1、井下作业井控设备概述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。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井控设备应具有以下功用: 1 预防井喷。预防井喷。 2 及时发现益流。及时发现益流。 3 迅速控制井喷。迅速控制井喷。 4 处理复杂情况。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
2、可以保护套管，防止井喷和井喷失油气层的损害，又可以保护套管，防止井喷和井喷失控，实现安全、优质、高效、低耗、环保作业。控，实现安全、优质、高效、低耗、环保作业。井下作业井控设备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：井控装置在工艺上主要解决三个基本问题：一是密封问题一是密封问题：即在井下作业过程中，确保油管：即在井下作业过程中，确保油管及油套管环形空间不外泄。及油套管环形空间不外泄。二是加压问题二是加压问题：即在起下管柱作业时，井内压力：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，控制油管对油管上顶力超过油管本身的重量时，控制油管上顶。上顶。三是节流压井问题三是
3、节流压井问题：即在井下作业过程中，确保：即在井下作业过程中，确保在不同工况下可以成功实施压井措施。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下作业井控设备 井控装置主要由检测设备、控制设备、处理井控装置主要由检测设备、控制设备、处理设备三部分组成：设备三部分组成： 检测设备检测设备有：气体测量设备、液面测量仪、有：气体测量设备、液面测量仪、密度计、粘度计密度计、粘度计 。 控制设备控制设备有：防喷器、有：防喷器、 内防喷工具、采油内防喷工具、采油树。树。 处理设备处理设备有：节流管汇、压井管汇、除气器、有：节流管汇、压井管汇、除气器、引流放喷装置引流放喷装置 、地面加压及其它辅助设备
4、等。、地面加压及其它辅助设备等。 防喷器的表示方式防喷器的表示方式 防喷器：是井下作业井控必须配备的防喷装置，对预防防喷器：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和处理井喷有非常重要的作用;是井口的密封工具。是井口的密封工具。表示工作压力表示工作压力MPa表示通径表示通径cm表示类型表示类型H、Z、SF表示防喷器表示防喷器表示单、双、三闸板数表示单、双、三闸板数解释防喷器的型号：解释防喷器的型号： 1. 2FZ3521 双闸板防喷器通径双闸板防喷器通径35cm,工作工作压力压力21MPa 2. FH3535 环形防喷器通径环形防喷器通径35cm,工作压工作压力力35
5、MPa 防喷器的类型防喷器的类型 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。环型防喷器、闸板防喷器和旋转防喷器。防防喷喷器器旋转防喷器旋转防喷器环形防喷器环形防喷器闸板防喷器闸板防喷器双闸板防喷器双闸板防喷器三闸板防喷器三闸板防喷器单闸板防喷器单闸板防喷器液压闸板防喷器液压闸板防喷器手动闸板防喷器手动闸板防喷器锥形胶芯防喷器锥形胶芯防喷器筒型筒型胶芯防喷器胶芯防喷器球形胶芯防喷器球形胶芯防喷器 防喷设备选择及防喷器压力等级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防喷设备选择主要考虑
6、： 压力级别、通径尺寸、组合形式。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：中石油规定防喷器按额定工作压力分： 14MPa、21MPa、35MPa、70MPa、 105MPa五个五个 压力级别压力级别 。3 大庆油田使用的封井器的压力等级是大庆油田使用的封井器的压力等级是7MPa。1.功用功用A.当井内有管柱时当井内有管柱时,能用一种胶芯封闭管柱与井口形能用一种胶芯封闭管柱与井口形成的环形空间。成的环形空间。B.空井时能全封井口。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
