井控设备幻灯

井控设备

华北石油井控培训中心

1第一章井控设备概述一、井控设备的概念

井控设备：实施油气井压力控制技术的一整套专用设备、仪表与工具。二、井控设备的功用1、预防井喷2、及时发现溢流3、迅速控制井喷24、处理复杂情况三、井控设备的组成1、机械式井口防喷器自封封井器、半封封井器、全封封井器、两用轻便封井器2、液压防喷器环形防喷器、闸板防喷器井控设备包括防喷器、射孔闸门、简易防喷装置、采油树、内防喷工具、防喷器控制台、压井与节流管汇及相匹配的闸门。33、控制装置蓄能器装置、遥控装置4、节流与压井管汇5、井下管柱内防喷工具单向阀、回压凡尔、工作筒和堵塞器、旋塞四、石油井井口1、井口装置的概念4油、气井最上部控制和调节油、气井生产的主要设备。

2、完井井口装置的组成

(1)、自喷井井口装置:套管头、油管头、采油树或环形铁板、套管短节、底法兰、油管头、采油树(2)、抽油井井口装置:套管三通、油管三通、5盘根盒3、各部件作用套管头:连接井内的各层套管、密封各层套管的环空油管头：密封油、套环空，承挂井内管柱。采油树：控制、调节油气井生产，使油6按给定的出油管道进入分离器和输油管线；压井时调节控制压井液的流量和方向；在油井正常生产时清蜡和录取资料4、常用的采油树：KYS25／65DQ，KYS25／65DG，KYS25／65SL，KYS21／65。5、名词及要求：A.油补距：钻井转盘上平面与套管四通上平面之间的距离。7B、套补距：钻井转盘上平面与套管短节法兰上平面之间的距离C、联顶节方入:钻井转盘上平面到第一根套管接箍上平面之间的距离厂家：采油树试压压力为其工作压力,清水30分钟，压降0.3兆帕6、采油树各部分连接:卡箍、法兰、螺纹8五、井口防喷器的组合1、起下作业，井口安装的部件四通、闸板防喷器、环形防喷器或半封、全封、自封封井器；或两用轻便封井器、自封封井器。2、防喷器压力等级的选择防喷器压力等级的选用原则上应大于施工层位目前最高地层压力和所使用套管抗内压强度两者中最小者。现场经验得知：9浅井应选14兆帕.井深2000米至4000米的中深井应选21兆帕至35兆帕井深4000米至7000米的深井预计井口最高压力可能达到70兆帕或更高，液压防喷器的压力等级应选35兆帕或70兆帕3、防喷器类型与数量的选择10(1)、井筒中无管柱：全封闸板防喷器关井；或两用轻便防喷器关井(2)、井筒中有管柱：半封闸板防喷器关井；或半封防喷器封井或两用轻便防喷器封井(3)、封井状态强行起下：环形防喷器(或自封)11(4)、14MPa、21MPa的井口防喷器：一台环形防喷器、四通一台双闸板防喷器、四通一台环形与一台单闸板防喷器、四通一台单闸板防喷器、四通、闸门(5)、35MPa的井口防喷器：一台环形与一台双闸板防喷器、四通12

