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  • 40XXX队技术员交接事项(2):防喷演习预案

    序言:

          通过专业井控培训后,对井控深入了解了很多。特别要感谢陈老师的认真讲解。特行成本队的井控演习预案。作为范本使用。

    正文:

          正如书上所说,发生溢流后,首要的工作是迅速关井。关井的原则是:通知,就位,检查。而防喷演习的原则:以司钻为中心,班自为站,实战出发。

    当封井器送到井场后,我们需要核对多少格法兰盘需要对应多少个螺栓,要打多少个卡子。安装封井器时,还要保证不要安反了。管子站上来接油管线时,还要弄清楚,他们是否把开井和关井的线接反了。特别要说明下,一般本队使用的防喷器组合,没有环形(万能)。只是双闸板的组合,上面全封,下面半封(如果半封封井时出现问题,可以将上面的全封改成半封)。如果本队加上环形,那么喇叭口的长度要改。

        上图是老版本的防喷器。本队现场中使用的并不是这样的。我的同学们在现场发现了一个问题。

        示意图中,2号和3号平板阀在封井器安装后,实际上是关闭状态,那么我们是否需要将它们打开。其实不打开的原因是为了防止防喷管线由于泥浆沉积泥沙而堵塞,后期清理管线比较麻烦。而按照井控要求,这两个平板阀应该打开。

         上图就应该是节流管汇的待令图。图中红圈内的管线并非联通的,而是上下交错的。放喷的归防喷,回流上罐的就是上罐的。

           以上构成了二开后,井控装置的待令状况。在此状态下去实施关井,开井,压井的操作。其实节流管汇要保持两条上罐线路,4号平板阀和J2双联平板阀加J1J5,J8组成一条上罐线路,而4号平板阀和J3双联平板阀,J4,J7,J8组成另一条上罐线路。一般我们要关闭第二条,当要软关井时,我们打开4号平板阀,关闭J4(此开关无法完全闭合)J3B时,可以方便的看套压表上的读数,其次第一条线路上罐最快。

    一.钻进工况下的防喷演习

          司钻鸣长笛报警(30S以上),上提钻具挺泵,也就是把放钻杆下的第一个单根下接头提出钻盘面0.4~0.5m,目的是确保封井时半封闸板位于钻杆本体位置。把钻具提到合适位置后再停泵,这样可延长环空流动阻力施加于井底的时间和压力,从而抑制溢流,减少溢流量,保持井内有尽可能多的钻井液。如果发生气体溢流,还可起到分散气柱的作用,使井底不积聚形成气柱,有利于压井,有利于录取关井立管压力。

          副司钻要迅速赶到远控台(检查储能器压力及电源)。这里副司钻不能理所当然认为,远控房里的设备都在待令工作状态下,如果不进行检查,很可能关井失败。

    举例来说。以井控中心的远程控制台为例。型号是FYQK-2105,老版本的设备,储能器容量是40*12,也就是12个钢瓶每个可以存40L油。控制对象是5个。

         听到司钻的防喷警报,副司钻赶往远控台检查设备的是否在待令工作状态,是否能成功过关井。

          图上小圈里面是电泵与油箱的连接开关,打开它,电泵才能把油箱里的油打入储能器中。大圈中的手柄是高压截止阀,当前的位置是关闭状态。当它垂直于管线时就是关的状态,而平行于管线则是开的状态。当然和它连接的管线时电泵将油打入储能器的管线。

          如上图,A为溢流阀,当电泵打压超过了21.5MPA时,此时这个溢流起作用。安全阀用来防止液控油压过高,对设备进行安全保护。远程控制台上共有两个安全阀(或称安全溢流阀),即储能器安全阀与管汇安全阀。 

          安全阀属于溢流阀,安全阀进口与所保护的管路相接,出口则与油箱管路相接。平时安全阀常闭,即进口与出口不通。一旦管路油压过高,钢球上移,进口与出口连通,压力油立即溢流回油箱,使管路油压不再升高。管路油压恢复正常时,钢球被弹簧压下,进口与出口切断。

