井控-概述 .ppt
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1、井控设备培训讲座,课程内容安排 第一部分(第一天): 井控技术的规范应用与重要性。 井控设备的标准规范。 防喷器组的作用、规格型号、结构特点、工作原理及 合理的使用(注意事项)。 井口(套管头)作用、规格型号、结构特点、安装使 用及注意事项。 第二步分(第二天): 阻流管汇的标准配置及作用。 闸板阀的规格型号、结构特点。 API连接规范。 控制系统(KOOMEY机组)结构特点、工作原理、故障 判断、使用及维护保养。,一、概述: 该规范采用API(美国石油协会)规范,为使油气井钻井设备在功能上实现互换及具有安全保障,特制定本规范。本规范的技术内容包括对性能、设计、材料、试验、检查、焊接、标记、搬
2、运、储存及运输的要求。(本规范不适用于钻通设备的现场使用或现场试验)。,井口设备和采油树规范产品归美国石油学会管辖 该委员会管辖的标准有: API 6B:低压法兰技术规范 API 6BX:高压法兰技术规范 API 6AF:组合载荷下API法兰承受能力的技术报告 TR 6AF1:组合载荷下API法兰承受温度的技术报告 TR 6AF2:组合载荷下API整体法兰承受温度的技术报告 API 6AM:材料韧性 RP 6AR:井口和采油树设备修理及修造推荐做法 Spec 6D: 管线阀门规范 Spec 6FA: 阀门耐火试验规范 Spec 6FB: 端部连接耐火试验规范 Spec 6FC: 带选择底座的阀
3、门耐火试验规范,Spec 6FD:止回阀耐火试验规范。 Spec 6H:端盖、端部连接和水龙头规范。 API Spec 6A:井口设备和采油树设备规范。 API Spec 16A:钻井通道设备规范。 API Spec 5CT:套管和油管规范。 API为保证其标准的准确性和可靠性做了不懈的努力。但本学会不负责、担保或保证API规范在使用中不出现任何问题。因此,学会郑重声明,对于因使用API规范造成的损失或损害,本学会不承担任何责任和义务。,1、重要性: 井控装置在现代钻采工程中是不可缺少的一个重要部分,它的作用是在发生井涌或井喷时该装置不仅能保护油井、平台(钻机)完好无损,更重要的是能保护工作人
4、员的生命安全。因此,正确的使用和操作、维护和检验是十分重要的。下面就以井控设备的有关设计标准要求、规格结构性能、工作原理、日常维护保养及进厂检修试验,作以简单的讲解供大家参考。,2、发生井喷的原因: 在钻井过程中,通常当钻至高压油气层时,钻井液(泥浆)的液柱压力要大于地层流体的压力,以防止地层流体进入井筒。若钻井液(泥浆)的液柱压力小于地层流体的压力时,则高压油气就会进入井内,并逐步上升窜向井口,以至顶出钻井液而形成溢流或井涌。如果不及时采取有效控制措施,就会发展为井喷。,3、发生井喷的预兆: 1)、在钻井过程中,钻速突然增加; 2)、泥浆返出量大于泥浆泵入量,泥浆池 液面明显上升,并有气泡或
5、油珠出现; 3)、泥浆循环系统压力下降; 4)、泥浆被严重气侵,比重下降; 5)、钻至裂缝或溶洞时,会发生蹩跳钻或放空现象。 伴随而来的是井漏 井喷。,4、井喷的预防: 1)、预防原则:保持钻井液静液柱压力略大于地层压力。 2)、预防井喷的关键:是采用相应比重的泥浆。 此外,起下钻时应认真灌注泥浆,使井筒保持一定液面。起钻速度不应太快,特别是井眼缩径后或钻头泥包时,以免产生抽液。,5、防止井喷的主要内容: 1)、 正确合理的钻井设计; 2)、合理的井控设备的选用和检修保养; 3)、正确的压井方法; 4)、认真负责的人员培训; 5)、管理人员和技术人员负责的责任心。,6、与井控有关的压力问题 井
6、眼内几个压力的基本概念 1)地层孔隙压力(地层压力): 是指在地下岩石孔隙内液体(油、气和水)聚集的压力。用符号PP表示,单位用兆帕(Mpa)或磅/英寸2(psi)和公斤/厘米2(kg/cm2)表示。 2)地层压力梯度:单位深度的地层压力变化。用符号Gp表示,单位用兆帕(Mpa)或磅/英寸2(psi)和公斤/厘米2(kg/cm2)表示。 3)静液柱压力:是指在静止液体中的任意一点液柱重量产生的压力。它的大小和液柱单位重量及垂直高度有关,而和液柱的横向尺寸及形状无关。用符号Ph表示,单位用Mpa 或psi和kg/cm2表示。 4)上覆岩层压力:指覆盖在该地层以上地层岩石和孔隙中流体(油、气或水)
7、的总重量造成的压力。用符号Po表示,单位用Mpa 或psi或kg/cm2表示。 5)当量钻井液密度的概念:压力可用当量钻井液密度的形式来表示,等于实际钻井液所附加压力钻井液和。 6)井底压力:指井眼底部所受的总压力,包括钻井液柱压力和井口所爱压力的总和。,7)异常压力:指与正常压力趋势不相符的任何压力。正常条件下,地下某一深度的地层压力等于地层流体作用于该处的静液柱压力。地层压力梯度在0.00980.0105Mpa/m(或0.4330.465psi/ft或0.10.107kg/cm2)之间的为正常地层压力。 地层压力梯度大于0.0105 Mpa/m(0.465psi/ft)为异常高压。 地层压
