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1、XK型旋转防喷器简介,川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院 二零一一年六月,2 ,2 ,气体(欠平衡)钻井装备和工具,1,3 ,旋转防喷器是用于欠平衡、气体钻井及控压钻井技术等特殊作业的专用井口控制设备。旋转防喷器安装在井口防喷器组的最上端，在实施带压钻进作业（欠平衡、气体钻进）时，旋转防喷器用以密封钻杆与方钻杆，并在其额定的井口压力条件下允许钻具旋转钻进；在实施带压（不压井）起下钻具作业及其它带压作业中，用以封隔井口环空压力，并通过规定尺寸的钻具及其接头。,旋转防喷器,环形防喷器,闸板防喷器,四通,套管头,去振动筛,去节流管汇,钻杆或方钻杆,旋转防喷器功用,4 ,XK型旋转防喷器（旋转控制
2、头）自2001年开始投入市场以来，已形成压力级别从3.5/7MPa到17.5/35MPa，通径尺寸从180mm到700mm，规格品种齐全，能满足各种类施工需要的系列产品；并在XK-I型旋转控制头（被动密封形式旋转防喷器）的基础上，研制出可用于包括168mm（6-5/8in）钻杆的II型旋转控制头产品；同时，换代产品XF型主动密封旋转防喷器也开发成功。 我们的旋转防喷器是获得国家发明专利授权的专利产品（一种钻井旋转防喷器， ZL 99 1 17376.7 ），另有实用新型专利4项、外观设计专利5项； 2004年获得国家技术监督局颁发的生产许可证； 2008年列入中国石油集团公司自主创新重要产品目
3、录；是集团公司技术发明一等奖“气体（欠平衡）钻井核心装备研制与推广”项目核心装备。,XK型旋转防喷器简介,5 ,目前国内共有200多台套我们生产的旋转防喷器产品在川渝地区、辽河油田、中石化塔河油田、华北油田、吐哈油田、长庆油田、大庆油田、塔里木、中石化西南局、中石化中原局等地区使用。国外使用地区有吐库曼斯坦、缅甸、阿曼和肯尼亚。,XK型旋转防喷器简介,XK型旋转防喷器产品分布,6 ,XK型旋转防喷器发展历程,60年代产品（5MPa),四川石油钻采院1965年最早设计，直到70年代中期，研制有KPY系列旋转防喷器产品，属于早期国产系列旋转防喷器。但存在一定的缺陷，具体表现为：动密封、轴承寿命短，
4、更换时却需打开整个总成，影响正常施工。,上世纪80年代末至于0年代初，又研制出了FS系列的旋转防喷器 ， 压力级别为7MPa，结构上的改进之处是旋转总成整体拆装 ， 一定程度上提高了工作效率，但仍为单胶芯低压产品。,80年代产品（7MPa),7 ,2000年第一套样机（10.5MPa),2001年产品（10.5MPa),XK型旋转防喷器发展历程,四川石油钻采院，于1999年开始开发双胶芯结构、控制头形式的旋转防喷器，2000年研制成功，即为现在的XK型旋转防喷器。,8 ,XK-17.5/35MPa型,579型（制冷/加热）,578型,XK-AD194型,XK-170型（修井，煤层气）,XK型旋
5、转防喷器发展历程,9 ,XK型旋转防喷器发展历程,10 ,XK型旋转防喷器主要由旋转总成、壳体和液控装置三大部分组成。旋转总成包括旋转补心、密封胶芯、组合动密封、轴承组件等几部分。旋转总成和壳体用液动或手动卡箍连接。与主机配套使用的液控装置，为旋转防喷器连接卡箍提供液压关闭和开启动力，同时也为组合动密封提供冷却液，为轴承组件提供润滑油。,XK型旋转防喷器基本组成,11 ,XK型旋转防喷器工作时，方钻杆通过旋转防喷器上的旋转补心，带动中心管及密封胶芯与钻柱一起旋转。密封胶芯依靠自身的弹性变形来封闭钻具与套管之间的环空，当环空存在压力时，井压作用于密封胶芯的锥形表面，形成增强助封。当使用顶驱钻井时
6、，密封胶芯与钻柱之间的密封面产生的摩擦力，也起传递转动扭力的作用，带动中心管及密封胶芯与钻柱一起旋转。,XK型旋转防喷器工作原理,12 ,XK型旋转防喷器结构特点 (1),中、高压力级别采用双胶芯结构，由于井压的助封作用，首先是下部密封胶芯形成较大的密封力，因而其先受到磨损。下部密封胶芯泄漏后，上部密封胶芯可继续保持密封。这样能有效地延长密封胶芯使用寿命；低压力级别采用单胶芯结构，结构简单，高度尺寸低，通径尺寸大,中、高压双胶芯结构,低压单胶芯结构,13 ,标准化程度高，互换性好。总成与壳体连接尺寸完全统一，不同压力级别、通径尺寸的总成、壳体可以互换，任意组合，工作压力以低压部件为限。这样可根