     

          安全阀开启溢流的油压值由上部调压丝杆调节。将上部方螺帽旋下,旋松锁紧螺母,旋拧调压丝杆,改变弹簧对钢球的作用力即可调定安全阀的开启油压。顺时针旋拧调压丝杆,安全阀开启,油压升高。逆时针旋拧调压丝杆,安全阀开启,油压降低。

          而上面图中B为观察油箱的油油多少,上下各一个。要求我们在储能器打满后,液面要高于下观察孔。

         C就是我们上文提到的高压截止阀。关闭它,再打开泄压阀,可以把管汇里的油全部放回油箱,一般在手动解锁的时候这样做。它只要是控制储能器与闸阀之间的油压。

         D为电源,接通后,将自动打上,当储能器压力值低于18.5MPA时,电泵开始打压。值得一提的是它背后的压力继电器。

     

          压力继电器用来自动控制电泵的启动与停止以维持储能器的油压在适用的范围内(18.5~21MPA)

     

          储能器的油压达到上限值21MPA时,压力继电器自动切断电泵电源,电泵停止运转,储能器油压不再上升。储能器油压降至下限值18.5MPA时,压力继电器自动接通电泵电源,电泵启动补油。

     

        打开电控箱,用小螺丝刀顺时针旋拧防尘板转轴,使左上角与右下角两孔打开。用小螺丝刀伸入右下角孔内旋动转轴,调节上限油压,顺时针旋拧上限油压调低;逆时针旋拧上限油压调高。用小螺丝刀伸入左上角孔内旋动转轴,调节下限油压,顺时针旋拧下限油压调低;逆时针旋拧下限油压调高。上,下限油压调定后,再用小螺丝刀逆时针旋拧防尘板转轴将两调节孔遮蔽,以防灰尘侵入。

    E为电泵与油箱的连通开关。

        F为储能器与管线的高压球阀。属于双保险。

     

           G为单向阀。它是用来控制压力油单向流动,防止倒流。电泵,气泵的输出管路上都装有单向阀。压力油可以通过单向阀流向储能器,但在停泵时,压力油却不能回流到泵里。这样,就能使泵免遭高压油的冲击。

     

         闸板防喷器供油管路,在手动减压阀的二次油出口油路上装有单向阀。减压阀的二次油可以通过单向阀流向控制闸板防喷器的换向阀,但却不能从换向阀一方倒流回减压阀。当打开旁通阀利用储能器的高压油控制闸板关井动作时,高压油不会经减压阀的溢流口倒流回油箱而浪费掉。

     

         电泵是用来向储能器里输入与补充压力油,以提高液压油的压力。电泵在控制装置中一般作为主泵使用。

     

        高压截止阀的管线向上通过天蓝色线段是液压油经过减压调压阀到管路的过程。而深蓝色是液压油进过旁通阀进入管路的线路。

     

        减压调压阀用来将储能器的高压油降低为防喷器所需的合理油压。当利用环形防喷器封井起下钻作业时,减压阀起调节油压的作用,保证顺利通过接头并维持关井所需液控油压稳定。

     

        闸板防喷器所需要液控油压应调定为10.5MPA,环形防喷器所需要液控油压通常也调节为10.5MPA

        减压阀有3个油口,入口与储能器油路相接,出口与三位四通换向阀P扣相接,溢流口与回油箱管路相接。高压油从入口流入称为一次油,减压后的压力油从出口输出称为二次油。

        顺时针旋转手轮,压缩弹簧,迫使阀杆与阀板下移,入口打开,一次油从入口进入阀腔。阀腔里的油压作用在阀板与阀杆上,其合力等于油压作用在阀杆横截面上的上举力。上举力推动阀板与阀杆向上移动,压缩上部弹簧,直到阀板将入口关闭为止。此时油压上举力与弹簧下推力相平衡,阀腔中油压随即稳定。减压阀出口输出的二次油其油压与弹簧力相对应。防喷器开关动作油时,随着二次油的消耗油压降低,弹簧将阀板退下,减压阀入口打开,一次油进入腔阀,阀腔内油压回升,阀板又向上移动,入口关闭,二次油压又趋稳定。在这期间溢流口始终关闭。

