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上篇 井控工艺 3

第1章 概论 3

1.1 井控及其相关的概念 3

1.1.1 井控 3

1.1.2 井侵 3

1.1.3 溢流 3

1.1.4 井涌 3

1.1.5 井喷 3

1.1.6 井喷失控 4

1.1.7 井控的三个阶段 4

1.1.8 井控工作中的“三早” 4

1.1.9 干起 4

1.1.10 湿起 5

1.1.11 “三高”井 5

1.1.12 H2S的特征 5

1.1.13 H2S的爆炸极限 5

1.1.14 H2S的燃烧特性 5

1.1.15 阈限值 5

1.1.16 安全临界浓度 5

1.1.17 危险临界浓度 5

1.2 井喷的原因与危害 5

1.2.1 井喷的原因 5

1.2.2 井喷的危害 7

1.3 做好井控工作的对策 8

1.3.1 做好井控工作的重要环节 8

1.3.2 抓好浅气层钻井井控工作 9

1.3.3 重视低压油气井的井控工作 9

1.3.4 做好含H2S井及“三高”井的钻井井控工作 9

复习思考题 10

应知应会要求 10

第2章 井下各种压力的概念 11

2.1 压力的定义及其表示方法 11

2.1.1 压力的定义 11

2.1.2 压力的表示方法 12

2.2 井下各种压力 12

2.2.1 上覆岩层压力 12

2.2.2 静液压力 13

2.2.3 波动压力 15

2.2.4 井底压力 16

2.2.5 地层压力 16

2.2.6 井底压差 17

2.2.7 地层破裂压力 18

2.2.8 泵压、立压与套压 18

2.2.9 循环压力损失 19

2.2.10 容积系数和排代量 19

复习思考题 19

应知应会要求 19

第3章 溢流的原因、预防与检测 20

3.1 溢流的原因 20

3.1.1 地层压力异常 20

3.1.2 钻井液密度过低 20

3.1.3 钻井液漏失 20

3.1.4 起钻未灌满钻井液 20

3.1.5 过大的抽汲压力 20

3.1.6 其他原因 21

3.2 溢流的预兆与检测 21

3.2.1 溢流的可能预兆 21

3.2.2 溢流的可靠预兆 22

3.3 溢流的预防 23

3.3.1 起下钻时溢流的预防 23

3.3.2 钻进时溢流的预防 24

3.3.3 钻开油气层时溢流的预防 24

3.3.4 其他作业时的井控工作 26

3.3.5 坐岗人员工作要求 26

复习思考题 26

应知应会要求 26

第4章 关井程序 27

4.1 关井方法 27

4.1.1 关井原则 27

4.1.2 正常工况下节流、压井管汇所处的状态 27

4.1.3 关井方法 28

4.2 常规关井程序 28

4.2.1 关井程序 28

4.2.2 关井操作期间容易出现的错误做法 29

4.3 特殊情况下的关井程序 30

4.3.1 下套管和尾管时发现溢流时的关井程序 30

4.3.2 在气候寒冷地区钻井发生溢流时的关井程序 31

4.3.3 防止关井压裂地层的分流程序 31

4.3.4 剪切闸板关井程序 31

4.3.5 海上作业发现溢流时水下关井 32

4.3.6 含硫气井的关井程序 32

复习思考题 33

应知应会要求 33

第5章 溢流控制原理 34

5.1 “U”形管原理 34

5.1.1 井底压力 35

5.1.2 立管压力 35

5.1.3 总压力 36

5.2 井底常压原理 37

5.3 最大允许关井套压 39

5.4 关井立压 39

5.4.1 关井立压的录取 39

5.4.2 圈闭压力的检测方法 40

5.4.3 关井立压的测定 40

5.5 钻井液密度的确定 41

5.5.1 当量钻井液密度 41

5.5.2 理论压井液密度 42

5.5.3 实际压井液密度 42

5.5.4 新钻井液密度 43

复习思考题 44

应知应会要求 44

第6章 井内气体的膨胀和运移 45

6.1 气体的来源及特性 45

6.1.1 气体的来源 45

6.1.2 气体在井内的状态与膨胀特性 45

6.2 气体溢流对井内压力的影响 46

6.2.1 气侵对钻井液液柱压力的影响 46

6.2.2 关井时气侵钻井液对井筒压力的影响 48

复习思考题 48

应知应会要求 48

第7章 常规压井法 49

7.1 概述 49

7.1.1 特点 49

7.1.2 基本原则 49

7.1.3 压井循环时的压力平衡关系 49

