第五節(jié) 鉆井安全技術(shù)
鉆井作業(yè)中，一旦井噴將導(dǎo)致井下情況復(fù)雜化，被迫終止正常作業(yè)進(jìn)行壓井。井噴后的壓井作業(yè)將對(duì)油氣層造成較嚴(yán)重的損害。同時(shí)，井噴極易導(dǎo)致失控。井噴失控將使油氣資源受到嚴(yán)重破壞，易釀成火災(zāi)，造成人員傷亡、設(shè)備毀壞。油氣井報(bào)廢和自然環(huán)境的污染。井噴失控是鉆井工程中性質(zhì)嚴(yán)重、損失巨大的災(zāi)難性事故。全力防止井噴，杜絕井噴失控是鉆井安全工程首要解決的問題。
一、井控裝置
(一)作用
井控裝置是為了實(shí)施平衡鉆井工藝而裝設(shè)的。即在鉆井中當(dāng)井內(nèi)液柱壓力與地層壓力之間的平衡被破壞時(shí)，利用井控裝置去及時(shí)發(fā)現(xiàn)、正確控制和處理溢流，盡快重建井底壓力平衡。
(1)井控設(shè)備
井控裝置，系指實(shí)施油氣井壓力控制技術(shù)的所有設(shè)備、專用工具和管匯。按井控設(shè)備的功能可分為：
1，監(jiān)溯設(shè)備
監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)溢流顯示能及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，這是實(shí)現(xiàn)平衡鉆井和實(shí)施井控作業(yè)的前提。它包括：泥漿池液面監(jiān)測(cè)儀、報(bào)警儀等。
2，控制設(shè)備。
控制設(shè)備對(duì)溢流能迅速準(zhǔn)確地控制。控制設(shè)備配套工作壓力鹿與地層壓力基本一致。
控制方式應(yīng)盡可能自動(dòng)或半自動(dòng)化，并輔以手動(dòng)，做到安全可靠。
控制設(shè)備包括：各種類型的防噴器，防噴器遠(yuǎn)程控制臺(tái)，司鉆控制臺(tái)，各種閘閥，鉆具內(nèi)專用工具(方鉆桿上、下旋塞，鉆具止回閥)和旁通閥。
3，處理設(shè)備
溢流處理設(shè)備應(yīng)配套。適應(yīng)性要強(qiáng)。處理設(shè)備包括：節(jié)流管忙及控制系統(tǒng)、壓井管匯、放噴管匯、泥漿氣體分離器、真空豫氣器、泥漿罐、自動(dòng)灌泥漿裝置等。處理設(shè)備也包括特殊作業(yè)設(shè)備，如：滅火設(shè)備、加壓裝置、旋轉(zhuǎn)頭、自封頭等。
(二)閘板防噴器
閘板防噴器按殼體內(nèi)閘板室的數(shù)量?？煞譃閱伍l板防噴器、雙閘板防噴器、三閘板防噴器。在國(guó)內(nèi)使用最多的是雙閘板防噴器。
1，功能
(1)當(dāng)井內(nèi)有鉆具(或其他管柱時(shí))，能封閉套管與鉆具之間的環(huán)形空間；
(2)當(dāng)井內(nèi)無(wú)鉆具時(shí)，能全封閉井口；
(3)在封閉情況下，可通過殼體旁側(cè)出口所連接的管匯，進(jìn)行泥漿循環(huán)、節(jié)流放噴、壓井作業(yè)；
(4)在特殊情況下。可切斷鉆具，并達(dá)到關(guān)井的目的；
(5)可懸掛鉆具。
2，工作原理
閘板防噴器由殼體、側(cè)門、油缸、活塞、活塞桿、鎖緊軸、閘扳總成等主要零部件組成。當(dāng)高壓油進(jìn)入左右油缸關(guān)閉腔時(shí)，推動(dòng)活塞、活塞桿，使左右閘板沿著閘板室內(nèi)導(dǎo)向筋限定的軌道，分別向井口中心移動(dòng)，達(dá)到關(guān)井的目的。當(dāng)高壓油進(jìn)入左右油缸開啟腔時(shí)，左右兩個(gè)閘板總成分別向離開井口中心的方向移動(dòng)，達(dá)到開井的目的。閘板開和關(guān)的方向是由換向閥控制的。一般在3—8s時(shí)間內(nèi)即能關(guān)閉，滿足鉆井工藝的需要。
(三)環(huán)形防噴器
環(huán)形防噴器具有承壓高、密封可靠、操作方便、開關(guān)迅速等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于密封各種形狀和不同尺寸的管柱。也可全封閉井口。
1，功能
(1)當(dāng)井內(nèi)有鉆具、油管或套管時(shí)，能用一種膠芯封閉各種不同尺寸的環(huán)形空間；
(2)當(dāng)并內(nèi)無(wú)鉆具時(shí)，能全封閉井口：
(3)在進(jìn)行鉆井、取心、測(cè)井等作業(yè)過程中發(fā)生溢流時(shí)，能封閉方鉆桿、取心工具、電纜及鋼絲繩等與井筒所形成的環(huán)形空間；
(4)在使用減壓溢流閥或緩沖儲(chǔ)能器控制的情況下。能通過18無(wú)細(xì)扣對(duì)焊鉆桿接頭，強(qiáng)行起下鉆具。
2，工作原理
環(huán)形防噴器形式各不相同，但主要由殼體、頂蓋、膠芯及活塞4大部分組成。環(huán)形防噴器關(guān)閉時(shí)，高壓油從殼體下部油口進(jìn)入活塞下部關(guān)閉腔。推動(dòng)活塞上行?；钊F面擠壓膠芯，由于頂蓋的限制，膠芯不能上行，只能被擠向中心，儲(chǔ)備在膠芯支承筋之間的橡膠因支承筋相互靠攏被擠向井口中心，直至抱緊鉆具或全封閉井口，實(shí)現(xiàn)其封井的目的。
當(dāng)需要打開井口時(shí)，操縱液壓系統(tǒng)換向閥，使高壓油從殼體上油口進(jìn)入活塞上部的開啟腔，推動(dòng)活塞下行，消除了在膠芯錐面上的擠壓力，膠芯在本身彈性力的作用下逐漸復(fù)位，打開井口。
(四)節(jié)流壓井裝置
1，用途和適用范圍
節(jié)流壓井裝置作為液壓防噴器的配套裝置是排除溢流，實(shí)施油氣井壓力控制技術(shù)的必要設(shè)備。在油氣鉆井中，井筒里的泥漿一旦被地層流體所浸污。就會(huì)造成泥漿靜液柱壓力低于地層壓力，導(dǎo)致溢流發(fā)生。這時(shí)需要關(guān)閉防噴器，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開啟程度，控制一定的回壓，以維持穩(wěn)定的井底壓力，加重泥漿或泵入重泥漿壓井。除此之外，節(jié)流壓井裝置還可以用于洗井等作業(yè)。
2分類
(1)手動(dòng)節(jié)流壓井裝置。由壓井管匯和只能手動(dòng)操作的節(jié)流管匯組成。
(2)遙控節(jié)流壓井裝置。由壓井管匯、可以遙控操作的節(jié)流閥組成的節(jié)流管匯和節(jié)流管匯控制箱組成。
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