        逆时针旋转手轮,二次油压将降低。此时弹簧力减弱,阀板上移,溢流口打开,阀腔压力油流回油箱,阀腔油压降低,阀板又向下移动将溢流口关闭,阀腔油压复稳定,但二次油压业已降低。在这一期间,一次油入口始终关闭。

     

          旁通阀是用来将储能器与闸板防喷器供油管路相连通或切断。当闸板防喷器使用10.5MPA的正常油压无法推动闸板封井时,须打开旁通阀利用储能器里的高压油实现封井作业。

          旁通阀为二位二通转阀,其结构,工作原理与三位四通换向阀类似。阀体上装有两个阀座,两油口与两条油管连接。阀盘上有两孔,手柄有两个工位,即开位与关位。手柄处于开位时两条油路相同,手柄处于关位时两油路切断,通常手柄处于关位。阀盖上有定位机构可锁住手柄,手柄下方连接二位气缸。该阀不与油箱相通,因此开关换位是储能器无液压损耗。

     

           泄压阀用来泄掉管路中的油压的。使用它时要注意,如果卸掉管汇中的油压要把高压截止阀关闭,然后再拧开它,所有的压力表将会变为0,如果需要手动解锁,则在次状态下动防喷器的手柄可以使闸板内的油压泄掉,这样可以方便的倒出手轮,然后再将手柄打到关位,关泄压阀,开高压截止阀重新打压,开井。

     

          上图左边是储能器的压力表,右边是管路压力表。右边一般是10.5MAP,关某个闸板时,它先缓慢降下去,是因为油压减小,待闸板封井后,油压突然回升到10.5MPA,说明闸板到位。而储能器的总压力会有下降,如果你关闭高压截止阀,则电泵不会打压,如果打开高压截止阀,则电泵开始补油。这两只表都坐在同一个管路上,如果打开泄压阀,油压回到油箱,则两只表归零。

     

          如上图,环形防喷器又叫万能防喷器,它的表是单独出来给它的。唯一的。而它旁边带个减压调压阀,是为了能在环形封闭井口后,强行下钻,使用减压调压阀,降低环形封井压力,减少到勉强下钻的状态。(请读者对照管线实物去理解)

     

          关于气泵打压,A为气泵的开关,如果接入起源,则打开A,就开始打压。B为连接司控台的气线,也就是方便司钻在钻台上来控制关井。所有液压的兆帕压力通过转换器,转换为低压的气压来显示各个表的参数。

     

            气泵可以向储能器里输入与补充压力油,但在控制装置中作为备用辅助泵。当电泵发生故障,停电或不许用电时启用气泵;当控制装置需要制备21MPA以上的高压油时启用气泵。

           气泵上部为气动马达,下部为抽油油泵。气动马达由钻机气控系统制备的压缩空气驱动。油缸的工作特点是:间歇吸油,连续排油。当钻机气控系统的气压为0.8~1mpa时可获得相应的油压40~50MPA。在气泵的管线上装设有空气减压阀,以调定供气压力低于0.8MPa

     

         如上图,气路与油路的走法。

     

         A,B为两个气泵油路起始点与油箱相连的开关。而大圈中的B相当于电泵那块的旁通阀和安全阀。作用相同而名称不同。

     

         压力继气器用来自动控制气泵的启停,使储能器保持在21MPA的油压。

     

          液压接头连接储能器油路,气接头下部连接气泵进气阀,气接头侧孔则连接气源。储能器油压作用在柱塞上,当油压作用力大于所调定的弹簧力时柱塞下移,柱塞端部密封圈即将气接头封闭切断气泵气源,气泵停止运行。当油压作用力减弱时,柱塞上移,气接头打开气泵与起源接通,气泵启动运行。

