钻井安全技术

第六节钻井安全技术钻井作业中，一旦井喷将导致井下状况简单化，被迫终止正常作业进展压井。井喷后的压井作业将对油气层造成较严峻的损害。同时，井喷极易导致失控。井喷失控将使油气资源受到严峻破坏，易酿成火灾，造成人员伤亡、设备毁坏。油气井报废和自然环境的污染。井喷失控是钻井工程中性质严峻、损失巨大的灾难性事故。全力防止井喷，杜绝井喷失控是钻井安全工程首要解决的问题。一、井控装置(一)作用井控装置是为了实施平衡钻井工艺而装设的。即在钻井中当井内液柱压力与地层压力之间的平衡被破坏时，利用井控装置去准时觉察、正确掌握和处理溢流，尽快重建井底压力平衡。(1)井控装置，系指实施油气井压力掌握技术的全部设备、专用工具和管汇。按井控设备的功能可分为：1，监溯设备监测设备对溢流显示能准时、准确地监测和预报，这是实现平衡钻井和实施井控作业的前提。它包括：泥浆池液面监测仪、报警仪等。2，掌握设备。掌握设备对溢流能快速准确地掌握。掌握设备配套工作压力鹿与地层压力根本全都。掌握方式应尽可能自动或半自动化，并辅以手动，做到安全牢靠。掌握设备包括：各种类型的防喷器，防喷器远程掌握台，司钻掌握台，各种闸阀，钻具内专用工具(方钻杆上、下旋塞，钻具止回阀 )和旁通阀。3，处理设备溢流处理设备应配套。适应性要强。处理设备包括：节流管忙及掌握系统、压井管汇、放喷管汇、泥浆气体分别器、真空豫气器、泥浆罐、自动灌泥浆装置等。处理设备也包括特别作业设备，如：灭火设备、加压装置、旋转头、自封头等。(三)闸板防喷器闸板防喷器按壳体内闸板室的数量。可分为单闸板防喷器、双闸板防喷器、三闸板防喷器。在国内使用最多的是双闸板防喷器。1，功能当井内有钻具(或其他管柱时)，能封闭套管与钻具之间的环形空间；当井内无钻具时，能全封闭井口；在封闭状况下，可通过壳体旁侧出口所连接的管汇，进展泥浆循环、节流放喷、压井作业；在特别状况下。可切断钻具，并到达关井的目的；可悬挂钻具。2工作原理闸板防喷器由壳体、侧门、油缸、活塞、活塞杆、锁紧轴、闸扳总成等主要零部件组成。当高压油进入左右油缸关闭腔时，推动活塞、活塞杆，使左右闸板沿着闸板室内导向筋限定的轨道，分别向井口中心移动，到达关井的目的。当高压油进入左右油缸开启腔时，左右两个闸板总成分别向离开井口中心的方向移动，到达开井的目的。闸板开和关的方向是由换向阀掌握的。一般在38s时间内即能关闭，满足钻井工艺的需要。(四)环形防喷器环形防喷器具有承压高、密封牢靠、操作便利、开关快速等优点，特别适用于密封各种外形和不同尺寸的管柱。也可全封闭井口。1，功能当井内有钻具、油管或套管时，能用一种胶芯封闭各种不同尺寸的环形空间；当并内无钻具时，能全封闭井口：在进展钻井、取心、测井等作业过程中发生溢流时，能封闭方钻杆、取心工具、电缆及钢丝绳等与井筒所形成的环形空间；在使用减压溢流阀或缓冲储能器掌握的状况下。 能通过18无细扣对焊钻杆接头，强行起下钻具。2，工作原理环形防喷器形式各不一样，但主要由壳体、顶盖、胶芯及活塞 4大局部组成。环形防喷器关闭时，高压油从壳体下部油口进入活塞下部关闭腔。推动活塞上行。活塞锥面挤压胶芯，由于顶盖的限制，胶芯不能上行，只能被挤向中心，储藏在胶芯支承筋之间的橡胶因支承筋相互靠拢被挤向井口中心， 直至抱紧钻具或全封闭井口，实现其封井的目的。当需要翻开井口时，操纵液压系统换向阀，使高压油从壳体上油口进入活塞上部的开启腔，推动活塞下行，消退了在胶芯锥面上的挤压力，胶芯在本身弹性力的作用下渐渐复位，翻开井口。(五)节流压井装置1，用途和适用范围节流压井装置作为液压防喷器的配套装置是排解溢流，实施油气井压力掌握技术的必要设备。在油气钻井中，井筒里的泥浆一旦被地层流体所浸污。就会造成泥浆静液柱压力低于地层压力，导致溢流发生。这时需要关闭防喷器，调整节流阀的开启程度，掌握肯定的回压，以维持稳定的井底压力，加重泥浆或泵入重泥浆压井。除此之外，节流压井装置还可以用于洗井等作业。2分类手动节流压井装置。由压井管汇和只能手动操作的节流管汇组成。遥控节流压井装置。由压井管汇、可以遥控操作的节流阀组成的节流管汇和节流管汇掌握箱组成。二、井控装置的安全要求(一)防喷器防喷器安装完毕后，必需校正井口。转盘、天车中心偏差不大于lOmm16mm的钢丝绳在井架底座的对角线上绷紧防喷器。1闸板防喷器，必需装齐闸扳手动操纵杆，靠手轮端应支撑结实，操作杆与锁紧轴中心线的30井喷时可用闸板防喷器封闭空井或与闸扳尺寸一样的钻具，需长时间关闭时，应手动锁紧闸板。锁紧或解锁手轮均不得强行扳紧，扳到位后回转 l／4～l／2圈。现场应配备备用闸板一旦闸板损坏，能准时更换。严禁用翻开闸板来泄掉井内压力。每次翻开闸板前，应检查手动锁紧装置是否解，锁(到底)：翻开后，要检查闸板是否全开(后退到体内)，不得停留在中间位置，以防钻具损坏闸板。翻开和关闭侧门时应先泄掉掌握管汇压力，以防损坏铰链的“O”形圈。侧门螺栓未上好时，不得开关闸板形，以免憋坏闸板、闸板轴或铰链。用旋转式侧门时，不许同时翻开两个侧门。装有二次密封装置的闸板防喷器，只有在活塞杆密封处严峻漏失时，才能注入三次密封膏(EMOS)马上更换活塞杆密封，不行长期依靠二次密封装置。当井内有钻具时，严禁关闭全封闭闸板。进入油气层后，每天应开启闸板 1次，检查开关是否敏捷，并检查手动锁紧装置是否开关敏捷。用完后，。闸板应处于翻开位置。2．环形防喷器如井内有钻具发生井喷时，可先用环形防喷器掌握井口。但尽量不要长时间封闭，避开胶芯过早损坏，或因无锁紧装置在掌握压力下降时易封闭失效。非特别状况不用来封闭空井。用环形防喷器进展井下作业，必需使用带 18。接头的钻具；过接头的时候，起、下钻速度不得大于1m/s：全部钻具上的胶皮护箍应全部卸掉。环形防喷器处于关闭状态时，允许有限制地上、下活动钻具，不许旋转钻具和悬挂钻具。严禁用翻开环形防喷器的方法来泄井内压力，以防刺坏胶芯。每次开启后，必需检查是否全开，以防挂坏胶芯。进入油气层后，每起下钻2次，要试开关玮形防喷器1次，检查封闭效果，觉察胶芯失效马上更换。(二)节流、压井装置和被喷管线平行闸板阀在阀板处于浮动状态时才能密封， 因此开或关到底后必需再回转l4一l2圈，严禁开关扳死。被动放喷阀作翻开放喷管线用；此阀住 l一3s时间内即可开关。严禁在井内有高压的状况下，用液动放喷阀来泄压或节流。进入油气层后每起下钻具 1次，可开关活动液动放喷阀1—2次。液动放喷阀应处于常闭状态。平板阀只能作截止阀用，而不能作节流阀用。