对钻井井控装置冬季保温技术应用

对钻井井控装置冬季保温技术应用摘要北方寒冷地区冬季钻井作业中井控装置防冻保温是安全施工的重点，本文通过对井控装置地面管线、节压井管汇的冬季保温环境配置，装备安装和使用后的管线清扫，自限性电伴热供热方式的防冻保温系统工艺技术分析和应用，为冬季钻井施工中管汇、管线、阀组防冻保温工作起到了积极作用，在现场钻井实践中达到了井控装置防冻、保温、安全防爆的要求，形成了一套冬季钻井防冻保温针对性方案，为冬季作业的井控管理和井控安全工作提供了保障基础。关键词井控装置防冻保温自限温电热带清吹装置冬季保温北方冬季野外钻井施工最低温度在-35°C以下，井控防冻保温工作的重点是地面管线、管汇内介质影响处理，设备的保温环境状态等，经过多年的实践和总结，现场形成了一套冬季防冻保温针对性系统，通过对井控地面管线、节压井管汇的冬季保温配置，在安装和试压后清吹装置运用，对解决冬季钻井施工中管汇、管线、阀组防冻保温起到了积极作用，经过冬季保温技术的运用和实践，取得了较好的保温效果。一、井控装置冬季电伴热系统应用在以往冬季钻井井控装置保温中，曾使用过电加热器、电阻丝、蒸气或热水伴热和其他的保温手段来防止因温度过低而造成的影响，较好的保温是根据井控设备特点，对井控闸阀固定壳体进行分体加热保温，但实践运用中由于钻井搬迁频繁，维护费用较高。随着伴热电热带技术的发展，井控装置冬季广泛采用了电伴热系统提供热量补充管线或设备的热损失。现场电伴热选型。地面井控装置的保温伴热主要是将井口四通两侧管线和闸阀，节压井管汇、回收钻井液管线、液气分离器进出液管线等装置,在冬季的温度保持或提高在0°以上，同时具有防爆、安全、经济适用的功能。针对节压井管汇闸阀数量大、段距短特点,选用自限温伴热带提供的热量补充管线或设备的热损失。2•电伴热保温参数和安装。管线及管汇耗散热量的计算：计算所应用的基本原理公式为:3.电伴热配电控制系统的选型。根据电热带产品的最低环境使用温度，导电线芯截面大小、标称功率大小和最大使用长度以及过载保护器的容量大小校核安全负载，确定一个回路控制使用长度，一般情况参阅说明，按使用电热带米数和按管汇条件确定伴热回路，独立的供电，现场井控管汇使用四个回路，分别是压井管汇部分、井口四通防喷管线部分各一个，节流管汇部分两个进行控制。二、防冻防堵管汇清吹工艺装置运用设备安装好后，进行清水试压或使用节压井管汇后管线内留有液体，及时排空管线内存积液体是确保井控防冻的重要措施，定期使用钻机用气源进行各管汇的清吹，能掌握各管汇畅通情况。被吹扫管道的压力源接入点应尽可能选取本系统的较高位置，这样可以自上而下地吹扫，能获得较好的效果。针对该问题设计了一套专用的清扫装置。1•清吹装置设计。装置设计在节、压井管汇的多位安装法兰上，以简便，快捷，安全,体积小为出发点，将多位法兰加厚，确保有足够的安全位置合理多位布局孔径，吹气嘴的主体采用锥管扣与法兰丝扣连接固定，使主要部位承压安全；装置内设计膨胀聚氨脂或耐油橡胶的YT加长型密封塞，每次使用后只需要检查YT型密封塞是否完好，就可以确定该处密性的完好。2•清吹工艺参数。使用压缩空气吹扫要有一定的流速才能把管线内的物体吹出，据GB50235-91管道规范,在直管道吹扫最低空气流速不小于20m/s,只要初始端吹扫动量足够，就保证整条管线有足够的吹扫动量，因此，需对初始端参数进行测算，流量是否达到临界流量。