         压力继气器的弹簧力应调好。油压低于21MPA时,弹簧伸张迫使柱塞上移,气接头打开。油压等于21MPA时,弹簧压缩,柱塞下移,气接头封闭。

         当要给管路打超高压时,可以打开上图的旁通阀,直接超过21MPA。但是此操作要小心,别造成人员伤亡。

     

         气路上装有油雾器。压缩空气进入气缸前经过油雾器时,有少量润滑油化为雾状混入气流中,借以润滑气缸与活塞组件。

     

        而后面的就是水分滤气器了。

     

        管路上的手动调压阀是控制管汇里关井闸板的压力,如果10.5MPA关不上井,可以直接打开旁通阀,则从高压截止阀流过的油不在经过手动调压阀,而是直接差生21MPA的关井压力。

          所有关井的闸板的手柄都是三位四通阀。它们用来控制压力油流入防喷器的关井油腔或开井油腔,使井口防喷器迅速关井或者开井。手柄连接二位气缸,既可手动换向又可在钻台遥控气动换向阀。

           当三位四通换向阀手柄处于中位时,阀体上的P,O,A,B4孔被阀盘封盖堵死,互不相同。当手柄处于关位时,阀盘使PA,BO连通,压力油由PA再沿管路进入防喷器的关井油腔,防喷器关井动作。与此同时,防喷器开井油腔里的存油则沿管线由BO流回油箱。手柄处于开位时,阀盘使PB,AO相通,防喷器实现开井动作。

          在三位四通换向阀手柄由关位或开位扳向中位的过程中,阀盘孔口将相对阀座孔转移,当阀盘孔口一部分已移离阀座孔口而另一部分却与阀座孔相通时,与阀座油口相连管路里的压力油就绕经阀盘孔口溢流回油箱,结果导致管路里的油压迅速降低。这就是闸板防喷器在关井,手动锁紧后,只需要将三位四通换向阀手柄扳至中位就可使液控管路压力油泄压的缘故。闸板防喷器在拆换闸板而旋动侧门时,为保护铰链处密封圈,使液控管路压力油泄压,也是采取将换向阀手柄扳至中位的办法。值得注意的是:换向阀手柄由关位或开位扳至中位时,来自储能器管路的压力油也将有一部分溢流回油箱,从而增加了储能器液能的损耗。

     

         通过上面,对远控台的简单描述。大家脑海里行成了一个大致的流程,如果要保证能关井,那么副司钻进来要看储能器的压力,管路的压力,检查高压截止阀的位置,泄压阀是否关上,电泵是否打开。各闸板的手柄的位置。待检查清楚后才能向司钻报告。下面介绍下井控装置的待令工况:

    1. 电源空气开关合上,电源箱旋钮转至自动位;

    2. 装有气源截止阀的控制装置,将气源截止阀打开;

    3. 气源压力表显示0.65-0.8MPA

    4. 储能器钢瓶下部截止阀全开;

    5. 电泵与气泵输油管线汇合处的截止阀打开或储能器进出油截止阀打开;

    6. 电泵,气泵进油阀全开;

    7. 泄压阀关闭;

    8. 旁通阀手柄处于关位;

    9. 换向阀手柄处于中位;

    10.              储能器压力表显示17.5-21MPA

    11.              环形防喷器压力表显示10.5MPA

    12.              闸板防喷器供油压力表显示10.5MPA

    13.              电接点压力表的上限位于21MPA刻度处,下限位于是17.5MPA刻度处;

    14.              气泵进气路旁通阀截止关闭;

    15.              气泵进气阀关闭;

    16.              装有气动减压阀的系统将三通旋塞扳向上方;

    17.              气动压力变送气的一次气压表显示0.14MPA

    18.              油箱中盛油高于下部油位计下限;

    19.              油雾器油杯盛油过半;

    20.              司钻台上的储能器示压表,环形防喷器示压表,闸板防喷器示压表,三表示压值与储能器装置上相应油压表的示压值压差不超过1MPA

    上面各项针对自己的远控设备,有则注意,无则不管。当副司钻检查远控房后,觉得关井没有问题后,站在远控房外待令。

     

