浅谈钻井井控设备维修质量管理

井控设备是实现井控本质安全的基础,是对油气井实施压力控制,对井控事故进行预防、监测、控制、处理的关键设备,是实施安全钻井的可靠保障。本文通过对某井控车间维修试压的钻井用防喷器、地面防喷器控制装置、节流管汇、压井管汇以及配套使用的司钻控制台、节流液控箱等井控设备技术状况及故障情况进行分析,从而更好做好井控设备维修质量管理。     

电控型地面防喷器控制装置研制

气控型地面防喷器控制装置在使用过程中存在控制滞后时间长、气管线因水气凝结结冰而堵塞,导致控制失灵等问题。目前,其他厂家生产的电控型地面防喷器控制装置未完全脱离气源的限制。为解决以上问题,研制了数字化纯电控型地面防喷器控制装置。该控制装置具备数据采集、传输、显示及处理功能;使用防爆牵引电磁铁代替气缸控制转阀进而实现防喷器开关动作,响应快,不使用压缩空气;使用通信电缆代替气管缆,实现司钻控制台与远程控制台的控制信号传输,避免因水气凝结结冰而造成气路堵塞,导致控制失效的问题。     

地面防喷器电液控制装置

我国目前地面防喷器控制装置均采用气、液控制方式。为满足生产实际的需要，解决原装置在寒冷情况下对防喷器控制失灵的难题，开展了电、液控制装置的研制。该装置采用电感压力变送原理及相应元器件，专门设计的电动司钻控制台控制准确迅速，其防爆性能己通过国家有关机构认证，为国内地面防喷器控制装置增加了一个新系列。     

防喷器控制装置的研发与应用前景

为了加快我国石油钻井行业的步伐,缩短与国际石油钻井行业的差距,应在我国加大FKDQ电气控防喷器控制装置及无线遥控防喷器控制装置的应用与推广力度。介绍了FKQ气控防喷器控制装置、FKDQ电气控防喷器控制装置及FKWDQ无线遥控防喷器控制装置的结构组成和性能特点,并进行了比较。结果表明,电气控防喷器控制装置的控制滞后时间仅为0.5 s,用电缆取代气管束,从根本上解决了气管内水汽结冰导致控制失灵的问题,能实时显示防喷器的开关状态。     

深水剪切闸板防喷器控制压力平衡装置研究

水下防喷器及控制系统是确保安全钻井的海洋井控装备,需要使用水下蓄能器提供压力控制液。随着工作水深的增加,水下蓄能器数量骤增。为了减少水下蓄能器的使用数量,设计了深水剪切闸板防喷器控制压力平衡装置。该装置通过海水静压平衡深水剪切闸板防喷器打开和关闭功能的控制压差,降低最小操作压力,提高水下蓄能器的容积率,进而减少水下蓄能器的使用数量,使额定压力21.0 MPa的水下防喷器控制系统能够完成高压剪切关井;在紧急情况可以使用海水关闭剪切闸板防喷器,确保钻井安全。通过计算1 500 m钻井平台水下剪切闸板防喷器加装控制压力平衡装置后,只需配备16个57 L水下蓄能器,水下蓄能器使用量减少为原控制系统的1/2,因此减小了水下防喷器控制系统的体积。该装置的应用可降低钻井装备的成本。     

井口控制装置用液气控制阀启闭特性研究

防喷器使用液气控制阀控制系统动力泵的启停,稳定控制系统管汇压力。针对现场普遍存在管汇压力波动大的现象,通过数值建模,从气源压力、油压端口面积以及弹簧刚度3个方面进行研究,分析液气控制阀启闭特性,并进行试验验证。研究结果表明：气源压力对液气控制阀启闭特性影响较小,油压端口面积与启闭压差成线型反比关系,弹簧刚度与启闭压差呈二次曲线关系。试验证明：为实现稳定精准控制,弹簧刚度应设计在94～97.3 N/mm之间为宜;同时应合理增加液气控制阀油压端口面积。所得结论可为提升液气控制阀控制精度提供理论依据,保障管路系统的安全性和可靠性。     

