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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 MPa264

12.1.6 操作气泵使控制系统储能器压力升至21 MPa265

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