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钻井液气分离器的安装与使用 一 钻井液气分离器的功能 在钻井过程中出现气侵 溢流 井涌时 采用节流压井措施对井内含气钻井液进行替换 钻井液气分离器就是用来处理节流管汇替换出来的含气钻井液 除去钻井液中的空气与天然气 回收初步净化的钻井液 功能 二 钻井液气分离器的工作原理 其工作原理是 从井内经节流管汇返出的含气钻井液 从切向进入分离器罐体 根据沉降 减压 膨胀原理 部分气体从钻井液中分离出来 经初次分离后的钻井液 按分离器内布置的分离板 斜板 流动 表面积增大 在分离板上分散成薄层 使气体暴露在钻井液的表面 气泡破裂 从而使气体和钻井液得到进一步分离 分离出的气体从分离器顶部经排气管引至井场50m以外点燃烧掉 分离出的钻井液经排液管进入振动筛的分配箱中 工作原理 三 钻井液气分离器的结构 常用的液气分离器按照排液管结构形式的不同分为两种 一种排液管为常闭结构 另一种排液管为常开结构 结构 常闭结构分离器的排液管上安装了一个气动蝶阀 当罐内液面高度达到设定值后 蝶阀开启排液 当分离器内液位降到设定高度时 蝶阀随之关闭 停止排液 这种结构可避免含气钻井液直接从排液管进入钻井液循环系统 结构 结构 常开结构分离器内的液面高度是通过排液管的U形接法来控制的 当罐内液面高度达到U形管最高点位置后 排液管开始排液 这种分离器内始终保持一定高度的液面 用于阻挡分离出的气体从排液管排出 结构 目前 我公司所用的液气分离器全部为排液管常开结构的 只不过根据U形管形成方式的不同 又分为内置式和外置式两种 结构 结构 内置式结构示意图 内置式结构的分离器工作时可维持约1500mm的液柱高度 按钻井液比重1 5g cm3计算 分离器工作时罐内压力不超过0 0225MPa 结构 结构 外置式结构示意图 结构 外置式结构的分离器工作时可维持约4000mm的液柱高度 按泥浆比重1 5g cm3计算 分离器工作时罐内压力不超过0 06MPa 结构 结构 分离器工作时罐内的压力等于分离出的气体由排气管排出时的摩擦阻力 如果上述摩擦阻力大于分离器内钻井液柱的静液压力 就会将液体从排液管推出 形成的液柱高度逐渐降低 最终造成 短路 未经分离的混气钻井液和分离出的气体就会从排液管直接排出 结构 四 钻井液气分离器的安装 1 分离器主体及安全附件应在有效期内 2 分离器应安装于节流管汇J8号或J10号闸阀之后 3 分离器应采用地脚螺栓或绷绳固定 地脚螺栓直径应不小于20mm 长度应不小于500mm 压板厚度应不小于8mm 宽度应不小于50mm 绷绳为均布的4根直径不小于16mm的钢丝绳 固定地脚螺栓或绷绳用水泥基墩坑尺寸长 宽 深为0 8m 0 8m 1 0m 遇地表松软时 基墩坑体积应大于1 2m3 4 应检查分离器主体 管线及附件是否有裂纹 损伤 堵塞等缺陷 有缺陷的不应安装 5 分离器安装位置的基础应平整 安装前的准备 安装 1 应在分离器就位后用地脚螺栓或绷绳固定 地脚螺栓宜固定在底座四个吊装位置处 应加弹簧垫或锁紧螺帽 地脚螺栓或绷绳的正反螺栓应在浇注凝固后紧固 2 分离器所用管线弯管角度不小于90 安装 进液管线1 采用法兰连接 钢圈密封 2 压力等级不低于14MPa 通径不小于78mm 不应形成节流 3 使用高压软管连接应使用保险绳或安全链 安装 安装 安装 安装 安装 排液管线1 通径不小于203mm 采用法兰或由壬连接 2 应接至振动筛前的分配箱上 不应将管口埋于箱中液体内 3 安装应保证分离器罐体内的液面高度在1 3m至1 6m之间 4 应使用90 弯头和直管从地面接至分配箱 可使用一根长度2m 额定压力2MPa软管连接 