国内钻具内防喷工具发展现状

国内钻具内防喷工具发展现状

1井控喷压力级别内驱喷干燥器是安装在钻头上的一种内驱喷器。它安装在钻头上。只允许向下流动钻头和液位，并连接到钻头位置，以控制钻头液的通断。在发生溢流或井喷时,起到防止钻具内喷,保护地面设备,有效控制井喷及处理井喷的作用。在国内的各油田中,早期的钻具内防喷工具仅限于方钻杆上下旋塞、钻杆回压凡尔等简单的内防喷工具,压力级别也只局限于35MPa,随着井控技术的发展,压力级别逐步增大到了70MPa、105MPa等。其结构形式也由最初的方钻杆上、下旋塞、箭形回压阀发展到现在的投入式、球形、全开式、翻板式、带顶开装置的钻具止回阀及钻具旁通阀等多种结构形式。2内部避弹设备的结构和性能2.1基于旋转控制的钻井液通断开关即阀方钻杆旋塞阀分为上、下旋塞,分别接在方钻杆上、下两端,主要由本体、上下球座、球阀旋钮等组成。球阀用专用板手按要求转动实现开关,从而使钻井液通断。接在井口位置,依据钻柱内钻井液的返流情况在转盘位置及时扳动实现开关,方便快捷。但在压差高或维护不当情况下,会出现扳手旋转困难而影响正常开关,工作失效。2.2井底密封无溢流/覆装密封图4现场所谓的箭形止回阀,其名称是由于其阀芯是箭形结构。一般接在钻柱中,只允许钻井液单向向下流动。箭形止回阀的结构主要由本体、压帽、密封垫、密封箭、支撑座和“O”型密封圈组成。正常工作时密封箭处于打开位置,保证钻井液向下流动。当发生溢流或井喷时密封箭受到向上的冲击力而向上运动,其箭形阀芯与本体上的锥面贴合而实现钻柱水眼的密封。可接在钻具中的任何位置,随钻作业,不需在出现溢流或井喷时再进行连接,在井下出现异常时能自动工作。但长期使用因钻井液冲蚀会出现密封失效,特别是在钻井液含砂量大时,这种现象更为普遍。2.3发挥压力和附通阀的作用投入式止回阀常接在钻铤以上位置,也可接在钻杆上任何位置,或近钻头位置。其本体一般接在钻柱中随钻柱入井,止回阀的组件放在井口位置备用。投入式止回阀由联顶接头(本体)、止回阀组件(投入式阀芯和止动环)组成。止回组件为中空杆,下端带有弹簧的钢球可以在下部高压的作用下上行密封杆的内孔。正常情况下,联顶接头接在钻柱上。当出现溢流或井喷时,把止回阀组件从钻杆水眼是投入,钢球上行密封中空杆内孔,止回阀组件上浮,其上的卡瓦组与联顶接头内部的锯齿形锁牙锁定,在压力作用下其上的密封堵塞器胀大而密封联顶接头的孔避起到单流阀的作用。特殊情况下还可与旁通阀配合作用,在钻头水眼堵塞打开旁通阀循环时,仍能起到防止钻具内喷的作用。可接在钻柱中的任何位置,随钻作业中只有联顶接头入井,避免了钻井液长期对密封件的冲蚀、腐蚀,提高了使用可靠性和寿命。2.4阀的水眼位置板式止回阀又称贝壳阀、舌形阀,是近几年推崇的一种内防喷工具,在对外项目中普遍使用。阀的水眼位置是一个舌形挡板,当钻井液正循环时,翻板完全打开,钻井液停止循环后,翻板在弹簧作用下关闭,防止钻井液返流。可接在钻具中的任何位置,亦可接在近钻头处。钻井液流动阻力小,翻板式结构不易磨蚀、锈蚀而使密封失效。2.5发挥工具层、阀座整体使能阀是一种井口抢装的内防喷工具,在钻井现场多放置在井口位置,用于紧急抢装。该止回阀由螺钉、释放工具、释放杆、阀座上下接头组成。顶开装置使止回阀始终处于打开状态,当发生溢流或井喷时,利于在井口安装,释放顶开装置后,阀体在弹簧的作用下上行至阀座而关闭,阻止钻井液上行。2.6溢流/开发的管道全开式安全阀一般放置在井口位置作异常情况下的抢装工具,亦可在方钻杆卸下后发现溢流或井喷时安装,常做预备工具使用。全开式安全阀同方钻杆旋塞阀类似,其阀芯是一个球阀。球阀内径与本体内径一致,能最大限度的减少流动阻力,设计时将工具做成了分体结构。2.7钻具旁通阀安装钻具旁通阀是一种备用安全阀,在钻头喷咀被堵死无法循环时,打开钻具旁通阀可恢复钻井液循环,一般情况下在钻开油气层前将钻具旁通阀安装在钻柱预定的位置。钻具旁通阀主要由阀体、阀座滑套总成、旁通孔、钢球、销钉、“O”形密封圈等组成。当发现钻头水眼被堵而无法解堵时,卸方钻杆投球再接方钻杆,使钢球下落至旁通阀阀座处,小排量开泵。当泵压升高到一定压力值时就能剪断滑套固定销钉,使滑套下行打开旁通孔,而建立新的循环通道。3入式断阀使用注意事项钻具内防喷工具应根据油区、地层、井深、地层压力和现场施工要求选择使用:(1)内防喷工具的压力级别应与配套防喷器组合的压力级别一致或高一个等级。(2)浅井或地层压力小于35MPa时,选用方钻杆上、下旋塞,箭形或投入式止回阀配合使用。(3)深井、压力级别在35MPa以上或地层流体活跃的井,可选用方钻杆上、下旋塞,箭形、翻板式或投入式止回阀随钻使用,带顶开装置的钻具止回阀或全开式安全阀在井口做抢装备用。(4)欠平衡钻井中,除方钻杆上下旋塞、带顶开装置的钻具止回阀外,随钻内防喷工具宜采用翻板式钻具止回阀。(5)在使用中当旋塞阀关闭后,球阀上下压差过大难以打开时,应考虑在球阀上部加压,以便顺利打开。(6)钻具止回阀的一般推荐安装位置如下:(1)常规钻进、通井等,止回阀接在钻头与入井第一根钻铤之间;(2)井底动力钻具,止回阀接在井底动力钻具与入井第一根钻具之间;(3)在取芯钻进时应使用非投球式取芯工具。止回阀接在取芯工具与入井的第一根钻具之间。(7)装有止回阀(非投入)的钻具在下钻时应坚持每下20~30柱钻杆向钻具内灌满一次钻井液。下钻至油气层顶部前应灌满钻井液,再循环一周排出钻具内的剩余空气后方可继续下钻。(8)使用钻具旁通阀时应注意:(1)保持入井钻井