7、钻杆、电缆、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钢丝绳以及处理事故所用的工具与井口所形成的空间。空间。D.能对管柱进行强行起下作业。能对管柱进行强行起下作业。（一）（一）环形防喷器环形防喷器E.遇严重溢流或井喷时遇严重溢流或井喷时,用来配合防喷器及用来配合防喷器及节流管汇实现软关井。节流管汇实现软关井。1）锥型胶芯防喷器）锥型胶芯防喷器（1）锥型胶芯防喷器结构）锥型胶芯防喷器结构 锥型胶芯防喷器主要由壳体、承锥型胶芯防喷器主要由壳体、承托胶芯的支持筒、活塞、胶芯、顶托胶芯的支持筒、活塞、胶芯、顶盖、防尘圈、螺栓、盖板、吊环、盖、防尘圈、螺栓、盖
8、板、吊环、挡圈、上接头、下接头组成。挡圈、上接头、下接头组成。图21 锥型胶芯环形防喷器结构（2）锥形胶芯防喷器工作原理）锥形胶芯防喷器工作原理工作原理工作原理： 在使用时是靠液压操作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，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，或当井内无芯径向收缩紧抱钻具，或当井内无钻具时完全将空间封死。钻具时完全将空间封死。 当需要打开时，操纵液压系统，使压当需要打开时，操纵
9、液压系统，使压力油从上面的接头进入上液缸，同时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防喷器一般完成关井动作的时间不大于于30s ，打开时间稍长。，打开时间稍长。环形防喷器环形防喷器尽量不用作长时间封井尽量不用作长时间封井,封井液控油压封井液控油压不应过大，液控油压最大不允许超过不应过大，液控油压最大不允许超过。通常，封井液控油压不。通常，封井液控油压不应超过应超过.。（3）锥形胶芯防喷器结构特点）锥形胶芯防喷器结构特点A.胶芯胶芯:胶芯是环形
10、防喷胶芯是环形防喷器的核心部件。器的核心部件。 a .锥角小；锥角小； b.强度高；强度高； c.井压助封；井压助封； d.储胶量大储胶量大,寿命长；寿命长； e.寿命可测；寿命可测； f.弹性恢复性好；弹性恢复性好； g.更换胶芯容易更换胶芯容易; h.胶芯存在老化现胶芯存在老化现象。象。 B.活塞是环行防喷器的重要零件。活塞是环行防喷器的重要零件。 a.锥角小锥角小,关井省力；关井省力； b.扶正性能好扶正性能好,不能在工作时卡死不能在工作时卡死; c.结构简单结构简单,拆装方便。拆装方便。 C.密封密封 一处定密封一处定密封,三处动密封。三处动密封。 D.顶盖与壳体连接形式顶盖与壳体连接
11、形式: a.法兰连接法兰连接 b.大丝扣连接大丝扣连接 c.爪块连接爪块连接 （二）（二） 球型胶芯防喷器球型胶芯防喷器 球型胶芯防喷器结构球型胶芯防喷器结构1）原理）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
12、力消失，在橡胶弹力作用下迅速恢复原状，井推动活塞向下移动，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。口打开。 2）结构）结构图22 球型胶芯环形防喷器结构球型胶芯防喷器原理球型胶芯防喷器原理3）.球型胶芯防喷器结构特点球型胶芯防喷器结构特点A.胶芯胶芯:胶芯是环形防喷器的核心部件。胶芯是环形防喷器的核心部件。 a .适应性好；适应性好； b.不易翻胶，可承受高压；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；具有漏斗效应适用于强行起下管柱； d.储胶量更大储胶量更大,寿命更长；寿命更长； e.关井防喷器耗油量大；关井防喷器耗油量大； f.弹性恢复性好；弹性恢复性