抽油机井不压井防喷管柱的研究与应用

为了解决大泵抽油机井检泵作业时井内丢手开关密封不严、井内溢流无法控制及不压井无法施工等问题,研制了不压井防喷管柱。管柱主要由封隔器、锚定卡瓦、捅杆和控液开关等组成。管柱中的封隔器通过锚定卡瓦锚定管柱后压油管释放封隔器密封油套环空,控液开关和捅杆配合,通过控液开关里的防喷浮子控制套管出液。二次作业时,捅杆提出控液开关后,控液开关关闭,实现井内无溢流作业。该管柱现场应用15口井,封隔器坐封、丢手均一次性成功,控液开关防喷浮子关闭自如,且能长期使用。现场应用结果表明:不压井防喷管柱节约了作业费用,缩短了施工井的占井周期,保护了油气层,具有良好的应用前景。     

防喷器控制系统中电动三缸泵冲击的故障分析

针对防喷器控制系统发生三缸泵冲击的故障现象 ,从分析系统的工作原理入手 ,通过现场仔细观察和大量试验 ,得出造成三缸泵冲击故障的主要原因是气体进入马达压力开关 ,造成压力开关多次启动 ,导致泵的冲击。通过采取改进液箱结构 ,使混合液进液管伸入液箱下部 ;在压力开关入口处加装排气阀 ;定期检查储能器胶囊内气体预充压力 ;调节压力开关的差动开关等改进措施 ,消除了三缸泵冲击现象。     

智能完井液控滑套开关压力设计与验证

液控滑套是智能完井系统中的核心工具,通过滑套开、关及开度变化控制不同层段的产液量.如何计算设计开关压力是智能滑套设计中需要解决的重要问题.论文分析了智能滑套开关压力与摩檫力的关系,并分析了影响摩檫力的主要因素,通过计算分析推导了滑套开关压力的计算公式,并计算了自行研制的液控滑套的开关压力.通过多次实验验证,理论计算和测...     

井口控压技术在超前注水区水平井中的应用

长庆油田采用超前注水工艺增加地层能量,进一步提高单井产量,为油田增产稳产提供了技术支撑。但由于地层异常高压,导致在钻进过程中出现出水、伴生气、出油等溢流险情,在井身结构简单、措施不当的情况下,易出现井控及井下事故。研制的低压旋转防喷器和地面控制系统适合于长庆油田异常高压注水区块水平井的安全钻井,通过井口控压,确保在钻井作业中井口处于可控状态,一旦发生溢流,利用井口节流控制迅速平衡井筒压力,实现安全施工,确保井控安全,减少井下复杂,提高钻井效率。     

防喷器控制系统中电动三缸泵冲击的故障分析

针对防喷器控制系统发生三缸泵冲击的故障现象，从分析系统的工作原理入手，通过现场仔细观察和大量试验，得出造成三缸泵冲击故障的主要原因是气体进入马达压力开关，造成压力开关多次启动，导致泵的冲压。通过采取改进液箱结构，使混合液进液管伸入液箱下部；在压力开关入口处加装排气阀；定期检查储能器胶囊内气体预充压力；调节压力开关的差动开关等改进措施，消除了三缸泵冲击现象。     

数字化电控液防喷器控制系统的研制与应用

针对气控液型防喷器控制系统存在空气管缆的冻堵、气阻,司控台指令响应延迟等问题,研制了数字化电控液技术,并对防喷器控制系统进行一系列改造,设计了数据采集、传输、显示、数字化处理等系统;将动作指令的传输由气信号改为电信号;设计利用液缸代替气缸、五芯屏蔽电缆代替空气管缆、液晶触摸式显示屏代替?司控台等。?过现场试用,该系统指令传递迅速可靠,管线拆装便捷,可实时监控并存储各项压力数据和各控制对象的实际工况,满足钻井现场使用要求,对?有设备进行局部改造即可实现,在国内北方钻井现场具有推广应用价值。     

机抽井口防喷器自动化改造与应用

目前注氮气三次采油技术是某油田缝洞型碳酸盐岩油藏提高采收率的重要手段,随着注氮气轮次增加,气窜问题严重,部分油井机抽生产期间油压由0.5 MPa迅速上升至近30 MPa,给现场生产带来较大井控风险。为此,在常规42 MPa手动双闸板防喷器基础上对采油液控系统、液压双闸板防喷器执行机构、抽油机液压刹车装置等进行自动化改造,实现数据联锁和远程控制,其中液控装置以及执行器均采取可拆卸设备组合而成。改造后的装置可根据油压变化自动控制抽油机停机、防喷器关闭等动作,并反馈防喷器状态等数据信息,通过信息自动化手段实现注氮气井远程实时监控管理、压力异常快速响应处置,提升了现场安全生产水平。现场应用结果表明,该装置在井口油压超过设定值情况下,实现超压自动停机、液压自动刹车、液压自动关闭防喷器等功能,有效减少环境破坏、产量损失,杜绝井喷事故,具有较好的推广前景。     