安装 排液管线5 地面管线用地脚螺栓至少固定一处 U 形单法兰弯头出口应固定 6 地面管线与接至分配箱的管线用偏心三通连接 偏心三通偏心的一端接蝶阀 排污管线 7 内置式U型管分离器 排液管线接至分配箱时应水平或向下接出 8 安装后应测量U型管的有效高度H并记录 安装 安装 排气管线1 通径应不小于150mm 2 排气管线上便于观察处应安装一块测压法兰 安装截止阀及压力表 截止阀压力等级4MPa 压力表测量范围0 0 16MPa 表盘直径100mm 3 应接出距井口50m以远有点火条件的安全地带 出口端距除放喷管线以外的各种设施距离不小于20m 充空气钻井作业时可接至距井口30m以远的井场污水池或沉砂池 安装 排气管线4 应处于畅通 无堵塞状态 在低洼处应安装三通 旁通上安装蝶阀 5 出口端应安装防回火装置及点火装置 充空气钻井作业除外 6 直管段不大于15m 拐弯处应做水泥基墩固定 地脚螺栓直径不小于20mm 长度不小于500mm 基墩坑长 宽 深为0 5m 0 5m 0 8m 遇地表松软时 基墩坑体积应大于0 4m3 7 点火装置应垂直地面安装 用地脚螺栓或直径12mm钢丝绳固定 钢丝绳不少于3根 安装 安全阀1 应安装在罐体顶部位置 2 出口应朝向井场外侧 不应连接泄压管线 3 压力等级应与分离器的压力等级相匹配 安装 压力表1 测量范围0 6MPa 表盘直径150mm 2 压力表前应安装截止阀 测量范围0MPa 6MPa 表盘直径150mm 3 6 2 2压力表前应安装截止阀 3 74 安装 1 不应在分离器罐体 进液管线及排气管线上施焊 2 安装后应检查进液管线 排液管线和排气管线的畅通情况 安装 1 压力表截止阀应处于常开状态 2 安全阀应处于正常工作状态 安全阀手柄与地面垂直 安装前 打开油气层前以及油气层中作业每30天 应采用逆时针方向扳动手柄的方式活动安全阀 3 使用前将清水或钻井液灌入分离器内至排液管出口有液体排出为止 4 使用前应按测量的U型管高度及钻井液密度计算出最大允许工作压力 最大允许工作压力Pmax U型管的有效高度H 钻井液密度 使用 5 分离器使用后 应及时排出分离器内残留的钻井液 并冲洗分离器内部 6 分离器发生下列异常现象之一时 应立即停止使用 并及时报告 6 1排液管口有气体排出或排气管线有液体排出 6 2排气管线压力表的读数大于计算出的最大工作压力 6 3分离器的主要受压元件出现裂缝 鼓包 变形 泄漏等缺陷 6 4安全附件失效 6 5进液管线 排液管线 排气管线 紧固件等损坏 6 6分离器与管线发生剧烈振动 使用 1 作业队应每日对分离器主体 管线 安全阀 压力表 紧固件等进行外观检查 2 井控车间井控装备巡检时对分离器进行外部检查 3 每三年应由检验机构对分离器进行一次内外部检验 分离器主体材料的腐蚀速率大于0 3毫米 年的 应适当缩短内外部检验的期限 检查 4 分离器外部检查和内外部检验的内容参照 压力容器定期检验规则 执行 5 安全阀应至少每年校验一次 6 压力表应至少每年检定一次 检查 小型化司控台与双司钻 小型化司控台 小型化司控台特点 外形小巧 适合于安放在司钻操作室内 增加了 应急操作 功能 实现一次操作完成 打开液动放喷阀 和 关闭环形防喷器 两个动作 司控台正常操作 一只手扳动 气源 开关打开气源 另一只手同时扳动 功能 开关转向 开 或 关 的方向 双手同时保持至少3s 确认对应功能的显示牌动作并正确显示 开 或 关 后 松开双手 气源开关和功能开关均为弹簧自动复位开关 务必扳动到位并保持足够时间 如果操作时间过短 松手后开关会自动返回中位 停止操作 司控台应急操作 同时或者先后按下 应急气源 按钮和 应急操作 按钮 