一台环形与两台单闸板防喷器、四通一台双闸板防喷器、四通六、井控设备在使用中的要求1、防喷器、防喷器控制台等在使用中，井下作业队要专人检查与保养，保证井控设备处于完好状态。2、正常情况下，严禁将防喷器当采油树使用。133、不连续作业时，井口必须有控制装置；严禁在未打开闸板防喷器的情况下起下管柱作业。4、液动防喷器的控制手柄都应标识，不准随意扳动。5、防喷器在不使用期间应保养后妥善保管。14七、采油树的保养与应用1、施工时拆卸的采油树部件要清洗、保养、备用。2、当油管挂坐入大四通后应将顶丝全部顶紧。3、双闸门采油树在正常情况下使用外闸门，有两个总闸门时先用上面的闸门，备用闸门保持全开状态，定期向闸腔内注入润滑密封脂；对高压油气井和出砂井不得用闸门控制放喷。15第二章机械式井口防喷器一、自封封井器1、组成：壳体、压盖、压环、胶皮芯子2、作用：(1)、密封油、套管环形空间(2)、保护大四通上平面(3)、起下作业时扶正油管；刮掉油管外的油污；防止小件落物(4)、避免浪费洗井液16(5)、减少井场环境污染3、原理依靠井筒环空压力和胶皮芯子张力使下井管柱和工具顺利通过，并能使油、套管环空密封4、使用允许管柱所带的下井工具最大外径必须17小于115毫米；胶皮芯子具有可换性和易换性5、技术规范试验压力---------------------10MPa工作压力---------------------6MPa使用范围---------------------2.5吋油管18最大外径---------------435mm压环内径---------------115mm胶皮芯子外径---------245mm胶皮芯子内径---------69mm6、装自封封井器的方法7、拆自封封井器的方法8、使用方法19(1)、一般下入10根油管以后再装(2)、胶皮芯子无裂纹、缺胶、缺陷(3)、压盖丝扣与壳体丝扣相配合，全部能用手上紧即可(4)、下井工具外径大于115mm时须应用自封和半封倒换起下(5)、应在胶皮芯子上涂黄油20冬天使用应用蒸汽刺热以免拉坏胶皮(6)、现场施工应备有替换胶皮芯子二、半封封井器1、组成：壳体、芯子总成、丝杠2、作用：密封油、套管环形空间3、原理：依靠闸板胶皮对油管的附着力来密封油、套管环空214、技术规范试验压力--------------------8MPa工作压力-------------------6MPa全开直径------------------178mm全开圈数------------------9.5圈连接-------------------法兰、钢圈高度-----------------------146mm225、使用要求(1)、组装后芯子总成的手把灵活，无卡阻现象(2)、使用时胶皮芯子应无损坏、无缺陷随时检查，有问题及时更换(3)、法兰连接的钢圈完好、清洁并涂黄油23(4)、使用中，不能使芯子关在油管接箍或封隔器等井下工具上只能关闭在油管本体上，否则就关不严(5)、起下作业时应处于全开状态(6)、开、关半封封井器时，要两端丝杠开关圈数一致三、全封封井器241、组成：壳体、闸板、丝杠2、作用：施工中井内无管柱或特殊情况下，在井口封闭整个井筒3、技术规范试验压力----------------------8MPa工作压力---------------------6MPa最大工作直径--------------178mm25全开、关圈数-----------9.5圈4、原理：靠闸板和壳体封住井筒5、使用要求(1)、组装后开关灵活、无卡阻现象(2)、使用时不得超过安全压力(3)、起下作业时应全开(4)、丝杠轴承要及时加注黄油26四、两用轻便封井器技术规范试验压力-------------------25MPa工作压力-------------------18MPa最大工作直径-------------176mm高度-------------------------255mm27第三章：液压防喷器一、特点1、关井动作迅速2、操作方便3、安全可靠4、现场维修方便二、最大工作压力与公称通径1、最大工作压力：防喷器安装在井口投28入工作时所能承受的最大井口压力2、公称通径：防喷器的上、下垂直通孔直径我国液压防喷器的最大工作压力分为六级：14MPa、21MPa、35MPa、70MPa、105MPa、140MPa

我国液压防喷器的公称通径分为九种：29180mm、230mm、280mm、346mm、426mm、476mm、528mm、540mm、680mm三、液压防喷器的型号老：KPY23---210新：FHZ18---21FH23-----21FZ18-----212FZ35-----35外：5M---135／8″SRdA30四、环形防喷器1、功用(1)、封零(2)、封环空(3)、强行起下作业2、类型锥型胶芯环形防喷器(A型)、球型胶芯环形防喷器(D型)、组合胶芯环形防喷器313、锥型胶芯环形防喷器(1)、结构：顶盖、防尘圈、活塞、胶芯、支撑筒、油塞、壳体。（2）原理：发现井涌需要关井时，从控制系统输来的高压油从下油口进入下油口下部关闭腔推动活塞向上运动，迫使胶芯向心运动，支承筋相互挤拢，将期间的橡胶挤向井口中心，实现密封管柱或全封闭井口。32打开时，液控压力油从壳体上油口进入活塞上部开启腔，推动活塞下行，胶芯在本身弹力作用下复位，将井口打开。压井做封：关井时及实现关井后，井口高压流体作用在活塞底部有助于推动活塞向上移动，迫使胶芯向中心收拢。33(3)、胶芯：a.、不易翻胶、井压助封、井内有管柱时可采取切割法更换

b、当支承筋的上下端侧面相互紧靠合拢时应更换

c、可测其寿命

4、球型胶芯环形防喷器

(1)、结构：顶盖、胶芯、活塞、支持圈、壳体34(2)、原理：发现井涌需要封井时，液压油推动活塞向上运动，迫使胶芯向上移动，支承筋相互靠拢，实现密封管柱或全封井口。打开时，液压油推动活塞下行，胶芯在本身弹力作用下复位，将井口打开。35(3)、胶芯：不易翻胶、漏斗效应、橡胶储备量大、井压助封、寿命长、可采取切割法更换、不能在现场检验其寿命(4)、缺点：活塞易偏磨、对液压油质量要求高5、环形防喷器的技术规范型号