节流阀只能作节流用，不能作截止阀用。节流、压井管汇的承压力量应与防喷器工作压力相匹配，应能满足反循环、回收钻井液、消防作业和节流压井等要求。压力变送器应垂直安装，在测试压力的管路上应装一截止阀，以便在无气源时，截断压力信号。返回压力表是气液比为 l：200的压力表，不能用一般压力表代替。三、钻开油气层的防喷井喷最根本的缘由是井内液柱压力低于地层孔隙压力，使井底压力不平衡。防止井喷的关键是准时觉察溢流和准时掌握溢流。(一)准确预报地层压力钻进中要加强地层比照，准时提出地质预报，尤其对特别高压层的盖层预报肯定要准确。依据地质资料把握准确的地层压力，确定合理的钻井液密度。(二)准时觉察溢流溢流显示，往往有以下表现：憋跳钻、钻时加快或放空。油气层岩性往往比较疏松，钻速快，可能发生憋钻。当钻进碳酸盐岩裂缝性油气层时，常因裂缝或溶洞发生憋跳钻或放空等状况。钻井液循环出口流量增大、削减或断流，池液面上升或降低。泵压上升或下降。当溢流速度快时，会觉察钻井液循环出口量剧增。由于流淌阻力增大，循环泵压突然上升；当溢流量不大，特别是气体时，由于环形空间钻井液平均密度降低，泵压下降。钻井液中消灭油、气、水显示。当溢流物是石油时，钻井液中有油花或油流，钻井液密度降低、黏度上升。当溢流是气体时，钻井液密度降低、黏度上升，气泡多，取气样能点燃，出口管返出不均匀，有井涌状况。悬重”；当溢流速度很大时，由于循环阻力增加，泵压上升而对钻具“上顶”，使悬重降低，甚至将钻具冲出井口。溢流、井喷有多种早期显示，其中循环出口流量和池液面变化是觉察溢流、井喷的主要依据。因此，必需承受牢靠的仪器对循环出口和池液面高度进展自动监测。同时应当固定岗位，定点、定时观看比照，准时觉察溢流。短起下钻是准时觉察起钻中溢流的牢靠方法。在以下状况下应进展短起下钻：钻进中觉察溢流经循环排解后；钻进中其他录井(如砂样、钻时录井等)觉察有可能钻遇油气层时；由于各种缘由造成钻井液密度下降而未加重时；正常起钻中觉察灌不进钻井液或灌量偏少时。短起下钻的具体作法是以正常的速度起钻至钻头高于检验的油气层 10柱钻杆，再下钻过油气层循环一周以上，观看有无溢流发生 4r(三)溢流掌握觉察溢流后，应尽快关井，将溢流量掌握到尽可能小的程度。在条件一样的状况下，溢流量愈太，排解溢流过程中的套压愈高，压井的困难程度愈大。因此，对溢流量应作明确的规定。一般状况下， Φ152mm一Φ251mm的井眼，溢流量不超过3m3；Φ311mm的井眼，溢流量不超过5m3。-不同的溢流速度会发生不同的地面反响。少量的溢流会发生后效反响，使钻井液气侵、井涌。成段的气柱上升至井口四周时，将其上部钻井液举出地面而形成间隙井喷。大量的溢流能将钻井液呈柱状推出。即使溢流为气体，其产量达 106m3／d时，初期也只能看到钻井液循环出口流量突然增大而看不到喷势。只有当井筒液体将要喷空，气体接近井口时，钻井液才能形成冲出转盘面的直立液柱。为了保护防喷器胶芯，在掌握溢流时，应先关环封，再关半封。四、井漏后的防喷井漏和井喷是井下压力失去平衡的两种极端状况。井漏后，井内钻井液将降至一个与地屡压力相当的静液面。当井内液柱压力与地层压力平衡后，地层流体将以置换、集中等形式进入井内