即可完成应急操作 即 关闭环形防喷器并打开液动放喷阀 应急操作按钮按下即可 不会自动复位 操作时应确认按压到底 拔出两个按钮即可排气 如不拔出排气对应的两个操作对象不能正常操作 双司钻连接箱 套管头顶丝使用指南 套管头顶丝的作用 用于预紧防磨套 试压塞或套管悬挂器 防止防磨套转动或浮动 套管头总装示意图 顶丝总成示意图 套管头安装前的检查 1 数量 顶丝总成齐全 2 活动 顶丝与压帽能轻松旋动 3 测量 3 1顶丝前部与套管头内孔齐平时顶丝尾部露出套管头法兰外圆的长度 3 2装入防磨套 试压塞或者悬挂器后顶丝尾部露出套管头法兰外圆的长度 安装注意事项 防磨套 试压塞或套管悬挂器的上紧扭矩是不同的 安装防磨套时 按照事先测量的露出长度值 感觉顶丝头触及防磨套并稍稍压紧就不再进行顶紧 防止顶丝头挤扁防磨套 安装试压塞和套管悬挂器时 按照事先测量的冒出长度值 需经过对称的顶丝顶紧后反过来确认才不再进行拧紧 一般需确认两次 日常检查与维护 检查要点 检查顶丝处是否发生泄漏 如有泄漏采用旋紧压帽压紧V型密封圈的方式堵漏 如压帽完全旋紧后 顶丝处还是泄漏的应更换V型密封圈 注意 退出压帽前应确认压力源已隔离并已卸V型密封圈间的压力 安装时将密封圈下座 V型密封圈 密封圈上座依次装入法兰顶丝孔中 将压帽外螺纹抹适量黄油 旋上压紧V型密封圈 控制装置蓄能器容量的确定 API的规定 关闭防喷器组和打开液压放喷阀1次后 蓄能器液压油的剩余压力应比预充压力高200psi 约1 4MPa 雪佛龙等外国公司的规定是 关闭防喷器组和打开液压放喷阀1 5次 蓄能器可用液压油量的计算 1 预充氮气压力7MPa 2 蓄能器工作压力21MPa 3 工作一次后蓄能器液压油的剩余压力8 4MPa 根据P1 V1 P2 V2的原理 从上述条件可计算出每个蓄能瓶的可用液压油量为蓄能瓶容积的50 举例 蓄能瓶容积为40升1 预充氮气时 气体体积为40升 2 蓄能器充压时 气体体积为13 3升 液压油体积为26 7升 3 剩余压力为8 4MPa时 气体体积为33 3升 液压油体积为6 7升 4 蓄能器所能排出的液压油量为 26 7 6 7 20升 5 查阅说明书 确定关闭防喷器组和打开液压放喷阀1次所需的液压油量 6 蓄能瓶的数量 所需的液压油量 每个蓄能器所能排出的液压油量7 蓄能器的容量 蓄能器瓶的数量 蓄能器瓶容量 井控装备的几个典型事例 一 闸板轴及液缸孔损坏 原因分析 钻井队在更换闸板芯子时 侧门螺栓拆卸后 侧门打开困难 钻井队采用了液压关井的方式来顶开侧门 导致两根闸板轴弯曲变形 从而在后来开防喷器时 由于闸板轴弯曲变形严重 拉伤侧门液缸和闸板轴 预防措施 严禁使用液压关井的方式来顶开侧门 二 闸板损坏 原因分析 钻井队试压后打开半封闸板时 由于控制系统控制半封的三位四通换向阀有串油现象 导致闸板不能完全到达开位 钻井队没有认真观察闸板的开启情况 就开始下钻作业 在下钻过程中首先将闸板总成的闸板导向块撞击掉 随后方钻杆旋转时 由于其方角深入半封闸板前部胶芯的内园弧中 旋转形成的冲击力导致前部胶芯脱落 预防措施 在关闭闸板防喷器后开启时 应认真观察闸板轴的位置 确认闸板完全开启后 方能进行下步作业 三 控制系统油箱变形 原因分析 钻井队在对闸板防喷器进行试压时 由于闸板轴密封圈挡圈掉落 导致闸板轴密封失效 试压介质通过闸板轴孔大量进入防喷器液缸的开启腔 随即进入控制系统油箱 由于油箱的呼吸器设计了滤网 流量受到限制 油箱内压力升高导致油箱胀裂 预防措施 在闸板防喷器安装前 应检查各观察孔是否畅通 四 环形防喷器爪盘支护螺钉飞出高石32试压螺栓飞出 爪盘螺钉 爪盘支护螺钉的根部均设计有 O 型密封圈 见图3 是用于避免钻井液进入螺钉 爪盘之间的