井控-概述 .ppt

《井控-概述 .ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《井控-概述 .ppt（63页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、井控设备培训讲座,课程内容安排 第一部分（第一天）： 井控技术的规范应用与重要性。 井控设备的标准规范。 防喷器组的作用、规格型号、结构特点、工作原理及 合理的使用（注意事项）。 井口（套管头）作用、规格型号、结构特点、安装使 用及注意事项。 第二步分（第二天）： 阻流管汇的标准配置及作用。 闸板阀的规格型号、结构特点。 API连接规范。 控制系统（KOOMEY机组）结构特点、工作原理、故障 判断、使用及维护保养。,一、概述： 该规范采用API（美国石油协会）规范，为使油气井钻井设备在功能上实现互换及具有安全保障，特制定本规范。本规范的技术内容包括对性能、设计、材料、试验、检查、焊接、标记、搬

2、运、储存及运输的要求。（本规范不适用于钻通设备的现场使用或现场试验）。,井口设备和采油树规范产品归美国石油学会管辖 该委员会管辖的标准有： API 6B：低压法兰技术规范 API 6BX：高压法兰技术规范 API 6AF：组合载荷下API法兰承受能力的技术报告 TR 6AF1：组合载荷下API法兰承受温度的技术报告 TR 6AF2：组合载荷下API整体法兰承受温度的技术报告 API 6AM：材料韧性 RP 6AR：井口和采油树设备修理及修造推荐做法 Spec 6D: 管线阀门规范 Spec 6FA: 阀门耐火试验规范 Spec 6FB: 端部连接耐火试验规范 Spec 6FC: 带选择底座的阀

3、门耐火试验规范,Spec 6FD：止回阀耐火试验规范。 Spec 6H：端盖、端部连接和水龙头规范。 API Spec 6A：井口设备和采油树设备规范。 API Spec 16A：钻井通道设备规范。 API Spec 5CT：套管和油管规范。 API为保证其标准的准确性和可靠性做了不懈的努力。但本学会不负责、担保或保证API规范在使用中不出现任何问题。因此，学会郑重声明，对于因使用API规范造成的损失或损害，本学会不承担任何责任和义务。,1、重要性： 井控装置在现代钻采工程中是不可缺少的一个重要部分，它的作用是在发生井涌或井喷时该装置不仅能保护油井、平台（钻机）完好无损，更重要的是能保护工作人

4、员的生命安全。因此，正确的使用和操作、维护和检验是十分重要的。下面就以井控设备的有关设计标准要求、规格结构性能、工作原理、日常维护保养及进厂检修试验，作以简单的讲解供大家参考。,2、发生井喷的原因： 在钻井过程中，通常当钻至高压油气层时，钻井液（泥浆）的液柱压力要大于地层流体的压力，以防止地层流体进入井筒。若钻井液（泥浆）的液柱压力小于地层流体的压力时，则高压油气就会进入井内，并逐步上升窜向井口，以至顶出钻井液而形成溢流或井涌。如果不及时采取有效控制措施，就会发展为井喷。,3、发生井喷的预兆： 1）、在钻井过程中，钻速突然增加； 2）、泥浆返出量大于泥浆泵入量，泥浆池 液面明显上升，并有气泡或

5、油珠出现； 3）、泥浆循环系统压力下降； 4）、泥浆被严重气侵，比重下降； 5）、钻至裂缝或溶洞时，会发生蹩跳钻或放空现象。 伴随而来的是井漏 井喷。,4、井喷的预防： 1）、预防原则：保持钻井液静液柱压力略大于地层压力。 2）、预防井喷的关键：是采用相应比重的泥浆。 此外，起下钻时应认真灌注泥浆，使井筒保持一定液面。起钻速度不应太快，特别是井眼缩径后或钻头泥包时，以免产生抽液。,5、防止井喷的主要内容： 1）、 正确合理的钻井设计； 2）、合理的井控设备的选用和检修保养； 3）、正确的压井方法； 4）、认真负责的人员培训； 5）、管理人员和技术人员负责的责任心。,6、与井控有关的压力问题 井