13、好； g.更换胶芯容易更换胶芯容易; h.胶芯存在老化现象；加工复杂，成本较高。胶芯存在老化现象；加工复杂，成本较高。 B.活塞是环行防喷器的重要零件。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；活塞行程短，高度低，径向尺寸大； b.扶正性能差扶正性能差,在工作时易卡死在工作时易卡死; C.密封密封 一处定密封一处定密封,三处动密封。三处动密封。 D.顶盖与壳体连接形式顶盖与壳体连接形式: a.法兰连接法兰连接 b.大丝扣连接大丝扣连接 c.爪块连接爪块连接 三三 环形防喷器的使用环形防喷器的使用 1 在现场不做封零试验，但按规定做封在现场不做封零试验，但按规定做封环空实
14、验。环空实验。 2 环形防喷器处于封井状态时，只许上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。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。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开井后必须检查胶芯是否完全恢复原形。形。 6）更换胶芯时，要在胶芯与活塞锥面配）更换胶芯时，要在胶芯与活塞锥面配合处涂些黄油。合处涂些黄油。 7）环形防喷器尽量不用作长时间封井。）环形
15、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）封井液控油压不应过大，液控油压最大不允许超过。通常，封最大不允许超过。通常，封井液控油压不应超过井液控油压不应超过.。 ）胶芯备件应妥善保管。）胶芯备件应妥善保管。 闸板防喷器闸板防喷器闸板防喷器主要用途是在修井、试油、维护作业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：发生，实现安全施工。具体可完成以下作业： 1）功用）功用 当井内有管柱时，配上相应规格当井内有管柱时，配上相应规格闸板能封闭套管与油管柱间的环形空
16、间；闸板能封闭套管与油管柱间的环形空间； 当井内无管柱时，配上全封闸板可全封闭当井内无管柱时，配上全封闸板可全封闭井筒；井筒； 在封井情况下，通过与四通旁侧出口相在封井情况下，通过与四通旁侧出口相连的压井、节流管汇进行井筒内液体循环、连的压井、节流管汇进行井筒内液体循环、节流放喷、压井、洗井等；节流放喷、压井、洗井等； （）与节流、压井管汇配合使用，可（）与节流、压井管汇配合使用，可控制井底压力。实现近平衡修井。控制井底压力。实现近平衡修井。 （ 5）封井后在两个单闸板防喷器的配）封井后在两个单闸板防喷器的配合下，可进行强行起下钻作业。合下，可进行强行起下钻作业。 （6）必要时用半封闸板能悬挂
17、钻具。）必要时用半封闸板能悬挂钻具。 2）闸板防喷器的分类）闸板防喷器的分类 闸板防喷器按控制方式分为液控闸板防喷器按控制方式分为液控闸板防喷器和手动闸板防喷器，按闸板防喷器和手动闸板防喷器，按闸板数量分为单闸板防喷器、双闸闸板数量分为单闸板防喷器、双闸板防喷器、三闸板防喷器。板防喷器、三闸板防喷器。 3）闸板防喷器在技术上需）闸板防喷器在技术上需解决的问题：解决的问题： （1）开、关井液压传动控制问题。）开、关井液压传动控制问题。 （2）与闸板相关的四处密封问题。）与闸板相关的四处密封问题。 （3）井压助封问题。）井压助封问题。 （4）自动清砂与管柱自动对中问题。）自动清砂与管柱自动对中问题
18、。 （5）关井后闸板的手动或液动锁紧问题。）关井后闸板的手动或液动锁紧问题。 （6）与井口、环形放喷器或溢流管的安）与井口、环形放喷器或溢流管的安装连接问题。装连接问题。 五、闸板防喷器的关、开井及锁紧五、闸板防喷器的关、开井及锁紧操作步骤操作步骤 （1） 关井关井 手动手动顺旋、到位、回旋（顺旋、到位、回旋（1/21/4）圈；圈； （2） 开井开井 手动手动逆旋、到位、回旋（逆旋、到位、回旋（1/21/4）圈；圈； 同时要求开关井时，两块闸板同时进退，同时要求开关井时，两块闸板同时进退，手轮旋转圈数相同。手轮旋转圈数相同。六、工作原理六、工作原理1.当起下管柱时当起下管柱时:它是依靠井内油套