7.1.4 压井要求 50

7.2 常规压井程序 50

7.2.1 压井基本数据的计算 50

7.2.2 压井施工单 52

7.2.3 压井操作 55

7.3 压井作业中应注意的问题 61

7.3.1 泵和节流阀的启动 61

7.3.2 钻具断落 61

7.3.3 钻具刺漏 61

7.3.4 钻具堵塞 61

7.3.5 钻头泥包或水眼堵塞 62

7.3.6 节流管汇堵塞或节流阀刺坏 62

7.3.7 井漏 62

7.3.8 排量控制 62

7.3.9 防止卡钻 62

7.3.10 井涌时出现有毒有害气体 63

7.3.11 钻具离开井底 63

7.4 水平井与直井压井的特点 63

复习思考题 64

应知应会要求 64

第8章 海洋钻井井控技术 65

8.1 钻表层井眼 65

8.1.1 海洋浅层气 65

8.1.2 钻表层井眼的程序及井控易遇到的问题 67

8.2 深水井控 69

8.2.1 隔水管和节流管线的摩阻 69

8.2.2 天然气水合物 70

8.3 海洋钻井的井控特点 71

8.3.1 油气层钻进安全起钻条件 71

8.3.2 起下钻中可能发生溢流的预防和应急措施 72

8.3.3 正确控制溢流的方法 72

8.3.4 无隔水管钻可疑浅气层的程序 73

8.3.5 海上钻井作业中的暂时撤退和返回程序 74

复习思考题 77

应知应会要求 77

第9章 井控工艺实操项目 78

9.1 地层破裂压力试验 78

9.1.1 准备工作 78

9.1.2 试验步骤 78

9.1.3 考核标准 79

9.2 溢流预兆与现象 79

9.2.1 准备工作 79

9.2.2 模拟步骤 79

9.2.3 考核标准 80

9.3 四种工况下的关井程序 80

9.3.1 准备工作 80

9.3.2 模拟步骤 80

9.3.3 考核标准 81

9.4 四种工况下的各岗位职责 82

9.4.1 钻进中发生溢流时的关井程序与岗位职责 82

9.4.2 起下钻杆时发现溢流的关井程序与岗位职责 83

9.4.3 起下钻铤中发生溢流时的关井程序与岗位职责 84

9.4.4 空井发生溢流时的关井程序与岗位职责 85

9.4.5 考核标准 86

9.5 气体在关井状态下滑脱上升的处理 86

9.5.1 准备工作 86

9.5.2 模拟步骤 87

9.5.3 考核标准 87

9.6 压井 87

9.6.1 准备工作 87

9.6.2 模拟步骤 88

9.6.3 考核标准 88

9.7 压井期间异常情况的判断与处理 89

9.7.1 准备工作 89

9.7.2 模拟步骤 89

9.7.3 考核标准 90

下篇 井控设备 93

第1章 概述 93

1.1 功用与组成 93

1.1.1 功用 93

1.1.2 配套与组成 93

1.2 液压防喷器的特点与技术参数 95

1.2.1 液压防喷器的特点 95

1.2.2 液压防喷器的技术参数 95

1.2.3 液压防喷器的型号 96

1.3 防喷器与井控管汇的组合形式 96

1.3.1 防喷器组合形式选择 97

1.3.2 节流管汇组合形式选择 97

1.3.3 压井管汇组合形式选择 97

复习思考题 102

应知应会要求 102

第2章 环形防喷器 103

2.1 功用 103

2.2 类型 103

2.3 结构与工作原理 104

2.3.1 主要结构 104

2.3.2 工作原理 104

2.4 锥形胶芯环形防喷器 104

2.4.1 胶芯结构特点 104

2.4.2 锥形胶芯环形防喷器结构特点 104

2.4.3 壳体与顶盖的连接 105

2.4.4 活塞及密封结构特点 105

2.5 球形胶芯环形防喷器 105

2.5.1 胶芯结构特点 105

2.5.2 活塞及密封结构特点 106

2.5.3 壳体与顶盖的连接 107

2.6 组合胶芯环形防喷器 107

2.6.1 胶芯结构 107

2.6.2 工作原理 108

2.7 环形防喷器的合理使用及故障处理 108

2.7.1 合理使用要求 108

2.7.2 现场更换胶芯的方法 109

2.7.3 故障的判断与排除方法 109

复习思考题 110

应知应会要求 110

第3章 闸板防喷器 111

3.1 功用与类型 111

3.1.1 功用 111

3.1.2 类型 111

3.2 结构 111

3.2.1 壳体 112

3.2.2 侧门 113

3.2.3 油缸总成 113

3.2.4 闸板 114

