进与完善，由单一的手动防喷器发展成液压防喷 器，为井下作业的安全提供了保障，保护了井下作 业人员、井下作业设备、油(气)井的生产安全，使 油(气)田的勘探与开发获得更好的效益。 在井下作业中，对于一些油(气)井，如果井控设备 的安装、维护、使用不当，就会有井喷或失控等重 大事故发生。所以，井下作业人员对井控设备必须 具有一定的基础知识和正确、熟练的操作技能，使 井控设备发挥应有的效能，确保井下作业的安全、 优质、高效，便油(气)井获得高产、稳产。
井控设备的组成及功用
井控设备
井控设备概述
一、井控设备的组成 7.修井液加重、除气、灌注设备
主要包括修井液加重设备、修井液气体分离器、常 压式或真空式修井液除 气器、起管柱自动灌液装置 等。
井控设备的组成及功用
井控设备
井控设备概述
一、井控设备的组成 8.井喷失控处理和特殊作业设备 主要包括不压井强行起下管串加压装置、自封 头、旋转防喷器、灭火设备、拆装井口设备、工 具等。
井控设备的组成及功用
井控设备
井控设备概述
四、防喷器的型号 例如： 1.FZ18-21表示公称通径为180mm，最大工 作压力为21 MPa 的单闸板防喷器。 2.2FZ18-35表示公称通径为180mm，最大工 作压力为35 MPa 的双闸板防喷器。 3.FH18-35表示公称通径为180mm，最大工 作压力为35 MPa 的环形防喷器。
井控设备
井控设备概述
一、井控设备的组成
防喷器 防喷器控制台
井控设备的组成及功用
射孔防喷器（闸门）及防喷管 简易防喷装置 内防喷工具 压井、节流管汇 采油树
井控设备的日常检查
井控设备的日常检查井控日常检查是钻井过程中的重要组成部分，在开钻前或施工过程中，对井控设施及所需材料等进行日常检查，对检查情况进行详细的记录并由主管领导签字验收。
井控日常检查的内容主要包括：1.井控设备配套情况检查首先依据钻井工程设计对井控设备配套进行检查。
对液控系统应检查控制系统的型号是否能够满足作业过程中对井的控制要求，检查环形防喷器、储能器及管汇的压力情况，油箱的容量、液面、储能器的预充压力是否符合要求。
检查防喷器组的情况，包括自封头、环形防喷器、半封闸板防喷器、全封闸板防喷器的规格，开关位置，测试压力(低/高)，关闭所需的油量，关闭所需的时间。
防喷器配套装置，包括液控阀、放喷阀、压井管线单向阀、压井管线阀、节流管汇、放喷管汇、压井管线、旋塞阀、管柱内防喷器以及循环头等，应检查其规格、压力测试情况。
2.主要设备及配套装置检测情况检查防喷器设备及配套装置在整体安装后，要对检测情况进行检查，检查内容包括：(1)放喷管汇是否进行过压力测试。
(2)放喷管汇的各阀是否进行过单独试压。
(3)各阀的开关是否灵活。
(4)是否打开放喷阀对调节阀体进行过测试。
(5)对防喷器液压控制管线进行详细的检查，是否有漏失。
(6)所有备用管线及阀是否无堵塞，并进行了试压。
(7)没用的操作阀是否关闭或断开。
(8)是否安装了手动锁紧杆和手轮。
(9)所有的操作阀是否加以标记。
检查储能器中是否储存足够的压力和液量。
通常储能器的容量应大于关闭防喷器组中全部防喷器所需液量的1.5倍，检查启动储能器的电泵或气泵是否工作正常，是否对储能器的充压时间做了记录，并按厂家提供的数据检查防喷器的关闭时间、储能器的充压时间。