19、环行空间的压它是依靠井内油套环行空间的压力和胶皮芯子的伸张力密封油套环形空间；刮力和胶皮芯子的伸张力密封油套环形空间；刮净油管外表面的油污净油管外表面的油污;并使管柱和下井工具能并使管柱和下井工具能够顺利地下入和起出。当井内有压力时够顺利地下入和起出。当井内有压力时,防止防止井涌和井喷。井涌和井喷。2.当起下管柱时井内压力过大当起下管柱时井内压力过大:自封无法控制时，自封无法控制时，可转动闸板封井。可转动闸板封井。 （1）关井）关井:当人工顺时针旋转左右手轮时，带动当人工顺时针旋转左右手轮时，带动左右丝杠旋转，从而推动闸板轴带动装有橡左右丝杠旋转，从而推动闸板轴带动装有橡 胶密封件的左右闸板，
20、沿壳体闸板腔分别向井胶密封件的左右闸板，沿壳体闸板腔分别向井口中心移动，锁紧闸板，实现封井。口中心移动，锁紧闸板，实现封井。 （2）开井）开井:当人工逆时针旋转左右手轮带动左右当人工逆时针旋转左右手轮带动左右丝杠旋转，从而带动闸板轴带动装有橡胶密封丝杠旋转，从而带动闸板轴带动装有橡胶密封件的左右闸板，沿壳体闸板腔分别向远离中心件的左右闸板，沿壳体闸板腔分别向远离中心移动，打开闸板，实现开井。移动，打开闸板，实现开井。3. 当井内无管柱时当井内无管柱时:为防止井涌的发生，在防喷为防止井涌的发生，在防喷器内投入全封棒，并关闭半封闸板抱合全封棒，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
21、。封闭整个井筒。 七、三位一体防喷器的七、三位一体防喷器的安装方法安装方法1.井口安装应使法兰面向下，注意不要装井口安装应使法兰面向下，注意不要装反。反。 2.清洁钢圈及钢圈槽，钢圈槽内涂黄油。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。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。试压标准应达安装好后进行水压试验。试压标准应达到工作压力到工作压力21MPa，稳压，稳压5min。 八、使用要求及注意事项八、使用要求及注意事项 1.检查是否安装正确；检查是否安装正确； 2.开、关闸板应轻便灵活无阻卡；要求能够保证开、关闸板应轻便灵活无阻卡；要求能够保证全开
22、或全关。全开或全关。 3.打开井口后，必须到井口检查防喷器是否全开；打开井口后，必须到井口检查防喷器是否全开； 4.正常起下时，闸板防喷器要保证处于全开状态。正常起下时，闸板防喷器要保证处于全开状态。 5.井内有管柱时，应用半封闸板封管柱本体；井内有管柱时，应用半封闸板封管柱本体； 6使用时不能使闸板关在油管接箍或封隔器等使用时不能使闸板关在油管接箍或封隔器等下井工具上，只能关在油管本体上；下井工具上，只能关在油管本体上； 7.在开、关闸板防喷器时，两快闸板同时进退，在开、关闸板防喷器时，两快闸板同时进退，手轮圈数相同，锁紧或解锁到位后，手轮回旋手轮圈数相同，锁紧或解锁到位后，手轮回旋1/41
23、/2圈；圈； 8.严禁用打开闸板的方法来泄井内压力；严禁用打开闸板的方法来泄井内压力； 9冬季施工时应用蒸汽加热后再转动丝杠，以冬季施工时应用蒸汽加热后再转动丝杠，以免半封内结冰，拉脱丝杠；免半封内结冰，拉脱丝杠； 10胶皮芯子无损坏，无缺陷，并随时检查，有胶皮芯子无损坏，无缺陷，并随时检查，有问题及时更换；问题及时更换； 11每口井用完后，应对防喷器进行一次清洗、每口井用完后，应对防喷器进行一次清洗、检查、保养。检查、保养。 九九 小结：小结：1.井下作业井控设备概述井下作业井控设备概述（1）井控设备的概念）井控设备的概念（2）井控设备在工艺上解决的问题）井控设备在工艺上解决的问题（3）井控设备分成三大部分）井控设备分成三大部分（4）防喷器的表示方式）防喷器的表示方式（5）防喷器的类型）防喷器的类型（6）防喷设备选择及防喷器压力等级）防喷设备选择及防喷器压力等级2. SFZ1821（1）功用；（）功用；（2）技术参数）技术参数 ；（；（3）在技术上需解决）在技术上需解决的问题的问题 ； （4）结构特点）结构特点 ；（；（5）关、开井及锁紧）关、开井及锁紧操作步骤操作步骤 （6）工作原理；）工作原理； （7）安装方法）安装方法（8）使用要求及注意事项；）使用要求及注意事项；