通径

压力关时间油压高外径FHZ18—21179.421＜30S≤10.5MPa926900FHZ18—35179.435＜30S≤10.5MPa954900FH23---21228.621＜30S≤10.5MPa838902FH23---35228.635＜30S≤10.5MPa9401016366、合理使用(1)、现场安装后，按规定做封环空试验，不做封零试验(2)、封井时可先用其控制井口，但尽量不要时间太长、不封空井(3)、关闭状态时，允许上、下活动管柱，不许旋转(4)、严禁用微开的方法泄压，当刮污器使用37(5)、每次打开后，必须检查是否全开(6)、应使用合格的液压油、并保持清洁(7)、强行起下，只能通过18°坡度的对焊钻杆接头(8)、封井时液控油压不超10.5MPa(9)、胶芯备件应妥善保管(10)、及时检查、维护38五、闸板防喷器1、功用(1)、封环空(2)、封空井(3)、进行循环修井液、压井、节流放喷(4)、与节流、压井管汇配合使用，实现近平衡压力作业392、特点(1)、国产的闸板一般不能悬挂管柱(2)、可长期封井(3)、封井时不宜上下活动管柱,不能旋转管柱

3、类型单闸板防喷器：壳体只有一个闸板室，只能安一个闸板。40双闸板防喷器：壳体有两副闸板室，可安两个闸板。三闸板防喷器：壳体有三个闸板室，可安三副闸板。4、结构概况壳体、侧门、油缸、活塞与活塞杆、锁紧轴、端盖、闸板、显示装置当管柱尺寸改变时半封闸板也应更换，更换半封闸板尺寸时，双面闸板的胶芯，闸板体留用。双面闸板的胶芯不能上下翻面，重复安装使用。锁紧轴与活塞轴以左旋梯形螺纹联接。415、开关动作原理当液控系统的高压油进入左右液缸关闭腔时，推动活塞带动活塞杆及闸板总成沿闸板室内到向筋限定的轨道分别向井口中心移动，实现关井。当高压油进入左右液缸开启腔时，推动活塞带动活塞杆及左右闸板总成向离开井口中心方向运动，打开井口，42液压油的流动路线关：油经关闭油口→壳体油路→绞链座→侧门油路→液缸油路→缸盖油路→液缸关闭腔开：油经开启油口→壳体油路→绞链座→侧门油路→液缸开启腔436、四处密封(1)、前密封(2)、顶密封(3)、侧密封(4)、轴密封一是形成初始密封，二是实现可靠密封447、侧门(1)、拆装时注意