3.套管压力测试情况检查在井下作业中，对套管压力测试情况检查的内容包括：测试时井内修井液的密度是否满足井控设计的要求，测试时施加的压力是否达到了标准要求，测试的套管长度是否符合井控设计要求，井中最弱套管承压强度是否能满足井下作业的要求，稳压时间是否符合标准等。
井控设备介绍
1.井控设备在国内外的发展状况1.1. 国内的井控设备发展状态国内的井控设备在近几年来取得了长足的进步，内在质量、外观质量都有了很大的提高。
防喷器的一些功能试验做的也越来越全面，防喷器的可靠性较以前有了很大的提高。
目前钻井用的闸板防喷器压力级别最高已经达到了105MPa，环形防喷器也已经达到了70 MPa，防喷器的种类也比较全面。
防喷器承压件的材料得到了保证密封件的制造得到了加强标准的细化、提高竞争更趋于激烈1.1.1.国内防喷器的研制及应用情况1.1.1.1. 国内防喷器产品规格范围及特点●闸板防喷器●环形防喷器●分流器●旋转防喷器●电缆防喷器●不压井带压作业装置1.1.1.2. 防喷器可以实现的功能随着钻机的更新，可以安装高度较高的整组防喷器，这样就为实现新工艺的井口控制提供了较为可靠的保证。
同时对防喷器的功能要求也提高了。
现在的国产防喷器主要可以实现以下几项功能：1)密封钻具2)在所有控制井喷措施都失效后可以剪断钻具3)强行起下钻具4)悬挂钻具。
悬挂钻具的闸板主要有两种工况，一是所用的钻杆接头为直角台阶，另一种是所用的钻杆接头为18º台阶。
5)手动、液动锁紧闸板6)用作分流系统1.1.1.3. 在酸性环境中的应用。
在酸性环境中，制造防喷器执行的标准是NACE MR-01-75。
我们目前主要是针对内部可接触流体的零件进行抗硫处理，目前我们的防喷器具有这项功能。
防硫化氢的具体措施是按照行业标准SY5087《含硫油气田安全钻井法》防喷器可适应的外部酸性环境主要是螺栓、螺母的抗硫处理，一般的设计是降低螺栓的强度，但这样同时也就降低了防喷器的最大工作压力。
如果要保持防喷器原有的额定工作压力不变，而且还要具有抗硫的功能，就要选用非常特殊的螺栓材料，成本大约要提高25~30倍。
所以在选用防喷器时应注意这一点。
目前，我们对材料抗硫化氢处理的方法主要是控制材料化学成分和热处理工艺，这两项工作作好了就可以满足抗硫化氢的要求。
井下作业井控知识
井下作业井控知识一、井下作业井控工作的内容包括：设计的井控要求，井控装备，作业过程的井控工作，防火防爆防硫化氢措施和井喷失控的紧急处理，井控培训及井控管理制度等六个方面。
二、井控装备包括防喷器、射孔闸门及防喷管、简易抢防喷装置、采油树、内防喷工具、防喷器控制台、节流压井管汇等。
三、井控装备配置标准1、小修作业井的井控装备配置最低标准为：21MPa手动单闸板防喷器、抽油杆防喷装置，油管快速抢喷装置等，并配备简易压井、放喷管线。
2、试油井和高压油气井（井口最高压力14Mpa以上）的井控装备最低配置标准为：35MPa 手动单闸板防喷器、射孔闸门、快速抢喷装置等，并配备简易节流压井管线。
3、大修井井控装备的最低配置标准为：21MPa单闸板液压防喷器、21MPa单闸板手动防喷器、液压控制系统、单流阀、21MPa节流压井管汇、抢喷短节及各种配合接头等。
4、高压油气井及居民住宅、学校、厂矿、联合站、加油站等要害地区施工的大修井井控装备的最低配置标准为：35MPa双闸板液压防喷器、环行液压防喷器液压控制系统、方钻杆下旋塞、旋塞、35MPa节流压井管汇、抢喷短节及各种配合接头等。
5、压井管汇、节流管汇及闸门等的压力级别和组合形式要与防喷器压力级别和组合形式相匹配。
四、井场设备的布局要考虑防火的安全要求，标定井场内的施工区域并严禁烟火，在进行井下作业施工时，必须设置隔离带或隔离墙，发电房、锅炉房等应在井场盛行季节风的上风处，发电房和储油罐距井口不小于30米且相互间距不小于20米，井场内应设置明显的风向标和防火防爆安全标志。
放喷管线安装在下风向，接出井口20米以远，通径不小于62毫米，放喷闸门距井口3米以远，压力表接在内控管线与放喷闸门之间，放喷管线如遇特殊情况需要转弯时，转弯处要用锻造钢制弯头，每隔10米-15米用地锚或水泥墩将放喷管线固定牢靠。
压井管线自套管闸门接出，安装在当地季节风的上风向。
五、所有在用的井控装备必须按规定的时间由使用单位送到勘探局指定井控检测中心进行检测。
钻井井控装置
3.旋转防喷器系统结构Ｃ
7100旋转防喷器系统 司钻控制台
润滑油压力表 井口压力压力表 换向阀
司钻控制台外形图
3.旋转防喷器系统结构Ｄ
PCWD旋转防喷器系统液压控制装置
4.旋转防喷器系统的作用
旋转控制头：主要功能实现井筒与钻具之间的 密封，防止井中高压流体、气体外窜，在一定 范围内承受套压，带压旋转钻具和带压起下钻。 司钻控制台 ：检测套压、润滑油压力、为夹紧 装置提供动力并控制高压旋转动密封总成的夹 紧或松开。通过该装置可以监视旋转控制头防 喷系统的操作。 液压控制装置：对轴承进行连续强制润滑和冷 却。最大程度的延长轴承的寿命。
PCWD旋转防喷器
名 通 称 径 规 格 序号 7 8 9 名 称 规 格
11″ API 11″-5M Ｒ54 API 13-5/8″-5M BX160
外经 高度 质量
1320 mm 1289 mm 5980kg
上部法兰 底部法兰
4
侧部输出口
API 1-13/16″-10M BX151 10
4300kg 11
方钻杆驱动器 上胶芯 轴承总成 下胶芯 液压卡箍
底座
3.旋转防喷器系统结构Ｂ
Ｂ. 旋转球形防喷器
在环形防喷器的基础上增加了转 动机构，设计了旋转防喷器。
特点：
a. 通过外部的液压系统主动加 压实现胶芯与钻具的密封，因而 低压密封性能良好。 b. 胶芯内径可以在 0-11″之间 变化，一种胶芯可适应多种尺寸 的钻具，包括封零。起下钻具、 换钻头都十分方便。
壳体螺栓
密封件
4-1/2 ″ （115mm)
井下作业井控设备
• 2 中石油规定防喷器按额定工作压力分： • 14MPa、21MPa、35MPa、70MPa、
105MPa五个 压力级别 。 •
3 大庆油田使用的封井器的压力等级是7MPa。
（一）环形防喷器
1.功用
A.当井内有管柱时,能用一种胶芯封闭管柱与井口形 成的环形空间。
井下作业井控设备概述
井控设备是指为实施油、气、水井压力控制技术而设
置的一整套专用的设备、仪器、仪表和专用工具。
井控设备应具有以下功用:
1 预防井喷。
2 及时发现益流。
3 迅速控制井喷。 4 处理复杂情况。
是对井喷事故进行预防、监测、控制、处理的必备装
置。通过井控装置可以做到有控施工，既可以减少对
油气层的损害，又可以保护套管，防止井喷和井喷失
3. 当井内无管柱时:为防止井涌的发生，在防喷 器内投入全封棒，并关闭半封闸板抱合全封棒， 封闭整个井筒。
七、三位一体防喷器的安装方法
1.井口安装应使法兰面向下，注意不要装 反。
2.清洁钢圈及钢圈槽，钢圈槽内涂黄油。 3.上螺栓要用力均匀，对角依次上紧。 4.安装好后进行水压试验。试压标准应达
到工作压力21MPa，稳压5min。
力35MPa
防喷器的类型
目前防喷器主要是液压防喷器。根据密封方式的不同可分为 环型防喷器、闸板防喷器和旋转防喷器。
环形防喷器
防
喷
器
闸板防喷器
旋转防喷器
锥形胶芯防喷器
筒型胶芯防喷器 球形胶芯防喷器 液压闸板防喷器
手动闸板防喷器 单闸板防喷器 双闸板防喷器 三闸板防喷器
• • 防喷设备选择及防板防喷器的关、开井及锁紧 操作步骤
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． （二） 球型胶芯防喷器
1）原理
球型胶芯环形防喷器关井动作时，下油腔（关井油腔）里的压力油
推动活塞迅速向上移动，胶芯被迫沿顶盖球面内腔，自下而上；自外缘向中心挤 压、收拢、变形，从而实现封井。开井动作时，上油腔（开井油腔）里的压力油 推动活塞向下移动，胶芯所受挤压力消失，在橡胶弹力作用下迅速恢复原状，井 口打开。
井下作业井控设备概述
井控设备是指为实施油、气、水井压力控制技术而设
置的一整套专用的设备、仪器、仪表和专用工具。
井控设备应具有以下功用:
1 预防井喷。
2 及时发现益流。
3 迅速控制井喷。 4 处理复杂情况。
是对井喷事故进行预防、监测、控制、处理的必备装
置。通过井控装置可以做到有控施工，既可以减少对
油气层的损害，又可以保护套管，防止井喷和井喷失
防喷器：是井下作业井控必须配备的防喷装置，对预防 和处理井喷有非常重要的作用;是井口的密封工具。
表示工作压力MPa 表示通径cm
表示类型H、Z、S F表示防喷器 表示单、双、三闸板数
解释防喷器的型号：
• 1. 2FZ35－21 • 双闸板防喷器通径35cm,工作
压力21MPa • 2. FH35－35 • 环形防喷器通径35cm,工作压
• 2 环形防喷器处于封井状态时，只许上 下活动钻具，而不许转动钻具。
• 3 强行起下钻作业时，钻具接头通过胶 芯时起下钻速度不得大于1m/s。
• 4 严禁用打开环形防喷器的办法来泄井 内压力，以防刺坏胶芯。
• 5 开井后必须检查胶芯是否完全恢复原 形。
• 6）更换胶芯时，要在胶芯与活塞锥面配 合处涂些黄油。
（3）锥形胶芯防喷器结构特点
A.胶芯:胶芯是环形防喷 器的核心部件。 a .锥角小； b.强度高； c.井压助封； d.储胶量大,寿命长； e.寿命可测； f.弹性恢复性好； g.更换胶芯容易; h.胶芯存在老化现 象。
• B.活塞是环行防喷器的重要零件。
• a.锥角小,关井省力； • b.扶正性能好,不能在工作时卡死; • c.结构简单,拆装方便。 • C.密封 • 一处定密封,三处动密封。 • D.顶盖与壳体连接形式: • a.法兰连接 • b.大丝扣连接 • c.爪块连接
当需要打开时，操纵液压系统，使压
力油从上面的接头进入上液缸，同时 下液缸回油，活塞下行，胶芯在弹性 作用下逐渐恢复原形，井口打开。此 防喷器一般完成关井动作的时间不大 于30s ，打开时间稍长。环形防喷器 尽量不用作长时间封井,封井液控油压 不应过大，液控油压最大不允许超过 １５ＭＰａ。通常，封井液控油压不 应超过１０.５ＭＰａ。
• B.活塞是环行防喷器的重要零件。
• a.活塞行程短，高度低，径向尺寸大； • b.扶正性能差,在工作时易卡死; • C.密封 • 一处定密封,三处动密封。 • D.顶盖与壳体连接形式: • a.法兰连接 • b.大丝扣连接 • c.爪块连接
三规定做封 环空实验。
在不同工况下可以成功实施压井措施。
井下作业井控设备
井控装置主要由检测设备、控制设备、处理 设备三部分组成：
检测设备有：气体测量设备、液面测量仪、 密度计、粘度计 。
控制设备有：防喷器、 内防喷工具、采油 树。
处理设备有：节流管汇、压井管汇、除气器、 引流放喷装置 、地面加压及其它辅助设备等。
防喷器的表示方式
力35MPa
防喷器的类型
目前防喷器主要是液压防喷器。根据密封方式的不同可分为 环型防喷器、闸板防喷器和旋转防喷器。
环形防喷器
防
喷
器
闸板防喷器
旋转防喷器
锥形胶芯防喷器
筒型胶芯防喷器 球形胶芯防喷器 液压闸板防喷器
手动闸板防喷器 单闸板防喷器 双闸板防喷器 三闸板防喷器
• • 防喷设备选择及防喷器压力等级
• • 1 防喷设备选择主要考虑 ： • 压力级别、通径尺寸、组合形式。
• 2 中石油规定防喷器按额定工作压力分： • 14MPa、21MPa、35MPa、70MPa、
105MPa五个 压力级别 。 •
3 大庆油田使用的封井器的压力等级是7MPa。
（一）环形防喷器
1.功用
A.当井内有管柱时,能用一种胶芯封闭管柱与井口形 成的环形空间。
锥型胶芯防喷器主要由壳体、承 托胶芯的支持筒、活塞、胶芯、顶 盖、防尘圈、螺栓、盖板、吊环、 挡圈、上接头、下接头组成。
图2—1 锥型胶芯环形防喷器结构
（2）锥形胶芯防喷器工作原理
工作原理： 在使用时是靠液压操作 的，液压系统的压力油通过壳体上 的下接头进入液缸，推动活塞向上 移动，由于活塞锥面的推动而挤压 胶芯，胶芯顶面有顶盖限制，使胶 芯径向收缩紧抱钻具，或当井内无 钻具时完全将空间封死。
B.空井时能全封井口。 C.在进行钻铣、套磨、测井及打捞井下落物的过程
中，若发生溢流、井喷时，能封住方钻杆、电缆、 钢丝绳以及处理事故所用的工具与井口所形成的 空间。 D.能对管柱进行强行起下作业。
E.遇严重溢流或井喷时,用来配合防喷器及 节流管汇实现软关井。
1）锥型胶芯防喷器
（1）锥型胶芯防喷器结构
球型胶芯防喷器结构
2）结构
球型胶芯防喷器原理
图2—2 球型胶芯环形防喷器结构
3）.球型胶芯防喷器结构特点
A.胶芯:胶芯是环形防喷器的核心部件。 a .适应性好； b.不易翻胶，可承受高压； c.具有漏斗效应适用于强行起下管柱； d.储胶量更大,寿命更长； e.关井防喷器耗油量大； f.弹性恢复性好； g.更换胶芯容易; h.胶芯存在老化现象；加工复杂，成本较高。
• 7）环形防喷器尽量不用作长时间封井。
• ８）封井液控油压不应过大，液控油压 最大不允许超过１５ＭＰａ。通常，封 井液控油压不应超过１０.５ＭＰａ。
• ９）胶芯备件应妥善保管。
闸板防喷器
闸板防喷器主要用途是在修井、试油、维护作业 等过程中控制井口压力，有效地防止井喷事故 发生，实现安全施工。具体可完成以下作业： 1）功用 ①当井内有管柱时，配上相应规格 闸板能封闭套管与油管柱间的环形空间； ②当井内无管柱时，配上全封闸板可全封闭 井筒；
控，实现安全、优质、高效、低耗、环保作业。
井下作业井控设备
井控装置在工艺上主要解决三个基本问题： 一是密封问题：即在井下作业过程中，确保油管
及油套管环形空间不外泄。 二是加压问题：即在起下管柱作业时，井内压力 对油管上顶力超过油管本身的重量时，控制油管
上顶。 三是节流压井问题：即在井下作业过程中，确保