8、力梯度小于0.0098 Mpa/m(0.433psi/ft)为异常代压。 异常高压的上限大约等于上覆岩层的总重量,即相当于压力梯度为0.2262 Mpa/m(lpsi/ft)。但在浅处则要稍小些,也有局部地层超过覆岩层压力梯度达40%的所谓“压力桥”。 8)地层破裂压力的概念 由于井内液柱压力过高,会使地层产生拉伸破裂或使地层原有裂缝张开而造成井漏。使地层原有裂隙张开或形成新裂隙时的井内静液柱压力,称为地层破裂压力。单位Mpa或psi,用符号Pf表示。,每单位增加的破裂压力值,叫地层破裂压力梯度。 地层破裂压力和上覆岩石压力、地层孔隙压力、岩性、地层年代、地层埋藏深度及该处岩石的应力状态有关。
9、因此在层破裂压力梯度的大小决定于上覆岩石压力梯度、地层孔隙压力梯度和岩石基岩应力的大小。 地层破裂压力梯度是一个十分重要的地层参数,它对研究地层的稳定性,确定钻过程中的钻井液密度,保护油气层,确定合理的压井液及正确的井身结构设计都有很大的影响。为了实现优质、快速和安全的钻井,必须保持井内流体压力介于地层破裂压力之间。,7、溢流和井喷的名词概念 为表示地层流体侵入井筒的严重量程度,对井控有关名词定义如下: 1)油、气侵 油、气侵入钻井液,使其性能变坏的过程。 2)溢流 井口返出的钻井液量比泵入量大,停泵后井口钻井液自动外溢的现象。 3)井涌 溢流的进一步发展,在循环或停泵后,钻井液涌出井口的现象
10、。 4)井喷 地层流体(油、气或水)无控制地涌入井筒,喷出井口的现象。 5)地下井喷 井下高压层的地层流体(油、气或水)把井内某一薄弱地层压破,流体由高压层大量流入被压破的地层内,这种现象叫地下井喷。 6)井喷失控 发生井喷后,无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象。,二、本规范涉及的具体设备如下:,1、万能防喷器; 2、闸板防喷器; 3、钻井四通; 4、套管头; 5、管汇(节流、压井); 6、BOP控制系统。 以上设备的连接都采取API连接。,防 喷 器 组 结 构 图,万能,双闸板,单闸板,四通,钻井作业井口设备标准配置图,钻井平台井口连接,维高标准套管头配置,阻 流 管 汇 图,压 井
11、管 汇,KOOMEY控制系统,CAMERON控制系统,定义: API连接 根据API规范及其尺寸规定制造的法兰、卡箍和栽丝螺栓连接件; API会标 API Monogram 美国石油学会注册标记; (American Petroleum Institute) 验收准则 指材料、产品或服务特性的规定极限; 转换接头 具有若干不同的公称尺寸和不同的压力等级的API断面接头的承压件,用来连接其它公称尺寸或压力等级不同的设备,本体 API设备的两端头之间的部分; 防喷器 在钻井、完井、试井、或修井作业中,安装在井口吸收井眼或套管环形空间的压力设备; 螺栓连接用于连接端部或出口连接的紧固件; 额定工作压
12、力设计确定的设备可承受或可控制的最大内部压力; 焊接连接用焊接的方法将要装配的部件固定在一起的方法。,公英制换算 长度单位换算: 1、英制单位:英寸(in) 、英尺(ft) 2、公制单位:毫米(mm) 、厘米(cm)、米(m) 3、公英制对照: 1英寸=8英分 1英寸(1)=25.4毫米(mm) 1英尺(ft)=0.3048米(m) 1米(m)=3.281英尺(ft),重量单位换算: 英制:磅 (lb) 公制:公斤 (kg) 1磅= 0.45359公斤 压力单位换算: 英制:磅/英寸2 (psi) 公制:公斤/厘米2 (Kg/Cm2) 1磅/英寸2 (psi)= 0 .07公斤/厘米2 (Kg
13、/Cm2) 容积单位换算: 英制:加仑(gal) 公制:升 1加仑(美) = 3.785升 1加仑(英) = 4.544升 1桶=42加仑= 159升0.159米3,扭矩单位换算: 1磅英尺(lbft) = 0.138255公斤-米(kg-m) 密度单位换算: 1磅/加仑 = 0.1198千克/升 流速单位换算: 1加仑/分=0.063升/秒, API防喷设备按压力等级可分为六级 1、2000psi(2000磅/英寸2 )-140公斤/厘米2 -14Mpa - 2M; 2、 3000psi(3000磅/英寸2)-210公斤/厘米2 -21Mpa - 3M; 3、5000psi(5000磅/英寸
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