修井作业配套井控装置的研制与应用

为了避免在修井作业过程中发生井喷事故,研制了修井用配套井控装置,该装置主要包括起杆防喷器、起管防喷器和修井用井口防喷器。整套装置已经在辽河油田的许多油区推广应用,在吉林油田的部分油区也取得了良好的现场试验效果。应用表明,整套装置设计合理,结构简单,安全可靠,使用方便,能够满足修井施工过程中的井控和防喷需要,保证安全生产。截止到2004年底,仅在主要应用单位就已经预防井喷事故30余起,减少事故损失200多万元。     

Cameron式2FZ35-35型双闸板防喷器研制

为满足中海油用户的要求,开发了Cameron式2FZ35-35型双闸板防喷器。该防喷器采用API Spec 6A法兰与其他井口设备连接,用液压控制关闭和打开闸板总成,闸板关闭后采用手动锁紧闸板轴;整体强度、液控油路和液缸强度及剪切127mm（5英寸）钻杆和剪切闸板密封试验、变径闸板试验（封隔88.9mm（3英寸）和127mm（5英寸）管柱）和通径试验满足API Spec 16A推荐标准。现场使用表明,具有安全可靠、开关迅速灵活、结构轻便、操作方便等特点。     

欠平衡钻井计算机伺服控制节控箱试验研究

为了适应我国西北地区油田开展欠平衡钻井技术工程的特点 ,研制成计算机伺服控制节控箱。节控箱采用机电液一体的控制方式 ,用压力传感器、位移传感器采集立压、套压、阀开度信号 ,由计算机根据控制压力与实际压力的差异调节液压伺服系统的动作 ,控制液动节流阀的开关 ,将立管、套管压力控制在限定范围内。油田试验表明 ,新研制的计算机伺服控制节控箱克服了现用节控箱的不足 ,压力控制误差小于± 0 5MPa ,完全满足欠平衡钻井对立压和套压精确控制的要求     

液压防喷器电－液控制装置的研制

为液压防喷器电－液控制装置的研制设计了一套电动加手液动远、近程调压机构；司钻控制箱采用了防爆设计；整个装置的交直流电源可自动切换。室内性能试验表明，电感压力变送系统、手液动调压阀性能、司钻控制箱防爆性能等均满足设计要求。装置进行了３井次、２１９天共５２５６小时的现场试验，共控制防喷器２２５次，定期检查６６８次，表明这种液压防喷器电－液控制装置各项技术性能指标均达到设计要求和相应的部颁标准。     

液压防喷器电－液控制装置的研制

为液压防喷器电－液控制装置的研制设计了一套电动加手液动远、近程调压机构；司钻控制箱采用了防爆设计；整个装置的交直流电源可自动切换。室内性能试验表明，电感压力变送系统、手液动调压阀性能、司钻控制箱防爆性能等均满足设计要求。装置进行了３井次、２１９天共５２５６小时的现场试验，共控制防喷器２２５次，定期检查６６８次，表明这种液压防喷器电－液控制装置各项技术性能指标均达到设计要求和相应的部颁标准。     

防喷器操作手柄最佳位置的讨论

针对目前国内各油田在防喷器使用中关于控制系统操作手柄位置问题的不同观点与做法，查阅了国内三项石油行业井控核心标准，对远程控制台、司钻控制台工作原理进行了分析，并对三位四通转阀进行了解剖。分析认为：在正常钻井中，应将操作手柄置于“中”位，利于迅速关井，利于设备、油量和压力的保护，能有效防止管线突然爆裂等突发事件造成的井控重大隐患。因此，文中提出了“中”位应是防喷器控制系统操作手柄最佳位置的建议。     

提高气举阀压控精度的调试方法——无气门芯充氮调试法

概况气举阀作为井下的压控型元件,根据井下生产压力和地面控制压力执行开关动作,起着切换油、套管井下注气通道的作用。气举阀压控性能的好坏,直接影响到气举系统的排液能力、举升效率、系统的压力稳定性和阀件有效工作期等重要的技术参数。通常,对非平衡式气举阀可由开瞬时的受力平衡方程导出气举阀井下开关压力的计算式。即: