2014安全工程师《生产技术》讲义:钻井安全技术

　　第六节　钻井安全技术

　　一、井控装置

　　(一)作用

　　井控装置是为了实施平衡钻井工艺而装设的。

　　(二)井控设备

　　井控装置，系指实施油气井压力控制技术的所有设备、专用工具和管汇。按井控设备的功能可分为：

　　1.监测设备

　　2.控制设备

　　3.处理设备

　　(三)闸板防喷器

　　闸板防喷器按壳体内闸板室的数量，可分为单闸板防喷器、双闸板防喷器、三闸板防喷器。在国内使用最多的是双闸板防喷器。

　　(四)环形防喷器

　　环形防喷器具有承压高、密封可靠、操作方便、开关迅速等优点，特别适用于密封各种形状和不同尺寸的管柱，也可全封闭井口。

　　(五)节流压井装置

　　1.用途和适用范围

　　节流压井装置作为液压防喷器的配套装置是排除溢流、实施油气井压力控制技术的必要设备。在油气钻井中，井筒里的泥浆一旦被地层流体所浸污，就会造成泥浆静液柱压力低于地层压力，导致溢流发生。这时需要关闭防喷器，调节节流阀的开启程度，控制一定的回压，以维持稳定的井底压力，加重泥浆或泵人重泥浆压井。除此之外，节流压井装置还可以用于洗井等作业。

　　2.分类

　　(1)手动节流压井装置。

　　(2)遥控节流压井装置。

　　二、井控装置的安全要求

　　(一)防喷器

　　防喷器安装完毕后，必须校正井口。转盘、天车中心偏差不大于l0mm。应用16mm 的钢丝绳在井架底座的对角线上绷紧防喷器。

　　1.闸板防喷器

　　2.环形防喷器

　　(二)节流、压井装置和放喷管线

　　1.平行闸板阀在阀板处于浮动状态时才能密封，因此开或关到底后必须再回转l/4～1/2圈，严禁开关扳死。

　　2.液动放喷阀作打开放喷管线用，此阀在1～3 s时间内即可开关。严禁在井内有高压的情况下，用液动放喷阀来泄压或节流。进入油气层后每起下钻具l次，可开关活动液动放喷阀l―2次。液动放喷阀应处于常闭状态。

　　3.。平板阀只能作截止阀用，而不能作节流阀用。

　　4.节流阀只能作节流用，不能作截止阀用。

　　5.节流、压井管汇的承压能力应与防喷器工作压力相匹配，应能满足反循环、回收钻井液、消防作业和节流压井等要求。

　　6.压力变送器应垂直安装，在测试压力的管路上应装一截止阀，以便在无气源时，截断压力信号。返回压力表是气液比为1：200的压力表，不能用普通压力表代替。

　　三、钻开油气层的防喷

　　井喷最根本的原因是井内液柱压力低于地层孔隙压力，使井底压力不平衡。防止井喷的关键是及时发现溢流和及时控制溢流。

　　(一)准确预报地层压力

　　(二)及时发现溢流

　　(三)溢流控制

　　发现溢流后，应尽快关井，将溢流量控制到尽可能小的程度。在条件相同的情况下，溢流量愈大，排除溢流过程中的套压愈高，压井的困难程度愈大，因此，对溢流量应作明确的规定。一般情况下，φ152 mm～φ215 mm的井眼，溢流量不超过3 m3;φ311 mm的井眼，溢流量不超过5 m3。

　　不同的溢流速度会发生不同的地面反应。少量的溢流会发生后效反应，使钻井液气侵、井涌。成段的气柱上升至井口附近时，将其上部钻井液举出地面而形成间隙井喷。大量的溢流能将钻井液呈柱状推出。即使溢流为气体，其产量达106m3/d时，初期也只能看到钻井液循环出口流量突然增大而看不到喷势。只有当井筒液体将要喷空，气体接近井口时，钻井液才能形成冲出转盘面的直立液柱。为了保护防喷器胶芯，在控制溢流时，应先关环封，再关半封。

　　四、井漏后的防喷

　　井漏和井喷是井下压力失去平衡的两种极端状况。

　　井漏后，井内钻井液将降至一个与地层压力相当的静液面。当井内液柱压力与地层压力平衡后，地层流体将以置换、扩散等形式进人井内，气体不断滑脱上窜膨胀，使钻井液气侵，密度降低，体积增加，直至液面上升至井口后外溢。一旦发生外溢，井内钻井液减少，平衡破坏而加剧溢流速度，直至井喷。在井漏以后再进行起下钻作业，会因抽吸、掏空而诱发井喷。因此，发生井漏后，为了防止井喷，应向井内补充液体，使井内始终处于低压头的漏失状态。当反灌补充钻井液的速度使液面保持的高度足以补偿抽吸掏空时，就可以在井漏条件下进行起下钻作业。如起钻后下堵漏管串进行堵漏作业或起钻下油管进行完井作业。