3.2.5 锁紧机构 115

3.3 工作原理与结构特点 115

3.3.1 工作原理 115

3.3.2 结构特点 115

3.4 侧门 116

3.4.1 铰链式侧门 116

3.4.2 平移式侧门 117

3.4.3 侧门开关守则 118

3.4.4 侧门密封圈 118

3.4.5 闸板轴密封机构 120

3.5 锁紧机构 120

3.5.1 功用及组成 120

3.5.2 锁紧与解锁 122

3.5.3 开／关井操作 124

3.5.4 机械锁紧的判断 124

3.5.5 液压锁紧的判断 124

3.6 活塞杆的二次密封装置 125

3.6.1 结构与作用 125

3.6.2 使用注意事项 125

3.7 剪切闸板 126

3.7.1 功用及组成 126

3.7.2 正确使用 127

3.8 闸板防喷器的合理使用 127

3.9 常见故障及处理方法 127

复习思考题 128

应知应会要求 128

第4章 旋转防喷器 129

4.1 功用与组成 129

4.1.1 功用 129

4.1.2 基本组成 129

4.2 工作原理与使用 132

4.2.1 工作原理 132

4.2.2 旋转防喷器的使用 133

复习思考题 135

应知应会要求 135

第5章 套管头、四通与法兰 136

5.1 套管头 136

5.1.1 功用 136

5.1.2 类型 136

5.1.3 结构特征与工作原理 137

5.1.4 套管头的安装 141

5.1.5 套管头故障判断与处理 144

5.1.6 套管头维护与保养 144

5.2 四通 144

5.2.1 功用 145

5.2.2 结构 145

5.3 法兰 145

5.3.1 法兰型号与法兰通径 145

5.3.2 常用法兰 146

5.3.3 法兰密封垫环 148

5.4 防磨套 148

5.4.1 防磨套的应用 148

5.4.2 防磨套的取出 149

5.4.3 防磨套使用注意事项 149

复习思考题 149

应知应会要求 149

第6章 控制装置 150

6.1 概述 150

6.1.1 功用 150

6.1.2 类型 150

6.1.3 结构组成 151

6.1.4 工作原理 155

6.2 FKQ800-7C型控制装置 158

6.2.1 FKQ800-7C的含义 159

6.2.2 FKQ800-7C型控制装置的结构特点 159

6.2.3 FKQ800-7C型控制装置的工作原理 159

6.3 主要部件 162

6.3.1 储能器 162

6.3.2 动力源 164

6.3.3 三位四通换向阀 169

6.3.4 减压调压阀 171

6.3.5 旁通阀 173

6.3.6 安全阀 174

6.3.7 压力控制器 175

6.3.8 单向阀 178

6.3.9 气动压力变送器 178

6.3.10 报警装置 180

6.4 正常工作时的工况 181

6.4.1 远程控制台工况 181

6.4.2 司钻控制台工况 181

6.5 常见故障与排除 181

复习思考题 183

应知应会要求 183

第7章 节流压井管汇 184

7.1 功用 184

7.1.1 节流管汇的功用 184

7.1.2 压井管汇的功用 184

7.2 技术参数 185

7.2.1 最大工作压力 185

7.2.2 公称通径 185

7.3 节流压井管汇的主要阀件 185

7.3.1 平板阀 185

7.3.2 节流阀 187

7.3.3 单流阀 189

7.4 节流管汇控制箱 190

7.4.1 功用 190

7.4.2 型号 190

7.4.3 主要技术参数 190

7.4.4 结构特点 190

7.4.5 安装与调试 192

7.5 正确使用 197

7.5.1 组合形式 197

7.5.2 安装注意事项 197

7.5.3 检查与保养 199

复习思考题 201

应知应会要求 201

第8章 钻具内防喷工具 202

8.1 钻具止回阀 202

8.1.1 功用 202

8.1.2 分类 202

8.2 旋塞阀 204

8.2.1 功用 204

8.2.2 分类 204

8.3 浮阀 206

8.3.1 功用 206

8.3.2 分类 206

8.4 旁通阀 207

8.4.1 功用 207

8.4.2 结构 207

8.5 内防喷工具的安装、使用及维护 207

8.5.1 内防喷工具的安装 207