a、同侧侧门不能同时打开

b、换向阀手柄处于中位，闸板全开

c、检查各处密封情况

d、检查锁紧轴锁紧情况

e、装好后按规定试压458、侧门拆装步骤(1)、换向阀手柄处于中位，闸板处于全开位置(2)、吊住提环拆下四条紧固螺栓或先拆下上面两条螺栓，换上专用长螺栓再拆下下面两条紧固螺栓(3)、将闸板撬出，拆旧装新，将闸板推回原位(4)、先紧固下面两条螺栓再拆下上面两条专用长螺栓，换上紧固螺栓，对角上紧469、机械锁紧装置(1)、手动锁紧装置的组成：锁紧轴、操作杠杆(2)、手动锁紧装置的作用防喷器液压关井后，采取机械方法将闸板固定，然后将液控压力油泄掉，以免长期关井憋漏管线并防止“开井失控”误操作事故；一旦液控系统发生故障，可手动操作实现闸板关井动作。4710、液压关井(1)、将远程台(或司钻台)对应的换向阀手柄扳到关位(2)、顺旋两操作杠杆被迫停转后再回旋四分之一至二分之一圈(3)、将远程台对应的换向阀手柄扳到中位4811、液压开井(1)、逆旋两操作杠杆被迫停转后再回旋四分之一至二分之一圈(2)、将远程台对应的换向阀手柄扳到开位(3)、将远程台对应的换向阀手柄扳到中位4912、手动关井(1)、将远程台对应的换向阀手柄扳到关位(2)、顺旋两操作杠杆将闸板推向井眼中心被迫停转后再逆旋两杠杆各四分之一至二分之一圈(3)、将远程台对应的换向阀手柄扳到中位注：手动锁紧操作要领---顺旋、到位、回旋手动解紧操作要领---逆旋、到位、回旋手动关井操作要领---顺旋、到位、回旋5013、合理使用(1)、半封闸板的尺寸应与井内管柱的尺寸一致(2)、井内有管柱时切忌用全封闸板封井(3)、长期封井时，应手动锁紧并将换向阀手柄扳到中位(4)、长期封井后，开井前先解锁再液压开井(5)、锁紧或解锁时必须旋转到位(6)、半封闸板封井后不能转动井内管柱517)、液压开井后应在井口检查闸板是否全开(8)、半封闸板不准在空井条件下试开关(9)、每次起下管柱前应对闸板防喷器开关活动一次(10)、防喷器“待命”工况应卸下二次密封装置观察孔螺塞52(11)、关井时：先关环形防喷器再关闸板防喷器最后开环形防喷器(12)、当闸板严重砂堵或被淤泥粘结锈死时才使用高于10.5兆帕的液控油压关井53第四章：控制装置一、概述1、安装：蓄能器装置在井口侧前方25米以外2、组成：蓄能器装置、遥控装置、辅助遥控装置3、作用：预先制备与储存要求的液控压力油；控制液控压力油的流向、流量；使液压油始终保持在一定的高压范围内。54二、工作简述1、液压能量的制备、储存与补充油箱------进油阀------滤油器------电泵------单向阀------高压球阀------蓄能器蓄能器钢瓶预充7MPa的氮气；油压升到21兆帕电泵停，低于19兆帕电泵自动启动往蓄能器钢瓶补充压力油552、流动方向的控制蓄能器钢瓶里的压力油---高压球阀---滤油器---控制管汇---手动减压阀---控制环形防喷器的换向阀蓄能器钢瓶里的压力油---高压球阀---滤油器---控制管汇---手动减压阀---旁通阀---控制闸板防喷器的换向阀563、正常液控压力油推不动闸板手动操作旁通阀到开位，直接利用蓄能器钢瓶里19---21兆帕的压力油推动闸板动作，实现封井作业三、FK2403控制装置1、代号含义FK------地面防喷器控制装置57240------蓄能器公称总容积：240l3------控制对象数量：3个2、可控制的对象一台环形防喷器、一台半封闸板防喷器、一台全封闸板防喷器3、工作过程如图584、主要部件(1)、蓄能器A、作用：储存足量的高压油，为井口防喷器、液动阀动作时提供可靠油源B、结构：由6个钢瓶组成；每个钢瓶中装有胶囊，胶囊中预充7MPa的氮气C、原理：电泵将7兆帕以上的压力油输入瓶59内，随油量增多油压升高，氮气被压缩直到瓶内油压达到21兆帕。在防喷器开、关动作用油时，胶囊中的氮气膨胀将油挤出D、主要技术规范单瓶公称容积40l胶囊充氮压力7±0.7MPa钢瓶设计压力31.5MPa畜能器额定工作压力21MPa60E、现场使用注意事项钢瓶胶囊中只能预充氮气必须在无油压条件下充氮气蓄能器组充油并升压后，不向油箱补油每月检测胶囊中氮气压力一次长距离运输胶囊中氮气压力宜在1MPa61(2)、电泵A、作用：提高液压油的压力，给蓄能器里输入与补充压力油B、结构：三柱塞、单作用、卧式往复泵C、使用：专线供电、电源电压380伏、电机接线后旋转方向与所标方向一致D、半年换机油一次62(3)、换向阀A、作用：控制压力油流入防喷器的关井油腔或开井油腔，使井口防喷器迅速关井或开井B、结构：阀盖、阀盘、阀座、止推轴承、密封圈、轴套、手柄、蝶形弹簧C、原理：当三位四通换向阀处于中位时，阀体上的P、O、A、B孔口被阀盘封盖堵死，互不相通。