6、眼内几个压力的基本概念 1）地层孔隙压力（地层压力）： 是指在地下岩石孔隙内液体（油、气和水）聚集的压力。用符号PP表示，单位用兆帕(Mpa)或磅/英寸2(psi)和公斤/厘米2(kg/cm2)表示。 2）地层压力梯度：单位深度的地层压力变化。用符号Gp表示，单位用兆帕(Mpa)或磅/英寸2(psi)和公斤/厘米2(kg/cm2)表示。 3）静液柱压力：是指在静止液体中的任意一点液柱重量产生的压力。它的大小和液柱单位重量及垂直高度有关，而和液柱的横向尺寸及形状无关。用符号Ph表示，单位用Mpa 或psi和kg/cm2表示。 4）上覆岩层压力：指覆盖在该地层以上地层岩石和孔隙中流体(油、气或水)

7、的总重量造成的压力。用符号Po表示，单位用Mpa 或psi或kg/cm2表示。 5）当量钻井液密度的概念：压力可用当量钻井液密度的形式来表示，等于实际钻井液所附加压力钻井液和。 6）井底压力：指井眼底部所受的总压力，包括钻井液柱压力和井口所爱压力的总和。,7）异常压力：指与正常压力趋势不相符的任何压力。正常条件下，地下某一深度的地层压力等于地层流体作用于该处的静液柱压力。地层压力梯度在0.00980.0105Mpa/m(或0.4330.465psi/ft或0.10.107kg/cm2)之间的为正常地层压力。 地层压力梯度大于0.0105 Mpa/m(0.465psi/ft)为异常高压。 地层压

8、力梯度小于0.0098 Mpa/m(0.433psi/ft)为异常代压。 异常高压的上限大约等于上覆岩层的总重量，即相当于压力梯度为0.2262 Mpa/m(lpsi/ft)。但在浅处则要稍小些，也有局部地层超过覆岩层压力梯度达40%的所谓“压力桥”。 8）地层破裂压力的概念 由于井内液柱压力过高，会使地层产生拉伸破裂或使地层原有裂缝张开而造成井漏。使地层原有裂隙张开或形成新裂隙时的井内静液柱压力，称为地层破裂压力。单位Mpa或psi,用符号Pf表示。,每单位增加的破裂压力值，叫地层破裂压力梯度。 地层破裂压力和上覆岩石压力、地层孔隙压力、岩性、地层年代、地层埋藏深度及该处岩石的应力状态有关。

9、因此在层破裂压力梯度的大小决定于上覆岩石压力梯度、地层孔隙压力梯度和岩石基岩应力的大小。 地层破裂压力梯度是一个十分重要的地层参数，它对研究地层的稳定性，确定钻过程中的钻井液密度，保护油气层，确定合理的压井液及正确的井身结构设计都有很大的影响。为了实现优质、快速和安全的钻井，必须保持井内流体压力介于地层破裂压力之间。,7、溢流和井喷的名词概念 为表示地层流体侵入井筒的严重量程度，对井控有关名词定义如下： 1）油、气侵 油、气侵入钻井液，使其性能变坏的过程。 2）溢流 井口返出的钻井液量比泵入量大，停泵后井口钻井液自动外溢的现象。 3）井涌 溢流的进一步发展，在循环或停泵后，钻井液涌出井口的现象

10、。 4）井喷 地层流体(油、气或水)无控制地涌入井筒，喷出井口的现象。 5）地下井喷 井下高压层的地层流体(油、气或水)把井内某一薄弱地层压破，流体由高压层大量流入被压破的地层内，这种现象叫地下井喷。 6）井喷失控 发生井喷后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象。,二、本规范涉及的具体设备如下：,1、万能防喷器； 2、闸板防喷器； 3、钻井四通； 4、套管头； 5、管汇(节流、压井）； 6、BOP控制系统。 以上设备的连接都采取API连接。,防 喷 器 组 结 构 图,万能,双闸板,单闸板,四通,钻井作业井口设备标准配置图,钻井平台井口连接,维高标准套管头配置,阻 流 管 汇 图,压 井

11、管 汇,KOOMEY控制系统,CAMERON控制系统,定义： API连接 根据API规范及其尺寸规定制造的法兰、卡箍和栽丝螺栓连接件； API会标 API Monogram 美国石油学会注册标记； （American Petroleum Institute) 验收准则 指材料、产品或服务特性的规定极限； 转换接头 具有若干不同的公称尺寸和不同的压力等级的API断面接头的承压件，用来连接其它公称尺寸或压力等级不同的设备,本体 API设备的两端头之间的部分； 防喷器 在钻井、完井、试井、或修井作业中，安装在井口吸收井眼或套管环形空间的压力设备； 螺栓连接用于连接端部或出口连接的紧固件； 额定工作压

12、力设计确定的设备可承受或可控制的最大内部压力； 焊接连接用焊接的方法将要装配的部件固定在一起的方法。,公英制换算 长度单位换算： 1、英制单位：英寸（in） 、英尺（ft） 2、公制单位：毫米（mm) 、厘米（cm）、米（m） 3、公英制对照： 1英寸=8英分 1英寸（1）=25.4毫米（mm） 1英尺(ft)=0.3048米(m) 1米(m)=3.281英尺(ft),重量单位换算： 英制：磅 (lb) 公制：公斤 (kg) 1磅= 0.45359公斤 压力单位换算： 英制：磅/英寸2 （psi） 公制：公斤/厘米2 （Kg/Cm2） 1磅/英寸2 （psi）= 0 .07公斤/厘米2 （Kg

13、/Cm2） 容积单位换算： 英制：加仑(gal) 公制：升 1加仑（美） = 3.785升 1加仑（英） = 4.544升 1桶=42加仑= 159升0.159米3,扭矩单位换算： 1磅英尺(lbft) = 0.138255公斤-米(kg-m) 密度单位换算： 1磅/加仑 = 0.1198千克/升 流速单位换算： 1加仑/分=0.063升/秒, API防喷设备按压力等级可分为六级 1、2000psi（2000磅/英寸2 ）-140公斤/厘米2 -14Mpa - 2M； 2、 3000psi（3000磅/英寸2）-210公斤/厘米2 -21Mpa - 3M； 3、5000psi（5000磅/英寸

14、2 ）-350公斤/厘米2 -35Mpa - 5M； 4、10000psi（10000磅/英寸2 ）-700公斤/厘米2 -70Mpa - 10M； 5、15000psi（15000磅/英寸2 ）-1050公斤/厘米2 -105Mpa-15M； 6、 20000psi（20000磅/英寸2 ）-1400公斤/厘米2 -140Mpa-20M, API按法兰通径尺寸可分为15级 21/16 29/16 31/8 31/16 41/16 71/16 9 11 135/8 161/4 183/4 203/4 211/4 263/4 291/2,九、API法兰连接规范：,1、API 法兰类型 API法兰

15、连接分6B和6BX两种类型。 6B型法兰：有盲板、整体、螺纹和焊颈式等几种形式。其额定工作压力有2000psi、3000psi、5000psi（磅/英寸2）三个等级。 6B型法兰配用R型或Rx型密封垫环。,6BX型法兰：有盲板、整体和焊颈式三种形式。 其额定工作压力有2000psi、3000psi、5000psi、 10000psi、15000psi、20000psi 六个等级。 6BX型法兰配用BX型密封垫环。,API 6B型法兰规范,API 6B型法兰规范（续）,API 6BX型法兰规范,2、API 法兰材料 当法兰用于腐蚀介质的环境如H2S时，一般要求对材料进行热处理，其表面硬度HRC低

16、与22。对于不能降低硬的法兰材料，一般采用降低使用工作压力级别的办法。 当法兰用于-29C（-20F）以下的低温条件，要选用冲击韧性好，耐低温的材料。 当法兰用于121C（250F）以上的高温环境，要降低使用工作压力级别。,1002丝扣由壬,1502焊接由壬,活 络 弯 头,3、密封垫环（钢圈） API标准中规定：6B型法兰使用R型或RX型钢圈，并可互换。6BX型法兰使用BX型钢圈，且不能与R型或RX型互换使用。对卡箍型连接只能用RX型钢圈，法兰环槽用深环槽。 RX型和BX型钢圈具有压力增强密封（助封）作用，压力越高，密封越可靠。 R型和RX型钢圈允许重复使用；BX型钢圈API不推荐重复使用。

17、因为BX型钢圈受钢性连接的限制，初次使用后，就不能再次保证连接法兰之间的有限量的间隙，无法形成有效密封。,4、密封垫环材料和标记 注: 布氏硬度除软铁用500公斤负荷测定外,其余用3000公斤负荷测定。 洛氏硬度（B）用100公斤负荷，直径为1/16英寸钢球测定。,其中软铁和低碳钢材料的密封垫环表面，镀有0.00020.0005英寸（0.0050.0127毫米）厚的镉，以防锈蚀。 符合API规范的密封垫环，在端平面上有如下标记： 密封垫环类型密封垫环号 材料识别号. 例：R-46 S,表明密封垫环为R型，46号，低碳钢材质,5、法兰连接螺栓、螺母 对500015000磅/英寸2的6BX型法兰连

18、接，采用屈服强度为105000磅/英寸2的螺栓材料；对20000磅/英寸2的6BX型法兰连接，采用屈服强度为80000磅/英寸2或105000磅/英寸2的螺栓材料。 6BX-6B型法兰所用螺栓材料质量和强度性能，不低于ASTM A193 B7级或ASTM A354 BC级；螺母材料的质量和强度性能，不低于ASTM A194 2H级的要求。,十、井控装置主要零件材料: 主要橡胶件材料 橡胶材料的选择，包括根据使用条件选择橡胶种类。以及根据橡胶的性能选择不同的配方。一般耐油、耐热、耐寒、耐腐蚀介质等特性，取决于胶种的选择；而橡胶材料的硬度、抗拉强度、伸长率等物理性能，取决于原料的配方。对重要的橡胶

19、件，如万能防喷器胶芯材料的选择，直接关系到防喷器使用寿命及可靠性。现将胶芯材料的选择介绍如下，其他橡胶件材料的选择可参考进行。,井控设备的材料 （按API要求）： 钢材选用含镍、铬、锰、钼等合金钢，必须符合经过热处理后能达到的机械性能及化学成分，能防H2S、耐低温（-290C，-200F以下）冲击韧性好。抗高温（1210C，2500F以上）降低压力级别。表面硬度为HB197。 橡胶件选择天然橡胶及化学合成。,BOP橡胶件,胶芯常用材料及适用范围,井控设备使用油类的选择 一.液压油 1.对特性的要求: -具有适当的粘度和良好的粘温性能(随温的度变化而不大). -粘度过大,则粘性阻力/压力损耗;粘

20、度过小,易于渗漏. -消泡性好,压缩性小. -防锈性能好. -具有良好的抗乳化性能. -具有良好的润滑性能. 2.选择原则: -环境温度(50C左右),采用高粘度油(64#抗磨液压油). -环境温度(-10C30C),采用高粘度油(46#抗磨液压油). -环境温度(-10C以下),采用高粘度油(32#抗磨液压油). 二.润滑脂 常用润滑脂: -各性能较好:二硫化目; -其次为:铝基润滑脂/锂基润滑脂. -丝扣用油:7403号.7405号.,中国石油天然气集团公司企业标准 防喷器判废技术条件 1.范围 本标准规定了判断在投防喷器报废的技术条件。 本标准适用于石油天然气钻井、修井等用的环形防喷器、

21、闸板防喷器。 2. 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 SY/T 5053.12000 防喷器及控制装置 SY/T 61601995 液压防喷器的检查与修理,3.定义 3.1 失效 failure 防喷器丧失密封井内流体的功能。 3.2 严重损伤 severe damage 承压件被流体刺坏、严重磨损、深度腐蚀或产生裂纹者，被判定为严重损伤。 1.3 承压次数 number of loading cycles 防喷器自出厂验收、现场使用及检修承压的累计次

22、数。 4.判废条件 4.1防喷器符合下列条件之一者，应判废。 a)防喷器在使用中发生失效。 b)从投入现场使用起，年限超过15年或承压件承压次数累计达500次应报废；如果要继续使用，必须按第5章方法进行判定试验，判定合格后方可继续使用，但最长不得超过3年。,a)承压件发生严重变形或硬度已降低到HB197以下的防喷器。 b)防喷器通孔圆面在任一半径方向偏超过5mm。 c)法兰厚度最大减薄量超过12.5%。 d)承压件经无损检测发现裂纹。 e)防喷器密封垫环槽严重损伤，且按SY/T 6160进行过两次修复或不能修复者。 f)上、下法兰外部连接螺纹孔严重损坏两个或两个以上。 4.2环形防喷器符合4.

23、1或以下列条件之一者，应判废。 a)环形防喷器采用大螺纹连接，已发生粘扣者。 b)顶盖内球面、橡胶密封圈槽、活塞、液缸等部位严重损伤，且无法修复者。 c)壳体下部法兰颈部产生裂纹或严重变形。 d)顶盖与壳体连接螺孔损坏。,4.3闸板防喷器符合4.1或下列条件之一者，应判废。 a)壳体侧门连接螺纹孔损坏。 b)壳体闸板腔室上密封面及壳体侧门平面密封部位严重损伤，且按SY/T 6160中有关规定经过两次修复或无法修复者。 c)侧门橡胶密封圈槽及活塞杆密封圈槽严重损伤，且无法修复者。 d)壳体闸板腔室下支承筋或侧导向筋磨损量过2mm以上，以两次修复或无法修复者。 e)壳体内埋藏油路凡是窜、漏，经焊补

24、后油路试压不合格者。 5.试验方法 5.1 承压件试验方法 在役防喷器使用时间过到15年或累计承压次数达到500次以上者，需进行静水压强度试验，试验方法同SY/T5053.1.,5.1.1 试验压力值应按表1取值 5.1.2 试验要求： a)承压件两次稳压期内压力降小或等于0.7MPa； b)用应力测试方法测定承压件未发生塑性变形。 5.2 壳体油路试验方法 壳体按防喷器控制装置额定工作压力值(21MPa)进行油路试验，试验不合格者应报废。,表1 试验压力值,简答题 1.什么叫井控设备？ 能控制井下压力及处理井下事故,防止井喷的设备。 井控设备为安全钻井提供了保障，保护了钻井人员、钻井设备以及

25、油气井的安全生产，使油气田的勘探与开发获得更好的效益。 2.井控设备有哪些功用？ (1)预防井喷。保持井筒内泥浆静液柱压力始终略大于地层压力，防止井喷条件的形成。 (2)及时发现溢流。对油气井进行监测，以便及早发现井喷预兆，尽早采取控制措施。 (3)迅速控制井喷。溢流、井涌、井喷发生后，迅速关井，实施压井作业，对油气井重新建立压力控制。 (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。 3.井控设备都包括哪些设备？ （1）井口防喷器组环形防喷器、闸板防喷器、四通等； （2）控制装置蓄能器装置、遥控装置； （3）节流与压井管汇； (4)钻具内防喷工具方钻杆球阀，钻杆回压阀、单向

26、阀等； (5)加重钻井液装置重晶石粉混合漏斗装置、重晶石粉气动下料装置； (6)起钻灌注钻井液装置； (7)钻井液气体分离器； (8)监测仪表泥浆罐液面监测仪、甲烷、硫化氢检测器；,API标准中规定密封钢圈的使用下面哪种是正确的？ 1、6BX型法兰使用BX型钢圈。 （ ） 2、RX型钢圈可以重复使用。 （ ） 3、6B型法兰使用R型或RX型钢圈，并可互换。 （ ） 4、对卡箍型连接只能用RX型钢圈。 （ ） 5、BX型钢圈比RX型钢圈承压高。（ ） 写出下列API法兰连接所用的钢圈及螺栓规格 1、2-1/165M法兰: 2、3-1/85M法兰: 3、3-1/1610M法兰: 4、4-1/1610M法兰: 5、1110M法兰: 6、13-5/83M法兰: 7、13-5/85M法兰: 8、13-5/810M法兰: 9、21-1/42M法兰: 10、29-1/20.5M法兰:,