         与此同时,场地工报溢后迅速回罐去关闭振动筛,在跑道节流管汇处帮助井架工关闭4号平板阀。内嵌拿起旋塞扳手,与外钳配合扣吊卡。然后外钳迅速跑到压井管汇处检查。

    内钳给井架工和场地工打手势,去打开平板阀。当他们打开后,内嵌回手势给司钻,司钻发出命令关防喷器(两声短笛)。内钳于是给副司钻打手势关闭防喷器。副司钻迅速进入远控房关闭环形防喷器,再关闭半封。待确定关闭后,出远控房回手势给内钳,之后,副司钻沿油路巡检到井口看井是否关闭。

         内钳回手势给司钻,防喷器已关。然后内钳给手势井架工关节流阀,和前面的平板阀。关好后,井架工回手势给内钳。内钳回手势给司钻。司钻三声笛声结束关井。

    内钳迅速跑到立管压力表处看立压,然后跑到值班干部那里,同时井架工和场地工看完套压表值也跑到值班干部那里汇报立压和套压,泥浆增量值。

    值班干部告诉他们上去继续观察,无异常后,解除防喷演习。

         最后司钻通知内钳打手势,井架工和场地工开节流阀与平板阀。然后回手势给内钳,内钳回手势给司钻,司钻再通知内钳开井,内钳打手势给副司钻开井。副司钻确定开井后,跑到井口确认防喷器已开,回手势给内钳。内钳在回给司钻,此时司钻要求关4号平板阀。演习结束。

         从井控的角度出发,井场上关于井控的设备应该时刻在待令的工作状态上。也有在拆装设备时,处理不当造成的井控设备在关键时刻用不上。

         如上图,从外观上各个闸门组及闸门状态应该还行。

       上图是J10J8看,可以看出管内的情况。这里要说明下,从实际图片上看,放喷管线和泥浆通过J3aJ3b闸门的管线是联通的。

    上图为放喷管线和泥浆回流上罐管线的实际状态。

        上图为从J8J10看出去的状态图,结合两张图分析,不可能互相不通。

    上图为4号平板阀向内望去。很明显由于管柱内存有闭塞泥浆,长久后造成豆腐块沉积。

    那么在封井器和闸门组之间的放喷管线有时什么样的情况呢?由于封井器上面的23号闸门打开。而外出的口关闭久而久之,也造成了下图的情况。

       从上图可以看出,防喷管线内已经结成块状,堵死了管线,如果出现溢流和井喷,处理器来有些麻烦。

        上图是所有压井管汇上的闸门全开的状态。由于压井管汇长期不用,所以要比节流管汇干净许多。

    那么封井器又是什么样的工作状态呢?

     

       上图是2,3号闸门的关闭状态。新封井器,在每次用完后回厂保养,所以从内部看还是挺新的。

     

        正如上图所示,本油田内部所送封井器,全封都在半封上面。

    如果想给远控房的油箱加油,或者看下油的液面异常,或者某处漏油,你不是很清楚的话,不如卸开油箱盖看看。

    而在井控培训中,听我的同学说他们油田的封井器的闸板管线是OC的,经过我实地看,本队的连接还是CCOO的。

          仔细看到上图,找出对应的闸板的进入管线,顺着寻找就会有答案。

     

         正如上图所对应的,OPENCLOSE

         由于我们的远控房的油管线上的单向阀坏了,总是稳不住压,一般在5分钟之内,储能器的油压下降到19MPa储能器开始打压,很让人揪心。看见安装人员想把压降的范围调大,动的就是上面的开关,用平口起子调节后,让后开泄油阀。看效果。

    总结:

    通过20多天的井控技术与设备学习,又通过亲身经历防喷演习,有了很深刻的理解。在这里只是简单介绍钻进时的防喷演习,其它工况适当变化。井控是技术员必修技能,责任重于泰山,在这里勉励后来人,认真学习此项技能,不要漠视员工的生命,人民的财产。

    参考资料:

    1. JH井控培训中心《钻井井控设备》

    2. JH井控培训中心《钻井井控工艺技术》

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