8.5.2 内防喷工具的正确使用及维护 208

复习思考题 210

应知应会要求 210

第9章 辅助设备 211

9.1 钻井液自动灌注装置 211

9.1.1 功用 211

9.1.2 分类 211

9.1.3 使用 211

9.2 钻井液加重装置 212

9.2.1 钻井液混合器 212

9.2.2 气动下料装置 213

9.3 监测仪表 214

9.3.1 钻井液液面监测报警仪 214

9.3.2 泵冲计数器 217

9.4 钻井液液气分离器 218

9.4.1 功用 218

9.4.2 类型 218

9.4.3 主要组成与规范 218

9.4.4 作原理 219

9.4.5 安装 219

9.4.6 使用与维护 220

9.5 除气器 221

9.5.1 功用 221

9.5.2 分类 221

9.5.3 选择 221

9.5.4 正确使用 221

9.6 点火装置 224

9.6.1 用途 224

9.6.2 BIT-XH-DD001高压天然气井高能电子点火系统 224

复习思考题 228

应知应会要求 228

第10章 井控设备安装、试压与常规活动检查 229

10.1 井控设备的布置与安装 229

10.1.1 井控设备的布置 229

10.1.2 井控设备的安装 230

10.2 井控设备的试压 233

10.2.1 现场试压 233

10.2.2 井控车间试压 236

10.3 日常检查 236

10.3.1 井控设备的工况检查 236

10.3.2 维护保养检查 237

10.3.3 井控设备台账、资料填写 238

10.3.4 井控及辅助设备工作状况检查 243

10.3.5 井场的重钻井液及加重材料储备情况检查 243

复习思考题 243

应知应会要求 243

第11章 水下防喷器 244

11.1 海上井控装备的功能及组成 244

11.1.1 概述 244

11.1.2 海洋钻井对井控装置的要求 245

11.1.3 海上井控装置的基本组成 245

11.2 水下防喷器组合要求 246

11.2.1 基本要求 246

11.2.2 自升式钻井平台常用井口防喷器组合及配套要求 246

11.2.3 自升式平台各次开钻常用的防喷器组合 246

11.2.4 浮式平台水下防喷器组合 248

11.3 防喷器控制系统 248

11.3.1 对防喷器控制装置的一般要求 249

11.3.2 自升式钻井平台液压控制系统 249

11.3.3 浮式钻井船防喷器控制系统 249

11.4 井控装置的其他主要部件及附件 251

11.4.1 套管头 251

11.4.2 浮式平台所用水下井口 251

11.4.3 密封垫环 251

11.4.4 井控管汇及控制系统 252

11.4.5 钻具内防喷器 252

11.4.6 储能器 252

11.4.7 钻具旁通阀 253

11.4.8 附属设备 253

11.5 隔水管系统 253

11.5.1 隔水导管的作用及组成 253

11.5.2 浮式平台所用水下井口分析 255

11.6 井控装置试压 256

11.6.1 试压次数要求 256

11.6.2 试验压力规定 256

11.6.3 试压介质 257

11.6.4 试压设备和工具 257

11.6.5 试压程序 257

复习思考题 260

应知应会要求 260

第12章 井控设备操作项目 261

12.1 远程控制台的试运转及阀件调试 261

12.1.1 远程控制台待命工况检查 261

12.1.2 司钻控制台待命工况检查 262

12.1.3 在远程控制台实施正常关井操作 263

12.1.4 在司钻控制台实施关井操作 263

12.1.5 操作电泵使控制系统储能器压力升至21 MPa 264

12.1.6 操作气泵使控制系统储能器压力升至21 MPa 265

12.1.7 操作气泵制备超高压油 266

12.1.8 开启油路旁通阀 267

12.2 防喷器闸板、胶芯更换操作 268

12.2.1 准备工作 268

12.2.2 操作步骤 268

12.2.3 考核标准 269

12.3 锁紧与解锁操作 269

12.3.1 准备工作 269

12.3.2 操作步骤 269

12.3.3 考核标准 270

12.4 远程台无液压后手动关闭全封闸板防喷器 270

12.4.1 准备工作 270

12.4.2 操作步骤 270

12.4.3 考核标准 270

应知应会要求 271

参考文献 272