7、据现场情况需要，灵活搭配，极大地提高了应用范围且方便管理（ I型与II型之间连接尺寸不互换）。,XK型旋转防喷器结构特点(2),中、高压双胶芯结构,低压单胶芯结构,中、高压双胶芯结构,低压单胶芯结构,14 ,旋转总成与密封胶芯整体拆装，更换胶芯或总成迅速，方便。由于目前施工服务队伍都配有备用总成，因此这种结构形式不会因设备故障影响正常钻井。,XK型旋转防喷器结构特点(3),中、高压双胶芯结构,低压单胶芯结构,15 ,专门设计的胶芯（由用户要求）可以密封六方钻杆，同时也可以密封四方钻杆。设计的周向定位销可锁定旋转补心与胶芯密封面方向一致，胶芯密封面由圆、方两段组合而成，因此既可以密封圆柱面也可以
8、密封四方面，当常规钻井没有配备六方钻杆时，也可以使用XK型旋转防喷器，拓宽了设备的应用范围。,XK型旋转防喷器结构特点(4),16 ,16,XK-型旋转防喷器技术参数,17 ,17,XK-型旋转防喷器技术参数,18 ,XK型旋转防喷器液控装置技术参数,XK型旋转防喷器配套使用的液控装置共有三种型号：YZ-577型、YZ-578型及YZ-579型液控装置。YZ-577型液控装置为风冷型，适合大多数地区使用，YZ-579型具有强制冷、加热功能，可用于寒冷和热带地区使用，两种型号主要与中、高压旋转防喷器配套使用；YZ-578型液控装置主要为低压旋转防喷器或煤层气用旋转防喷器配套使用。,19 ,新开发
9、的一种主动密封式旋转防喷器。其特点是组合胶芯密封由三部分组成。液压油作用于外层胶囊，通过传力胶芯将抱紧力传递给直接密封钻柱的内层胶芯上，现场可以方便地更换作为易损件使用的内层胶芯；另一特点是当整个主动密封系统失效时，可以直接悬挂作为应急备件使用的被动式密封胶芯，当成被动密封式旋转防喷器使用，保证继续钻进。,XF型主动密封式旋转防喷器简介,20 ,四川川东地区东安1井使用情况,2001年10月27日，四川欠平衡钻井技术服务中心在四川川东地区东安1井沙溪庙地层用10.5/21MPa旋转防喷器进行了欠平衡施工作业。 该井为漏失地层泡沫钻井，施工井段1397.59 1689.59m，施工中井口回压在0
10、.53MPa之间。该次施工过程中，旋转防喷器累计轴承运转时间775小时；使用了2只上胶芯，累计通过钻具分别为7400m和8300m，单只最多过接头900多对，是设计指标的两倍；下胶芯使用了3只，累计通过钻具分别为6000m、5800m和6100m，单只最多过接头600多对，是设计指标的1.5倍。,XK型旋转防喷器使用,21 ,四川川西地区邛西3井使用情况,该井欠平衡施工作业地层为须家河须二段，井深为3487 3572m，泥浆比重1.031.21g/cm3，正常施工时欠压值在3.54.5MPa之间。由于该井产气量大，压力上升很快，因此多次出现在8MPa的欠压值下旋转钻进。短时间曾出现承受动密封压
11、力为13MPa的井口压力，该压力值已超过额定的10.5MPa动密封工作压力。在关井循环泥浆之前，静密封工作压力经常达17 18MPa。 在该井使用中，旋转防喷器轴承累计运转时间约150小时；由于钻遇较大气层，通常单趟起下钻更换胶芯。该井最终测试产气量达45.673104 m3/d。无阻流量产气量达77.476104 m3/d。,XK型旋转防喷器使用,22 ,新疆塔里木TH4-8-1井使用情况,2002年10月19日开始，中石化集团德州石油钻井研究所用XK35-10.5/21旋转防喷器安装于西北石油局塔河油田的TH4-8-1井，用于该井奥陶系水平井段的欠平衡钻井作业。 该井目的层井深6000m，
12、欠平衡钻井泥浆比重1.03g/cm3。旋转防喷器时静密封试压15MPa，动密封压力8MPa运转。,XK型旋转防喷器使用,23 ,四川 龙岗1井 空气、氮气钻井 2006年,XK型旋转防喷器使用,24 ,普光马2井 长庆空气钻井 2006年,XK型旋转防喷器使用,25 ,中海油缅甸M区块Ramree19-1-1井2005年,XK型旋转防喷器使用,26 ,大庆油田徐深302井，2006年空气钻井,XK型旋转防喷器使用,27 ,下图 吐哈三塘湖23-13井 2006年充气钻井,右图 辽河曙古155井 2006年充气钻井,XK型旋转防喷器使用,28 ,四川大邑1井氮气钻井 中石化西南局2006年,XK型旋转防喷器使用,29 ,XK型旋转防喷器使用,新疆塔里木大北204井，660.4mm钻头，2010年,30 ,XK型旋转防喷器使用,肯尼亚MW-01 Well，地热井，2011年,31 ,XK型旋转防喷器使用,缅甸Thingadon-1井 控压钻井，2011年,谢谢！,个人观点供参考，欢迎讨论,