当手柄处于关位，阀盘使P与A；63B与O连通，压力油由P经A再沿管路进入防喷器的关井油腔，防喷器关井动作，同时防喷器开井油腔的存油沿管路由B经O流回油箱。当手柄处于开位，阀盘使P与B；A与O相通，防喷器实现开井动作。(4)、旁通阀A、作用：将蓄能器与闸板防喷器供油管64路连通或切断B、结构与原理：此阀为二位二通转阀，手柄处于开位时，两条油路相通，手柄处于关位时，两油路切断。通常手柄处于关位。(5)、减压溢流阀A、作用：将蓄能器的高压油降低为防喷器所需的合理油压65B、结构与原理：入口于蓄能器油路相接，出口于三位四通换向阀P口相接，溢流口于回油箱管路相接。(5)、安全阀A、作用：防止液控油压过高，对设备进行安全保护。B、结构：调压丝杠、锁紧螺母、弹簧坐、弹簧阀杆、球阀、滑套、接头。66C、原理：平时“常闭”，一旦管路油压过高，钢球上移，进口与出口相通，压力油立即溢流回油箱，管路油压恢复正常时，钢球被弹簧压下，进口与出口切断(6)、压力继电器A、作用：自动控制电泵的启停与关闭B、使用与调节：用小螺丝刀将指针心轴上的拨片按下旋动，调到上、下限，将电控箱上的旋钮转到“自动”位置。67四、控制装置现场调试1、蓄能器装置空负荷运转准备：(1)、油箱注20号液压油、油面不超过上限(2)、检查曲轴箱、链条箱油标高度(3)电源总开关合上(4)、蓄能器进出油截止阀开启68(5)、开电泵进油阀(6)、三位四通换向阀手柄处于中位(7)旁通阀手柄处于开位(8)、泄压阀打开操作：电控箱旋钮转到手动位置启动电泵，10分钟停泵；关闭泄压阀，旁通阀手柄扳到中位。692、带负荷运转(1)、手动启动电泵(2)、观察环形、闸板防喷器压力表，检查或调节减压阀油压(3)、开、关泄压阀，检查或调节蓄能器安全阀的开启压力(4)、开、关泄压阀，自动启动电泵，检查压力继电器70五、控制装置正常工作时的工况1、合上电源空气开关，电控箱旋钮至自动位置2、蓄能器钢瓶截止阀全开3、开蓄能器进出油截止阀4、开电泵进油阀5、关泄压阀716、旁通阀手柄处于关位7、换向阀手柄处于中位8、蓄能器压力显示17.5----21兆帕9、环形、闸板防喷器压力表显示10.5兆帕10、压力继电器上限位于21兆帕，下限位于17.5兆帕7211、油箱中盛油高于下部油位计下限73第五章：节流与压井管汇一、概述1、定义：控制井内各种流体的流动和改变流动路线给井内施加一定的回压所配备的一整套专用管汇2、安装：一般面对井架大门，四通右翼安装节流管汇、左翼安装压井管汇3、种类：手动节流管汇、液动节流管汇744、型号JG/S2---21；YG---21压力等级为21MPa、具有两个手动节流阀的节流压井管汇二、节流压井管汇的作用1、实施压井作业，制止溢流2、降低井口压力，实现“软关井”3、降低井口套管压力，保护井口防喷器754、实施压井作业5、以防燃烧起火6、强注灭火剂，能助灭火三、最大工作压力与公称通径如图：76四、主要阀件1、手动平板阀护罩、手轮、止推轴承、丝杠、阀杆、阀盖、阀体、阀座(1)、开启要领：逆旋、到位、回旋关闭要领：顺旋、到位、回旋77(2)、注意事项只能全开全关，严禁用以泄压阀腔内必须填满密封润滑脂注黄油润滑轴承2、单流阀(1)、组成：压盖、阀体、凡尔座、凡尔体、凡尔胶皮78(2)、作用高压泵将压井液注入井筒时，低进高出，停泵后不会倒流3、手动节流阀关闭时并不密封，顺旋趋于关，逆旋开启度大。79第六章：设备安装、试压检查一：设备布局1、节流压井管汇安装在井口四通两翼2、控制装置安装在井架大门前方距井口才25米以远处3、防喷器液控油路接口朝向井架后大门4、控制装置通向防喷器的油管线从大门左侧沿伸5、放喷管线安装在当地风向的下风方向，接出井口35米以远80二、安装要求1、三点成一线，垂直偏差不超标准10mm，用16mm钢丝绳绷紧2、闸板防喷器需手动时要转动灵活3、节流压井管汇的阀件应法兰连接4、节流压井管汇的管线应平直，转弯夹角不小于120度，每隔10---15米用地锚或水泥墩固定牢靠5、压井管汇安装在当地上风向的套