根据气体动力学原理在风压状态下排量为：Q=[P/(pgSL)](1/2)清吹管线以放喷管线长度lOOm，管内径0.108m，满足20m/s的清吹要求下放喷管线清吹流量为：由V=4Q/(3.1416*d2)得出Ql=0.18311T13/S，现场压缩空气为钻机压风机输出压力0.6-0.8MPa，取0.6MPa，计算管道实际流量为：Q2=P/(pgSL)](1/2)=1.8686m3/s；Q2>Ql空气清吹满足清吹需求。3.清吹装置的使用。在使用时卸掉承压保护套，取出YT型密封塞，接气源固定牢靠，开气吹扫。使用管汇阀门分别对各条管线扫线吹扫后，关闭气源，卸掉气源管线，塞入YT型密封塞，上紧承压保护套。每次拔出YT型密封塞后和插入YT型密封塞前，需检查密封塞是否完好，金属紫铜垫环经过几次上卸扣的挤压，如损伤严重也应进行更换。三、 井控装置的保温环境配置为应对雪天和减少散热，节、压井管汇独立搭建保温棚，在保温棚内加设暖气和加热防爆油汀，在现场便于快捷安装使用，设计了快速拆卸，可装箱回收，方便运输，保温棚，钢架采用方管钢、卡槽式螺栓固定连接。篷布采用双层帆布，内夹绵层，活带扣固定与钢架上，棚顶搭盖一至两层防雪水和雨水塑料布。井口和防喷管线按钻机整体保温，减少风速对热损失影响，配置有锅炉的加装暖气。冬季施工中井口安装四通应高出地面节、压井管汇lOcm~15cm，形成坡度，利于放出防喷管线和闸阀工作后液体流向节、压井管汇处，再使用清吹装置排出遗留液体，也可定期降低井口液面至钻井四通位置，使用反清吹。清吹后按井控要求关闭四通旁闸阀，从而确保了井控管线的畅通。防喷器加装挡泥伞，防止井口作业时泥浆流遗留冻结在防喷器上，便于日常维护清理防喷器远控台使用保温式房体，内设暖气和防爆油汀保温，在-35°以下外部环境下保持5°以上。液压油使用10#航空液压油，确保液控系统正常工作。四、 井控保温系统的现场使用1.放喷管线安装应避免弯曲和吊肚现象，尽可能保持直线和平衡。各次安装作业后应及时分段清吹管内流体。清吹时应尽可能连续吹扫，气源不能保证足够的吹扫流速时，可以采取间断吹扫的方法进行系统吹扫，即向系统充入空气时先关闭排出口的阀门，待系统达到预定的压力时，快速打开排出阀门，使系统内的气体流速达到吹扫的要求。如此反复进行,直至吹扫合格。可在排气口处用涂白漆的木板检验，5分钟内无明显可见水分及其他杂物为合格；吹扫空气排出口的周围，必须采取防护措施。电热带在安装时，要严把进货产品质量关，电热带不仅需要是正规厂家产品，还必须附有产品合格证、说明书等资料。严格按要求安装电热带，制定电热带安装操作规程，标准化、规范化，在管体外壁缠上伴热带以后，再包上保温层，最外层包装防水层。岗位操作人员每班巡回检查电热带的运行情况，用1000VDC摇表测试时绝缘电阻每100米为220MQ,用摇表摇试每一独立线路一端，保证其绝缘性能良好。制定冬季井控装备保温及维护安全管理规定，明确日常检查保温和维护使用要求，在保温区空间和保温体放置温度计、按要求日常活动闸阀。钻井现场使用效果，在气温-35°C以下，可确保节压井管汇保棚内温度在10C以上，在距地面30cm以上，可保持温度3C以上，各闸阀开关灵活、管体表面温度保持在15C，保温效果较好。五、结束语冬季钻井生产中以井控为中心的防冻保温工作是一个系统工程，井控装置冬季防冻保温技术的应用为冬季作业的井控管理和井控安全工作提供了保障